《磁介质幻灯片 (2)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《磁介质幻灯片 (2)（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,磁化现象 在通电流的线圈中插入软铁棒，将使磁感应强度大大加强磁化机制-分子电流观点 只有横截面边缘上的电流环没互相抵消，等效于沿边缘的大环形电流,6.1 介质磁化的基本概念,第六章 磁介质,磁化强度矢量,单位：安培/米,磁化强度与磁化电流的关系,证明：设分子电流环电流为 、 面积 ，磁矩 。在L上以 为轴线 、 为底面作一柱体，则仅中心在柱体内的环流有贡献。以L为边界作一面S，与S相交偶次数的电流环没贡献。事实上，中心不在柱体内的电流环都没贡献,柱体体积,中心在柱体内的环流数目,总电流,沿闭合环路积分,磁化强度与表面磁化电流的关系,设表面磁化电流面密度，即表面垂直于电流方向的单位长度上的磁化
2、电流为,表面单位法线矢量为 ，则,证明：沿切向垂直电流方向选一细长环路，因为介质内部无极化电流,注意极化矢量与电流方向垂直，写成矢量即得证。,Mt,引入磁场强度矢量,磁介质中安培环路定理,磁介质内的总磁感应强度 是磁化电流产生的磁化强度。如何计算 ？思路是 ， 但 与 即 相关，总不方便，这与静电场类似。,得到磁场强度矢量的安培环路定理因为磁化电流不明显出现，计算方便,实验表明，磁介质中高斯定理仍然写为,电场和磁场的对比电场磁场 没有磁单极电场 没有磁单极，所以没有磁流磁场,的方向与 相反，所以出现负号差别,例题：计算充满磁介质的螺绕环内的磁感应强度,已知磁化场 磁化强度 ， 环半径为 ，匝数
3、,解：取与环同心的圆形回路,又,得,电介质,称电极化率，,称（相对）介电常数,又,磁介质可引入磁化率 及（相对）磁导率,又这种引入磁化率的方法来自磁荷观点,对比,6.2 磁介质的磁化规律,用现在的符号，如果改用分子电流的观点，反而有点麻烦,对比,库仑定律 与 无关，毕萨定律 与 无关,例题：求绕在磁导率为 的闭合磁环上的螺绕环与空心螺绕环的自感之比。,解：,由安培环路定理,无介质,有介质,磁介质的分类,顺磁性,与外场无关,抗磁性,与外场无关,铁磁性,取决于外场,与 无线性、无单值关系，与磁化历史有关,此外还有亚铁磁性、反铁磁性等,顺磁性,顺磁性来源于分子的固有磁矩,分子的固有磁矩是分子内各个电
4、子的轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和。但并非所有物质的分子都具有固有磁矩 无外磁场时，固有磁矩随机取向，宏观磁化强度为零。在外场作用下，固有磁矩倾向沿外场方向排列，这便是顺磁性的来源。温度越高，顺磁性越弱,抗磁性,无外磁场时，库仑力迫使电子做圆周运动,抗磁性来源于电子在外场中所受洛伦兹力,因为电子环流存在磁矩,B,v,f,若引入 洛仑兹力与库仑力同向，磁场方向的角速度增加,但因为电子取向各异，所有电子总磁矩为零,将对磁化有贡献！近似计算如下：,B,v,f,则,若,若 ， 角速度减小,事实上，对于任意方向的 ， 总与 反向，导致抗磁性,以上两种情形均有,略去左端第三项,B,v,f,超导体的迈斯纳效应,
5、当把超导体放在外磁场中，则体内,即超导体具有完全抗磁性,完全抗磁性来源在增加外磁场的过程中，超导体表面产生感应电流，它激发的磁场完全抵消外磁场，否则会继续产生感应电流。当外磁场稳定后，由于超导体电阻为零，所以感应电流继续存在。,超导磁悬浮效应,铁磁性,铁磁性主要来源于电子的自旋磁矩,自发磁化形成磁畴,在外磁化场的驱动下，磁畴磁化的示意图,铁磁-顺磁相变温度称居里温度 TC,以铁为代表的过度金属及某些稀土元素具有铁磁性,M-H曲线：,铁磁性的磁化规律,OA 段：M 随 H 缓慢增加,较小，称起始磁化率和起始磁导率,（1）起始磁化曲线,AB 段：M 随 H 急剧增加,BC段：M 随 H 缓慢增加,
6、随之下降,CS 段：M趋向饱和，,MS称饱和磁化强度,磁化率较大，且在某点处达最大,B-H曲线,由,因此 B-H曲线与M-H曲线形状类似,曲线,的定性讨论前面已经给出，曲线形状如图,（2）磁滞回线,OS 段,-起始磁化曲线,RC 段,-退磁曲线,SRCSRCS,-磁滞回线,-剩余磁化强度、剩余磁感应强度,-矫顽力,矫顽力较大（因而 也较大）的铁磁材料称永磁体,局部磁滞回线,去磁过程,磁滞损耗,循环过程中铁心单位体积内损耗的能量（外电源做的功）,可以证明,即磁滞回线所包围的面积（课外阅读）,（1） 法线分量的连续性,或,证明：高斯定理取法线方向扁平柱体为高斯面,6.3 边界条件及磁路定理,磁介质
7、的边界条件,（2） 切线分量的连续性,或,证明：安培环路定理,选切向的ABCDA为回路,证明：,利用边界条件得证,磁感应线的折射 - 法向连续切向不连续,磁感应通量在铁芯中的切向传输几乎无漏磁,若,则,磁路与电路间具有相似性,电路,磁感应通量,磁路,称磁动势,磁阻,这就是磁路定理，即闭合磁路的磁动势等于各段磁路上磁位降落和，可用安培环路定理证明：电路中电流需要外力维持，磁路中这种外力便是电流了,已知,由自感系数定义,解：器件有效磁导率的定义为其中L0是没有铁芯的自感系数，L是有铁芯并带气隙的自感系数,又,例题2: 求器件有效磁导率,l1,气隙,l1,气隙,例题3:在永磁铁中开一气隙以提供磁场，证明当所需磁场H及气隙体积给定后，所需磁铁体积与磁能积BH成反比,解：,l,磁体内和气隙中磁感应强度同向，因为法向分量连续。气隙中，H和B同向；磁体内H与B反向由高斯定理，B的通量守恒，,l,注意：磁体内和气隙中磁场强度反向。如果 l=0，H=0，但是磁感应强度不为零，因为存在磁化。,B,B,H,H,一般说，S和S 可以不等,空腔内无（或较少）磁通量通过，从而受屏蔽作用,并联磁路,磁屏蔽原理,Rm0,磁能密度,螺绕环,这是普遍的磁能密度公式,电感储能,6.4 磁场能量及能量密度,作业,P560：1、3、5P605：4、8P631：1、7,
