第十四章 磁场中的介质.ppt

比较： 铁磁性材料 O 软磁材料 O 硬磁材料 O 矩磁铁氧体材料 实验表明，不同铁磁性物质的磁滞回线形状相差很大. 软磁材料 应用：硅钢片 作变压器、电机、电磁铁的铁芯 铁氧体（非金属）作高频线圈的磁芯材料 特点：磁导率大 矫顽力小 容易磁化 也容易退磁 磁滞回线包围面积小 磁滞损 耗小 O 软磁材料 特点：剩余磁感应强度大 矫顽力大 不容易磁化 也不容易退磁 磁滞回线宽 磁滞损耗大 应用： 作永久磁铁 永磁喇叭 O 硬磁材料 硬磁材料 应用：作计算机中的记忆元件磁化时极性的反转构成了“0”与“1” 特点：磁滞回线呈矩形状 O 矩磁铁氧体材料 矩形铁氧体磁材料 铁磁性起因 铁磁质内部相邻原子的磁矩会在一个微小的区域内形成方向一致、排列非常整齐的 “自发磁化区”，称为磁畴。 磁畴大小： 每个磁畴所含分子数： 无外磁场 有外磁场 根据现代理论，铁磁质相邻原子的电子之间存在很强的“交换耦合作用”使得在无外磁场作用时 电子自旋磁矩能在小区域内自发地平行排列 形成自发磁化达到饱和状态的微小区域 这些区域称为“磁畴” 用磁畴理论可以解释铁磁质的磁化 过程、磁滞现象、磁滞损耗以及居里点 1892年罗辛格首先提出 磁畴的形成 是由于磁偶极子间非磁性的相互作用 *深入认识 磁畴 铁磁质在外磁场中的磁化过程主要为畴壁的移动和磁畴内磁矩的转向。 自发磁化方向逐渐转向外磁场方向（磁畴转向），直到所有磁畴都沿外磁场方向整齐排列时，铁磁质就达到磁饱和状态。 铁的居里点：T = 1040K 镍的居里点：T = 631K 磁滞损耗 在交变电磁场中 铁磁质的反复磁化 将引起介质的发热 称为磁滞损耗 实验和理论都可以证明 磁滞损耗和磁 质回线所包围的面积成正比 B H 单晶磁畴结构 示意图 多晶磁畴结构 示意图 纯铁 硅铁 钴 磁畴 Si-Fe单晶 (001)面的 磁畴结构 箭头表示 磁化方向 0.1mm 第十四章 磁场中的磁介质 物理学 8-0 第八章教学基本要求 物理学 第五版 §14.1 磁介质对磁场的影响 物质的磁性 当一块介质放在外磁场中将会与磁场发生相互作用，产生一种所谓的“磁化”现象，介质中出现附加磁场。我们把这种在磁场作用下磁性发生变化的介质称为“磁介质”。 收音机中的磁棒,磁芯 变压器的铁芯,螺线管的管芯 磁介质的分类 磁介质中的总磁感强度 真空中的磁感强度 介质磁化后的附加磁感强度 传导电流产生 与介质有关的电流产生 在介质均匀充满磁场的情况下 介质的相对磁导率 ? =?0 ?r 称为磁导率 三类磁介质： （1）顺磁性介质： 介质磁化后呈弱磁性 附加磁场B?与外场B0同向 B B0 ?r 1 （2）抗磁性介质： 介质磁化后呈弱磁性 附加磁场B?与外场B0反向 B B0 ?r 1 （3）铁磁性介质： 介质磁化后呈强磁性 附加磁场B?与外场B0同向 B B0 ?r 1 （4）完全抗磁体：（ ?r ＝0） B ＝0 磁介质内的磁场等于零（如超导体） 0 0 小于4.15K 小于9.26K 汞 铌 ?r ＝0 2.2×103（最大值） 4×102（最大值） 7×102（最大值） 1×105（最大值） 铸钢 铸铁 硅钢 坡莫合金 ?r ＞＞1 1+769.9×10-5 1+334.9×10-5 1+1.65×10-5 1+26.0×10-5 90K 293K 293K 293K 氧（液） 氧（气） 铝 铂 ?r ＞1 1-16.6×10-5 1-2.9×10-5 1-1.0×10-5 1-3.89×10-5 293K 293K 293K 铋 汞 铜 氢（气） ?r ＜1 相对磁导率 温度 种 类 磁介质种类 §14.2 原子的磁矩 近代科学实践证明，组成分子或原子中的电子，不仅存在绕原子核的轨道运动，还存在自旋运动。这两种运动都能产生磁效应。把分子或原子看作一个整体，分子或原子中各电子对外产生磁效应的总和，可等效于一个圆电流，称为“分子电流”。分子电流的磁矩称为“分子磁矩”表示为 。 + - - + 各电子磁矩 + - 分子磁矩 分子电流 分子磁矩 每个分子等效一个圆电流 · L ? r · -e 轨道半径—r (圆轨道) 电子速率—? 轨道电流 分子磁矩 无外磁场 顺 磁 质 的 磁 化 分子圆电流和磁矩 有外磁场 同向时 反向时 无外磁场时抗磁质分子磁矩为零