7-9磁场中的磁介质

物理学第五版

7-9

磁场中的介质

一 磁介质 磁化强度1 磁介质磁介质中的 总磁感强度

v v v' B = B0 + B真空中的 磁感强度 介质磁化后的 附加磁感强度

v v 锰等) ( 顺磁质 B > B0 铝、氧、锰等) 弱磁质 v v 氢等) 抗磁质 B < B0(铜、铋、氢等) v v 铁磁质 B >> B0 铁、钴、镍等) 镍等) (第七章 恒定磁场1

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磁场中的介质

2

磁 和 磁 磁 分子圆电流和磁矩 顺 磁 质 的 磁 化磁

v mI

Is

v B0

磁

磁

磁

B = B0 + B '2

第七章 恒定磁场

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磁场中的介质

v 无外磁场时抗磁质分子磁矩为零 无外磁场时抗磁质分子磁矩为零 m = 0抗 磁 质 的 磁 化q v' m

ω

v

v B0

v' m

v B0

v v vF

v' m

v v ω , B0 时 抗磁质 磁场 B = B0 B'第七章 恒定磁场

ω v v ω , B0

q v F v' v m v v时

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磁场中的介质

3 磁化强度

v v ∑m M= V

分子磁矩 的矢量和 体积元

单位( 米 单位(安/米)

Am

1

意义 磁介质中单位体积内分子 的合磁矩. 的合磁矩第七章 恒定磁场4

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磁场中的介质

二 磁介质中的安培环路定理I'

分子磁矩 m = I 'π r

2

rC

r

(单位体积分子磁矩数) n 单位体积分子磁矩数)

I s = n π r LI ' = nmL2

∑m = nm M=V

Is = ML5

第七章 恒定磁场

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磁场中的介质

v v v v ∫l B dl = ∫BC B dl = 0 Ii = 0 ( NI + I s )

IB C

传导电流 分布电流

A

L

D

v v I s = ML = ∫ M d l BC v v I s = ∫ M dll

v v v v ∫l Bv dl = 0 ( NI + ∫l M dl ) B v v ∫ ( M ) dl = NI = ∑ Il

0

第七章 恒定磁场

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磁场中的介质

磁场强度

v H=

v B

0

v M

v v 磁介质中的安培环路定理 中的安培环路 磁介质中的安培环路定理 ∫l H dl = ∑ I

v v κ(磁化率) 各向同性磁介质 磁化率) 各向同性磁介质 M = κH v v v v B v B v v H = M = κH B = 0 (1 + κ ) H 0 0 v v v B = 0 r H = H第七章 恒定磁场7

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磁场中的介质

各向同性磁介质 各向同性磁介质

v v v B = 0 r H = H

相对磁导率 相对磁导率 r = 1 + κ 磁 导 率>1

= 0r顺磁质 抗磁质

r

<1

>> 1 铁磁质 非常数) (非常数)第七章 恒定磁场8

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磁场中的介质

例1 有两个半径分别为 R 和 r 的“无限 同轴圆筒形导体， 长”同轴圆筒形导体，在它们之间充以相对磁 的磁介质.当两圆筒 导率为 r 的磁介质 当两圆筒 通有相反方向的电流 I 时， I r 试 求(1)磁介质中任意点 ) d P 的磁感应强度的大小 的磁感应强度的大小; (2)圆柱体外面一点 )圆柱体外面一点Q I R 的磁感强度. 的磁感强度

r第七章 恒定磁场9

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磁场中的介质

解 r <d < R

B = H =d>R

0

r I

v v ∫ H dl = Il

2πdH = I

2π d v v ∫ H dl = I I = 0l

r

I

2 π d H = 0, H = 0

dI

B = H = 0同理可求 d < r , B = 0第七章 恒定磁场

R

r10

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磁场中的介质

磁1无 外 磁 场 磁

磁 畴

v B

第七章 恒定磁场

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磁场中的介质

2 磁化曲线B/10-4T15 10

磁滞回线

B=f (H)

5

θ0 400 600 800 1 000

H/(Am-1)

顺磁质的B-H曲线 曲线 顺磁质的第七章 恒定磁场12

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磁场中的介质

当外磁场由 +Hm 逐渐减小时，这种 B 逐渐减小时， 的变化落后于H的变 的变化落后于 的变 化的现象，叫做磁滞 化的现象，叫做磁滞 简称磁滞 磁滞. 现象 ，简称磁滞 由于磁滞， 由于磁滞， = 0 H 时，磁感强度 B ≠ 0 B , r 叫做剩余磁感强 剩磁) 度(剩磁).

Bm Hm Br

BQ

P+ HmH

O

P

'

Hc

Bm

磁滞回线 矫顽力

Hc13

第七章 恒定磁场

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磁场中的介质

3 铁磁性材料 不同铁磁性物质的磁滞回线形状相差很大. 不同铁磁性物质的磁滞回线形状相差很大B B B

O

H

O

H

O

H

软磁材料

硬磁材料第七章 恒定磁场

矩磁铁氧体材料14

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磁场中的介质

4 磁屏蔽 把磁导率不 同的两种磁介质 放到磁场中， 放到磁场中，在 它们的交界面上 磁场要发生突变， 磁场要发生突变， 引起了磁感应线 的折射. 的折射

磁屏蔽示意图15

第七章 恒定磁场