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1第第4章章 有磁介质存在时的磁场有磁介质存在时的磁场 §1 磁介质及其分类磁介质及其分类 §2 有磁介质时磁场的规律有磁介质时磁场的规律 §3 铁磁质铁磁质2介质的相对磁导率介质的相对磁导率顺磁质顺磁质抗磁质抗磁质铁磁质铁磁质§1 磁介质及其分类磁介质及其分类一、磁介质的分类一、磁介质的分类介质对场有影响介质对场有影响 总场是总场是传导电流产生传导电流产生与介质有关的电流产生与介质有关的电流产生>>在介质均匀充满在介质均匀充满磁场的情况下磁场的情况下3 1. 磁介质磁介质 —— 在磁场作用下发生变化并影响磁场的物质在磁场作用下发生变化并影响磁场的物质 B0表面出现表面出现 磁化电流磁化电流：： 分子电流的磁矩杂乱无章分子电流的磁矩杂乱无章 42.磁介质中的磁场磁介质中的磁场 B0— — 外磁场；外磁场； —— 磁化电流的磁场；磁化电流的磁场； 总磁场：总磁场： 实验得知：实验得知： ( 常量常量 ) — — 磁介质的相对磁导率磁介质的相对磁导率( 纯数纯数 )。

真真 空：空： 空空 气：气： — — 磁介质的磁导率磁介质的磁导率 在各向同性的均匀磁介质中：在各向同性的均匀磁介质中： 令：令： 其中：其中： （（16.1））5（（1））顺磁质：顺磁质： （（2））抗磁质：抗磁质： （（3））铁磁质：铁磁质： （（4 4）超导体：）超导体： 3.磁介质的分类磁介质的分类（重点记忆）（重点记忆）6有介质时的环路定理有介质时的环路定理考虑到磁化电流（考虑到磁化电流（1）式则需加以修正）式则需加以修正§2 有磁介质时磁场的规律有磁介质时磁场的规律 7两侧对任意闭合路径L积分定义：磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度H的环路定理磁磁介介质质I I0L8令：令： —— 磁场强度磁场强度 则则 (16.10) 1. 1. 有磁介质时的安培环路定理有磁介质时的安培环路定理 — — 磁场强度磁场强度 的环流的环流 = = 回路包围的传导电流的代数和回路包围的传导电流的代数和。

2. 2. 磁场强度磁场强度 (16.9) 9无限长直电流的磁场无限长直电流的磁场圆电流中心的磁场圆电流中心的磁场长螺线管电流中部的磁场长螺线管电流中部的磁场环形长螺线管中部的磁场环形长螺线管中部的磁场 10静电场与静磁场的比较静电场与静磁场的比较静电场静电场静磁场静磁场静磁场静磁场（稳恒磁场）（稳恒磁场）（稳恒磁场）（稳恒磁场）物理量物理量物理量物理量高斯定理高斯定理高斯定理高斯定理环路定理环路定理环路定理环路定理性质方程性质方程性质方程性质方程11§3 铁磁质（铁磁质（了解内容了解内容））一、铁磁质的宏观性质一、铁磁质的宏观性质二、铁磁性起因二、铁磁性起因三、磁致伸缩三、磁致伸缩120510 1520磁强计磁强计A测量测量H测量测量B 的探头的探头（霍尔元件）（霍尔元件）电阻电阻换换向向开开关关电流表电流表螺绕环螺绕环铁环铁环狭缝狭缝铁磁质铁磁质铁、钴、镍、镝等物质铁、钴、镍、镝等物质测量磁滞回线的实验装置测量磁滞回线的实验装置1305 10 1520磁强计磁强计磁强计磁强计ANR=2πHI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H 铁磁质的磁化规律铁磁质的磁化规律14.05 10 1520磁强计磁强计磁强计磁强计ANR=2πHI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H BHo铁磁质的磁化规律铁磁质的磁化规律15.a05 10 1520磁强计磁强计磁强计磁强计ANR=2πHI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H ..BHbo铁磁质的磁化规律铁磁质的磁化规律16.a05 10 1520磁强计磁强计磁强计磁强计ANR=2πHI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H ..BHbo初始磁化曲线初始磁化曲线c.sB铁磁质的磁化规律铁磁质的磁化规律17.a05 10 1520磁强计磁强计磁强计磁强计ANR=2πHI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H ..BHboc.铁磁质的磁化规律铁磁质的磁化规律1805 10 1520磁强计磁强计磁强计磁强计AsNR=2πHI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H ...rBB..BHabcdo铁磁质的磁化规律铁磁质的磁化规律1905 10 1520磁强计磁强计磁强计磁强计ANR=2πHI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H ....BHsBabco饱和磁感应强度饱和磁感应强度sBsBsH铁磁质的磁化规律铁磁质的磁化规律2005 10 1520磁强计磁强计磁强计磁强计AsNR=2πHI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H ...rBB..BHabcdo剩余磁感应强度剩余磁感应强度Br铁磁质的磁化规律铁磁质的磁化规律2105 10 1520磁强计磁强计磁强计磁强计AsNR=2πHI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H ....cHrBB..BHabcdeo铁磁质的磁化规律铁磁质的磁化规律2205 10 1520磁强计磁强计磁强计磁强计AsNR=2πHI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H ....cHrBB..BHcHabcdeo矫顽力矫顽力铁磁质的磁化规律铁磁质的磁化规律2305 10 1520磁强计磁强计磁强计磁强计ANR=2πHI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H .....cHrBsB..BHcHabcdefo矫顽力矫顽力剩余磁感应强度剩余磁感应强度饱和磁感应强度饱和磁感应强度sBrBsB铁磁质的磁化规律铁磁质的磁化规律2405 10 1520磁强计磁强计磁强计磁强计AcsrHBNR=2πHI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H .......cHrBB..BHcHabcdefgo矫顽力矫顽力剩余磁感应强度剩余磁感应强度饱和磁感应强度饱和磁感应强度sBrB铁磁质的磁化规律铁磁质的磁化规律2505 10 1520磁强计磁强计磁强计磁强计AcsrHBNR=2πHI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H .......cHrBB..BHcHabcdefgo矫顽力矫顽力剩余磁感应强度剩余磁感应强度饱和磁感应强度饱和磁感应强度sBrB磁磁 滞滞 回回 线线2605 10 1520磁强计磁强计磁强计磁强计AcsrHBNR=2πHI 从磁强计中可以从磁强计中可以测得测得B 根据电流的测量根据电流的测量再由式再由式可得到可得到H .......cHrBB..BH磁磁 滞滞 回回 线线cHabcdefgo矫顽力矫顽力剩余磁感应强度剩余磁感应强度饱和磁感应强度饱和磁感应强度磁滞现象：磁滞现象： B滞后于滞后于 H 的变化的变化sBrB27 2. 高高 值值 有很大的磁导率。

放入线圈中时可以有很大的磁导率放入线圈中时可以 使磁场增强使磁场增强3.磁滞磁滞 有剩磁、磁饱和及磁滞现象有剩磁、磁饱和及磁滞现象一、铁磁质的宏观性质一、铁磁质的宏观性质倍101024~1. 非线性非线性 B 和和H 不是线性关系不是线性关系磁导率磁导率 不是一个常量，它的值不仅决定于原线圈中不是一个常量，它的值不仅决定于原线圈中的电流，还决定于铁磁质样品磁化的历史的电流，还决定于铁磁质样品磁化的历史不成立不成立BH磁滞回线磁滞回线284. 4. 居里温度居里温度铁铁 767 oC镍镍 357 oC 温度超过某一临界温度时，铁磁质自发磁化强温度超过某一临界温度时，铁磁质自发磁化强度将消失这个临界温度称为铁磁质的度将消失这个临界温度称为铁磁质的居里温度居里温度或居里点或居里点 29纯铁纯铁硅铁硅铁钴钴5.磁畴磁畴 在无外磁场作用时自发分裂为很多小区域称在无外磁场作用时自发分裂为很多小区域称为为磁畴磁畴每个小区域内原子或离子磁矩平行排每个小区域内原子或离子磁矩平行排列，而各磁畴取向平均抵消，能量最低，因而列，而各磁畴取向平均抵消，能量最低，因而整个铁磁体对外不显示磁性。

整个铁磁体对外不显示磁性30Si-Fe单晶单晶(001)面的面的磁畴结构磁畴结构箭头表示箭头表示磁化方向磁化方向0.1mm 磁磁场场较较低低时时，，与与外外磁磁场场方方向向相相同同或或相相近近的的磁磁畴畴体体积积将将增增大大，，与与外外磁磁场场方方向向相相反反或或夹夹角角接接近近180 的的磁磁畴畴体体积积将将缩缩小小；；磁磁场场较较高高时时，，每每个个磁磁畴畴将作为一个整体转到外磁场方向将作为一个整体转到外磁场方向铁磁体将通过铁磁体将通过两种途径两种途径实现磁化实现磁化31铁磁体铁磁体铁磁体铁磁体磁畴磁畴磁畴磁畴磁矩磁矩磁矩磁矩包含产生无外磁场无磁性无磁性无磁性无磁性有外磁场磁化有磁性有磁性有磁性有磁性去外磁场磁性磁性磁性磁性高温顺磁质顺磁质顺磁质顺磁质32单晶磁畴结构单晶磁畴结构 示意图示意图多晶磁畴结构多晶磁畴结构 示意图示意图336. 磁性材料：磁性材料：软磁材料软磁材料BH 应用：硅钢片应用：硅钢片 作变压器、电机、电磁作变压器、电机、电磁铁的铁芯铁的铁芯 铁氧铁氧体（非金属）作体（非金属）作高频线圈的磁芯高频线圈的磁芯材料材料 特点：磁导率大特点：磁导率大 矫顽力小矫顽力小 容易磁化容易磁化也容易退磁也容易退磁 磁滞回线包围面积小磁滞回线包围面积小 磁滞损磁滞损耗小耗小34 特点：剩余磁感应强度大特点：剩余磁感应强度大 矫顽力大矫顽力大 不不容易磁化容易磁化 也不容易退磁也不容易退磁 磁滞回线宽磁滞回线宽 磁磁滞损耗大滞损耗大硬磁材料硬磁材料应用：作永久磁铁应用：作永久磁铁 永磁喇叭永磁喇叭BH35 应用：作计算机中的记忆元件应用：作计算机中的记忆元件 磁化时极磁化时极性的反转构成了性的反转构成了“0”与与“1”矩磁材料：矩磁材料：BH特点：磁滞回线呈矩形状特点：磁滞回线呈矩形状36若有不当之处，请指正，谢谢！37。