磁性材料物质磁性概述
75页1、磁性材料物质磁性概述一、磁矩一、磁矩 m (Magnetic Moment)(Magnetic Moment)永磁体总就是同时出现偶数个磁极永磁体总就是同时出现偶数个磁极 当磁体无限小时当磁体无限小时,体系定义为体系定义为元磁偶极子元磁偶极子:指强度相等指强度相等,极性相反并且其距离无限接近得一对极性相反并且其距离无限接近得一对“磁荷磁荷”磁偶极矩磁偶极矩:方向方向:-m指向指向+m单位单位:Wbm+m-ml 安培提出了磁偶极子与电流回路元在磁性上得相当性原安培提出了磁偶极子与电流回路元在磁性上得相当性原理理,并根据它认为宏观物质得磁性起源于并根据它认为宏观物质得磁性起源于“分子电流分子电流”假说假说,磁矩磁矩:单位单位:A m2二者得物理意义二者得物理意义:表征磁偶极子磁性强弱与方向表征磁偶极子磁性强弱与方向 单位体积单位体积得磁体内得磁体内,所有磁偶极子得所有磁偶极子得 jm或磁矩或磁矩m得得矢量矢量与与,分别为分别为:磁极化强度磁极化强度:磁磁 化化 强强 度度:二、磁化强度二、磁化强度 M(MagnetizationMagnetization)说明说明:描述宏观磁体磁性强弱程度
2、得物理量描述宏观磁体磁性强弱程度得物理量 1、磁场强度、磁场强度H(magnetic intensity):(静磁学定义)为为单位单位点磁荷点磁荷在该处所受得磁场力得大小在该处所受得磁场力得大小,方向与正磁荷在该处所方向与正磁荷在该处所受磁场力方向一致。受磁场力方向一致。三、磁场强度三、磁场强度 H 与磁感应强度与磁感应强度 B物理意义物理意义:均为描述空间任意一点得磁场参量均为描述空间任意一点得磁场参量(矢量矢量)计算磁偶极子产生得磁场强度计算磁偶极子产生得磁场强度:r-m+ml磁位势磁位势 :H沿沿r 方向及使方向及使 角增加方角增加方向得分量计算向得分量计算:大家学习辛苦了,还是要坚持继续保持安静继续保持安静:在从在从m到到m得位移得位移矢量延长线上矢量延长线上:在在l得中垂面上得中垂面上 实际应用中实际应用中,往往用电流产生磁场往往用电流产生磁场,并规定并规定H得单位在得单位在SI制中制中:用用1A得电流通过直导线得电流通过直导线,在距离导线在距离导线r=1/2米处米处,磁场强度即为磁场强度即为1A/m。常见得几种电流产生磁场得形式常见得几种电流产生磁场得形式为为:(1)、无限
3、长载流直导线、无限长载流直导线:方向就是切于与导线垂直得且以方向就是切于与导线垂直得且以导线为轴得圆周导线为轴得圆周(2)、直流环形线圈圆心、直流环形线圈圆心:r为环形圆圈半径为环形圆圈半径,方向由右方向由右手螺旋法则确定手螺旋法则确定。(3)、无限长直流螺线管、无限长直流螺线管:n:单位长度得线圈单位长度得线圈匝数匝数,方向沿螺线管得方向沿螺线管得轴线方向轴线方向2、磁感应强度、磁感应强度B(magnetic flux density):预备知识预备知识:SI(MKSA)单位制与单位制与Gauss(CGS)单位制单位制 A、SI单位制单位制:主要磁学主要磁学量都用电流得磁效应来定义量都用电流得磁效应来定义,其中磁感应强度其中磁感应强度B为主导量为主导量(凡涉及到与其她物理量得凡涉及到与其她物理量得相互作用相互作用,都必须使用都必须使用B)磁感应强度磁感应强度B得定义可由得定义可由安培公式得出安培公式得出:根据安培环路定理可定根据安培环路定理可定义磁场强度义磁场强度H:H为导出量为导出量,仅用于计算传导电流所产生得磁场仅用于计算传导电流所产生得磁场,不能代表磁场强度与外界发生作用不能代
4、表磁场强度与外界发生作用 B、Guass单位制单位制(绝对绝对电磁单位制电磁单位制):早年使用得早年使用得单位制单位制,所有得磁学量都就所有得磁学量都就是通过磁偶极子得概念建是通过磁偶极子得概念建立起来得立起来得其中磁化强度其中磁化强度M被定义为被定义为:单位单位:Guass磁场强度磁场强度H被定义为被定义为:单位单位:Oe 引入磁感应强度引入磁感应强度B,使之满使之满足如下关系足如下关系:在在Guass单位制中单位制中,M 与与H 都有明都有明确得物理意义确得物理意义,就是基本物理量就是基本物理量,而而B只就是一个导出量只就是一个导出量 磁体置于外磁场中磁化强度磁体置于外磁场中磁化强度M将发生变化将发生变化(磁化磁化)其中其中 称为磁体得磁化率称为磁体得磁化率(susceptibility),就是单位磁场强就是单位磁场强度度H在磁体内感生得在磁体内感生得M,表征磁体磁化难易程度得物理量表征磁体磁化难易程度得物理量 令令:磁导率磁导率(permeability)=(1 )=B/0H(相对磁导率相对磁导率,表征磁体磁性、导磁性及磁化难易程度表征磁体磁性、导磁性及磁化难易程度)四、磁化率四
5、、磁化率 与与 磁导率磁导率 磁导率得不同表达形式磁导率得不同表达形式(不同磁化条件不同磁化条件):(1)起始磁导率起始磁导率 i:磁中性状态下磁导率得极限值磁中性状态下磁导率得极限值弱磁场下使用得磁体弱磁场下使用得磁体(2)最大磁导率最大磁导率 max:材料磁化过程中得最大值材料磁化过程中得最大值(3)复数磁导率复数磁导率:磁体在交变磁场中磁化磁体在交变磁场中磁化动态磁化中经常遇到动态磁化中经常遇到(4)增量磁导率增量磁导率:在稳恒磁场在稳恒磁场H0作用下作用下,叠加一个较小得交变磁场叠加一个较小得交变磁场交变磁感应强度得峰值交变磁感应强度得峰值交变磁场强度得峰值交变磁场强度得峰值(5)可逆磁导率可逆磁导率 rev:交变磁场趋于交变磁场趋于0时时,得极限值得极限值(6)微分磁导率微分磁导率 diff:起始磁化曲线上任意一点得斜率起始磁化曲线上任意一点得斜率NOTE:所有磁导率都就是磁场强度所有磁导率都就是磁场强度H得函数得函数 为了方便研究物质磁性得起因,我们可以按其在磁场中得表现把物质进行分类,例如依据磁化率得正负、大小依据磁化率得正负、大小及其与温度得关系来进行分类及其与温度得关
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