1、第10章 磁介质,电磁吊是工厂车间用的一种起重吊车,它的优点是不需专门“抓物”机构,操作简便,特别适用于起吊铁屑等一类细物.,10.1 磁介质的分类,主要内容：,1. 什么是顺磁质？,2. 什么是抗磁质？,3. 什么是铁磁质?,磁介质,实验装置（如图所示）,实验结果（线圈L1通有电流I ）：,环中无磁介质时磁场为 。,环中有磁介质时磁场为 。,相对磁导率:,(反映磁介质对磁场的影响程度),磁化率:,在磁场作用下能被磁化并反过来影响磁场的物质。,磁介质的分类,顺磁质：,抗磁质：,减弱原场,增强原场,弱磁性物质,(惰性气体、Li+ 、F- 、食盐、水等),(过渡族元素、稀土元素、锕族元素等),顺磁
2、质和抗磁质的相对磁导率都非常接近于1, 即,铁磁质,（通常不是常数）,具有显著的增强原磁场的性质,强磁性物质,(铁、钴、镍及其合金等),10.2 磁介质磁性的微观解释,主要内容：,1. 原子或分子的固有磁矩,2. 磁介质在外磁场中产生的附加磁矩,3. 束缚电流(磁化电流),10.2.1 原子或分子的固有磁矩,原子中电子的轨道磁矩,原子中电子的自旋磁矩,分子固有磁矩, 所有电子磁矩的总和。,抗磁质,无外场作用时，对外不显磁性。,顺磁质,无外场作用时，由于热运动，对外也不显磁性。,分子固有磁矩为零,分子固有磁矩不为零,10.2.2 磁介质在外磁场中产生的附加磁矩,以电子的轨道运动为例：,无论电子轨
3、道运动如何，外磁场对它的力矩总使它产生一个与外磁场方向相反的附加磁矩。,与,方向相反,抗磁质,分子的固有磁矩为零，附加磁矩产生附加磁场,附加磁场与外场方向相反 抗磁质,顺磁质,分子的固有磁矩不为零，未加外磁场时，由于分子热运动，各分子磁矩的取向是杂乱无章的，在宏观上并不表现磁性;有外加磁场时，在磁力矩作用下，顺磁质内部分子磁矩将要转向外磁场方向有序的排列起来，这一加强外磁场的效应和与外磁场反方向的附加磁场相比，附加磁场完全被掩盖了，因此，在顺磁质内部外磁场被加强了顺磁质,10.2.3 束缚电流(磁化电流),分子固有磁矩等效为分子电流,分子电流,以充满各向同性均匀顺磁质的无限长螺线管为例,在磁介
4、质内部的任一处，相邻的分子电流的方向相反，互相抵消。,在磁介质表面处各点，分子电流未被抵消，形成束缚电流,介质中磁场由传导和束缚电流共同产生,10.3 有磁介质时的磁高斯 定理和安培环路定理,主要内容：,1. 有磁介质时的磁高斯定理,2. 有磁介质时的安培环路定理,3. 磁场强度矢量,10.3.1 有磁介质时的磁高斯定理,有磁介质时的磁场由传导电流和束缚电流共同产生,磁介质存在时，磁感应线仍是一系列无头无尾的闭合曲线,无论是否有磁介质存在,磁高斯定理都是普遍成立的。,10.3.2 有磁介质时的安培环路定理,以充满各向同性均匀顺磁质的长直螺线管为例,螺线管内为真空时,螺线管内充满各向同性均匀顺磁
5、质时,相对磁导率,因而,令,磁介质的磁导率,令, 磁场强度矢量,磁场强度矢量 沿所选闭合路径的线积分等于闭合路径所包围的传导电流的代数和, 的安培环路定理,一无限长载流直导线，其外部包围一层磁介质，相对磁导率,(1) 磁介质中的磁场强度和磁感应强度,(2) 介质内表面上的束缚电流,例,求,解,(1)根据磁介质的安培环路定理,(2)计算介质内表面上的束缚电流,10.4 铁磁质,主要内容：,1. 铁磁质的磁化规律,3. 铁磁质的种类,4. 磁畴,2. 磁滞回线,铁磁质的主要特征：,(1)高磁导率；,(2)非线性；,(3)具有磁滞现象。,10.4.1 铁磁质的磁化规律 磁滞回线,1. 铁磁质的磁化规
6、律,剩磁,矫顽力,2. 磁滞回线,磁性物质都具有保留其磁性的倾向，B的变化总是滞后于H的变化的 磁滞现象,讨论,(3) 铁磁质中,不是线性关系,(2) 在磁化过程中有能量损失磁滞损耗,10.4.2 铁磁质的种类,HC 较小,HC 较大,易磁化，易退磁,剩磁较强，不易退磁,变压器、电机、电磁铁的铁芯,永久磁铁,软磁材料,硬磁材料,说明,铁磁质温度高于某一温度TC 时, 铁磁质转化为顺磁质, 此临界温度称为居里温度或居里点。,10.4.3 磁畴,在铁磁质中，相邻电子之间存在着一种很强的“交换耦合”作用，使得在没有外磁场的情况下，它们的自旋磁矩能在一个个微小区域内“自发地”整齐排列起来磁畴,无,磁化
7、方向与,有, 整个铁磁质的总磁矩为零,同向的磁畴扩大,磁化方向转向,的方向,使磁场大大增强,外场撤去，被磁化的铁磁质受体内杂质和内应力的阻碍，不能恢复磁化前的状态。,磁畴的磁化方向,本章小结,1. 磁介质的分类,顺磁质,抗磁质,铁磁质,2. 磁介质的磁化,顺磁质：,分子的固有磁矩受力矩的作用,使分子的固有磁矩趋于外磁场方向排列。这种取向排列使得原磁场得到加强,抗磁质：,它的分子没有固有磁矩，附加磁矩产生附加磁场,附加磁场与外场方向相反,使得原磁场得到减弱,束缚电流：,磁介质被磁化后,在磁介质表面出现磁化电流,3. 有磁介质时的磁高斯定理和安培环路定理,(1) 有磁介质时的磁高斯定理,无论是否有磁介质存在,磁高斯定理都是普遍成立的,(2) 有磁介质时的安培环路定理,各向同性均匀磁介质中,4. 铁磁质,铁磁质的主要特征,(1)高磁导率; (2)非线性; (3) 有磁滞现象.,用于吸吊钢带卷的起重电磁铁,（本章由田蓬勃编写制作）,
