磁化強(qiáng)度和磁化電流

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1、§12-2磁化強(qiáng)度、磁化電流一、用磁化強(qiáng)度來描寫磁化的強(qiáng)弱。1.定義：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)分子磁矩的矢量和對(duì)順磁質(zhì)，??pm可以忽略；對(duì)于抗磁質(zhì)，?pm＝0，對(duì)于真空，M＝0。2.磁化強(qiáng)度隨磁場(chǎng)增強(qiáng)而增大對(duì)順磁質(zhì)、抗磁質(zhì)均如此單位：A/m二、介質(zhì)表面出現(xiàn)磁化電流順磁質(zhì)抗磁質(zhì)二、磁化電流磁化面電流單位體積磁矩則該段磁介質(zhì)中總的磁矩為磁化強(qiáng)度對(duì)閉合回路的線積分等于通過回路所包圍的面積的總磁化電流?！?2-3磁介質(zhì)中的磁場(chǎng)磁場(chǎng)強(qiáng)度有磁介質(zhì)后，空間任一點(diǎn)的磁場(chǎng)B0-傳導(dǎo)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)B'-磁化電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)出現(xiàn)“欲求B需先知道B”的問題，為此引入一輔

2、助的物理量：磁場(chǎng)強(qiáng)度。在磁場(chǎng)中任取一環(huán)路L，它套住的電流有：傳導(dǎo)電流和磁化電流。由安培環(huán)路定理：其中：I為傳導(dǎo)電流，IS為磁化電流又因安培環(huán)路定理可寫成令磁場(chǎng)強(qiáng)度表明：磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量的環(huán)流和傳導(dǎo)電流I有關(guān)，而在形式上與磁介質(zhì)的磁性無(wú)關(guān)。其單位在國(guó)際單位制中是A/m.磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理：磁場(chǎng)強(qiáng)度沿任意閉合路徑的線積分等于穿過該路徑的所有傳導(dǎo)電流的代數(shù)和，而與磁化電流無(wú)關(guān)。實(shí)驗(yàn)證明：對(duì)于各向同性的介質(zhì)，在磁介質(zhì)中任意一點(diǎn)磁化強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比。式中只與磁介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，稱為磁介質(zhì)的磁化率，是一個(gè)純數(shù)。如果磁介質(zhì)是均勻的，它是一個(gè)常量

3、；如果磁介質(zhì)是不均勻的，它是空間位置的函數(shù)。相對(duì)磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率值得注意：為研究介質(zhì)中的磁場(chǎng)提供方便而不是反映磁場(chǎng)性質(zhì)的基本物理量，才是反映磁場(chǎng)性質(zhì)的基本物理量。的關(guān)系為介質(zhì)的磁化率均勻磁介質(zhì)非均勻順磁質(zhì)無(wú)磁質(zhì)其中：磁導(dǎo)率抗磁質(zhì)相對(duì)磁導(dǎo)率有磁介質(zhì)時(shí)磁場(chǎng)的計(jì)算解：在環(huán)內(nèi)任取一點(diǎn)，過該點(diǎn)作一和環(huán)同心、半徑為的圓形回路。式中為螺繞環(huán)上線圈的總匝數(shù)。由對(duì)稱性可知，在所取圓形回路上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等，方向都沿切線。例12-2在均勻密繞的螺繞環(huán)內(nèi)充滿均勻的順磁介質(zhì)，已知螺繞環(huán)中的傳導(dǎo)電流為I，單位長(zhǎng)度內(nèi)匝數(shù)n，環(huán)的橫截面半徑比環(huán)的平均半徑小

4、得多，磁介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率分別為μ和μr。求環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度。解：當(dāng)環(huán)內(nèi)是真空時(shí)當(dāng)環(huán)內(nèi)充滿均勻介質(zhì)時(shí)例12-2在均勻密繞的螺繞環(huán)內(nèi)充滿均勻的順磁介質(zhì)，已知螺繞環(huán)中的傳導(dǎo)電流為I，單位長(zhǎng)度內(nèi)匝數(shù)n，環(huán)的橫截面半徑比環(huán)的平均半徑小得多，磁介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率和磁導(dǎo)率分別為μ和μr。求環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度。例12-3如圖所示，一半徑為R1的無(wú)限長(zhǎng)圓柱體（導(dǎo)體?≈?0）中均勻地通有電流I，在它外面有半徑為R2的無(wú)限長(zhǎng)同軸圓柱面，兩者之間充滿著磁導(dǎo)率為?的均勻磁介質(zhì)，在圓柱面上通有相反方向的電流I。試求（1）圓柱體外圓柱面內(nèi)

5、一點(diǎn)的磁場(chǎng)；（2）圓柱體內(nèi)一點(diǎn)磁場(chǎng)；（3）圓柱面外一點(diǎn)的磁場(chǎng)。解（1）當(dāng)兩個(gè)無(wú)限長(zhǎng)的同軸圓柱體和圓柱面中有電流通過時(shí)，它們所激發(fā)的磁場(chǎng)是軸對(duì)稱分布的，而磁介質(zhì)亦呈軸對(duì)稱分布，因而不會(huì)改變場(chǎng)的這種對(duì)稱分布。設(shè)圓柱體外圓柱面內(nèi)一點(diǎn)到軸的垂直距離是r1，以r1為半徑作一圓，取此圓為積分回路，根據(jù)安培環(huán)路定理有IIIR1R2r2r1r3（2）設(shè)在圓柱體內(nèi)一點(diǎn)到軸的垂直距離是r2，則以r2為半徑作一圓，根據(jù)安培環(huán)路定理有式中是該環(huán)路所包圍的電流部分，由此得由B＝?H，得（3）在圓柱面外取一點(diǎn)，它到軸的垂直距離是r3，以r3為半徑作一圓，根據(jù)安

6、培環(huán)路定理,考慮到環(huán)路中所包圍的電流的代數(shù)和為零，所以得即或§12-5鐵磁質(zhì)一、鐵磁質(zhì)的特征1.?r>>1，產(chǎn)生特強(qiáng)附加磁場(chǎng)B?；2.?r與磁化的過程有關(guān)，Ｂ－Ｈ關(guān)系為非線性，即?不是常量，與H有復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系；3.磁滯現(xiàn)象，H隨外場(chǎng)而變，它的變化落后于外磁場(chǎng)的變化，外場(chǎng)消失后，磁性仍能保持；4.居里溫度，一定的鐵磁材料存在一特定的臨界溫度，稱為居里點(diǎn)，當(dāng)溫度在居里點(diǎn)以上時(shí)，它們的磁導(dǎo)率和磁場(chǎng)強(qiáng)度H無(wú)關(guān)，這時(shí)鐵磁質(zhì)轉(zhuǎn)化為順磁質(zhì)。二、磁化曲線B—H和?—H曲線是非線性關(guān)系Ｂ─H曲線也叫起始磁化曲線Ｂmax─飽和磁感強(qiáng)度OMNPOO三、

7、磁滯回線由于磁滯，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度減小到零（即H=0）時(shí)，磁感強(qiáng)度B≠0，而是仍有一定的數(shù)值Br，叫做剩余磁感強(qiáng)度(剩磁)。當(dāng)外磁場(chǎng)由+Hm漸減小時(shí)，磁感強(qiáng)度B并不沿起始曲線0P減小，而是沿PQ比較緩慢的減小，這種B的變化落后于H的變化的現(xiàn)象，叫做磁滯現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱磁滯。隨著反向磁場(chǎng)的增加，Ｂ逐漸減小，當(dāng)H=-Hc時(shí)，Ｂ等于零，剩磁消失，Hc叫做矯頑力，表示鐵磁質(zhì)抵抗去磁的能力。磁滯效應(yīng)損耗能量與磁滯回線的面積成正比鐵磁質(zhì)的磁滯現(xiàn)象鐵磁質(zhì)磁化的磁滯現(xiàn)象動(dòng)畫示意霍耳器件探頭螺線環(huán)高斯計(jì)測(cè)電流計(jì)測(cè)飽和剩磁矯頑力鐵磁質(zhì)磁化微觀機(jī)制用金相顯微鏡觀察到

8、拋光鋼材樣品表面上鐵粉在磁疇邊界上聚集.鐵磁質(zhì)的磁化微觀機(jī)制磁疇鐵磁質(zhì)的自發(fā)磁化小區(qū)域(由電子自旋磁矩引起)用偏振光顯微鏡觀察到的石榴石單晶磁性薄膜的迷宮式磁疇.鐵磁質(zhì)的磁化微觀機(jī)制（續(xù)）各磁疇磁化方向混亂，整體不顯磁性.疇壁運(yùn)動(dòng)磁疇