大物電磁學(xué) 第9章 磁場(chǎng)中的磁介質(zhì)

1、編輯編輯ppt第九章第九章 磁場(chǎng)中的磁介質(zhì)磁場(chǎng)中的磁介質(zhì)編輯編輯ppt順磁質(zhì)順磁質(zhì)orBB 1 r oBB定義定義:如：氧、鋁、鎢、鉑、鉻等。如：氧、鋁、鎢、鉑、鉻等。如：氮、水、銅、銀、金、鉍等。如：氮、水、銅、銀、金、鉍等。如：鐵、鈷、鎳等如：鐵、鈷、鎳等 r不同的磁介質(zhì)在磁場(chǎng)中所表現(xiàn)出的特性不同：不同的磁介質(zhì)在磁場(chǎng)中所表現(xiàn)出的特性不同：抗磁質(zhì)抗磁質(zhì)1 r 鐵磁質(zhì)鐵磁質(zhì)1 r II磁介質(zhì)對(duì)螺線管內(nèi)的場(chǎng)有影響磁介質(zhì)對(duì)螺線管內(nèi)的場(chǎng)有影響 其內(nèi)總磁場(chǎng)是：其內(nèi)總磁場(chǎng)是：0orBBBB 相對(duì)磁導(dǎo)率相對(duì)磁導(dǎo)率分類分類編輯編輯ppt一、磁介質(zhì)的磁化一、磁介質(zhì)的磁化1. 分子的固有磁矩分子的固有磁矩nmI

2、Se 2. 磁化強(qiáng)度矢量磁化強(qiáng)度矢量MimMV 單位體積內(nèi)分子單位體積內(nèi)分子磁矩的矢量和磁矩的矢量和3. 磁化強(qiáng)度矢量磁化強(qiáng)度矢量與磁場(chǎng)與磁場(chǎng) 的關(guān)系的關(guān)系M B 01rrMB 無(wú)外磁場(chǎng)無(wú)外磁場(chǎng)有外磁場(chǎng)有外磁場(chǎng)編輯編輯pptnjMe 4. 磁化強(qiáng)度矢量磁化強(qiáng)度矢量與磁化面電流密度與磁化面電流密度 j的關(guān)系的關(guān)系M lIMMBM ne 介質(zhì)的體積為：介質(zhì)的體積為：SlV 更一般的證明為：更一般的證明為：mjl SMjVS l n M5. 磁化強(qiáng)度磁化強(qiáng)度M與束縛電流與束縛電流 I 的關(guān)系的關(guān)系j j l I Ll dMlM l L 即磁化電流密度等于即磁化電流密度等于磁化強(qiáng)度沿該表磁化強(qiáng)度沿該表

3、面處的分量面處的分量。 磁化強(qiáng)度磁化強(qiáng)度M M沿閉合回路的線積分等于沿閉合回路的線積分等于該回路包圍的磁化電流代數(shù)和。該回路包圍的磁化電流代數(shù)和。編輯編輯ppt二、二、有介質(zhì)時(shí)的高斯定理有介質(zhì)時(shí)的高斯定理 無(wú)論是什么電流激發(fā)的磁場(chǎng)，其磁力線無(wú)論是什么電流激發(fā)的磁場(chǎng)，其磁力線均是無(wú)頭無(wú)尾的閉合曲線。均是無(wú)頭無(wú)尾的閉合曲線。介質(zhì)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度：介質(zhì)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度：0B dS BBB 0 0 通過(guò)磁場(chǎng)中任意閉合曲面的磁通量為零。通過(guò)磁場(chǎng)中任意閉合曲面的磁通量為零。即：即：編輯編輯ppt1. 磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度H 0BHM 2. 的環(huán)路定理的環(huán)路定理數(shù)學(xué)表達(dá)式數(shù)學(xué)表達(dá)式物理意義物理意義0intLH dl

4、I 三、有介質(zhì)時(shí)的安培環(huán)路定理三、有介質(zhì)時(shí)的安培環(huán)路定理H 沿任一閉合路徑磁場(chǎng)強(qiáng)度的環(huán)流等于該沿任一閉合路徑磁場(chǎng)強(qiáng)度的環(huán)流等于該閉合路徑所包圍的自由電流的代數(shù)和。閉合路徑所包圍的自由電流的代數(shù)和。單位：安培單位：安培/米米(A/m)編輯編輯ppt 理解和應(yīng)用理解和應(yīng)用 用用 的環(huán)路定理求的環(huán)路定理求 與前面所學(xué)的用與前面所學(xué)的用 的環(huán)路定理求的環(huán)路定理求 的方法完全相同。的方法完全相同。 路內(nèi)總自由電流，路上總磁場(chǎng)強(qiáng)度路內(nèi)總自由電流，路上總磁場(chǎng)強(qiáng)度（同樣的應(yīng)用條件；（同樣的應(yīng)用條件； 在相同載流體的情況下在相同載流體的情況下，取同樣的安培環(huán)路），取同樣的安培環(huán)路）三、三、 和和 的相互關(guān)系的相

5、互關(guān)系0rBH H （點(diǎn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系）（點(diǎn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系）H H B B H B 相對(duì)磁導(dǎo)率相對(duì)磁導(dǎo)率絕對(duì)磁導(dǎo)率絕對(duì)磁導(dǎo)率編輯編輯ppt8電極化現(xiàn)象電極化現(xiàn)象的關(guān)系與EP)(l qpePEPr) 1(0,0PED)(ED磁化現(xiàn)象磁化現(xiàn)象)(S ipmM的關(guān)系與BM,0MBH)(BH DH0.qSdDS0.Il dHS原因原因原因原因BrrM01磁介質(zhì)的磁化規(guī)律可與電介質(zhì)的極化規(guī)律對(duì)比：磁介質(zhì)的磁化規(guī)律可與電介質(zhì)的極化規(guī)律對(duì)比：編輯編輯ppt例例1 1 （5670） 一無(wú)限長(zhǎng)載流圓柱體，其上一無(wú)限長(zhǎng)載流圓柱體，其上 電流強(qiáng)度電流強(qiáng)度 ，方向沿軸線；圓柱體，方向沿軸線；圓柱體 半徑半徑 。此圓柱體外再罩

6、一載流圓。此圓柱體外再罩一載流圓 筒，其上電流強(qiáng)度筒，其上電流強(qiáng)度 ，方向與，方向與 相相 反；圓柱面半徑反；圓柱面半徑 。求此載流系統(tǒng)。求此載流系統(tǒng) 的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布。的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布。1I1R2R截面圖（俯視）截面圖（俯視）1I1R2I1I2R1I2I編輯編輯ppt如果在圓柱體與圓柱面之間充有兩層介質(zhì)，如果在圓柱體與圓柱面之間充有兩層介質(zhì)，分界面半徑分界面半徑 。再求此載流系統(tǒng)的磁感應(yīng)。再求此載流系統(tǒng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布。（第一層介質(zhì)的強(qiáng)度分布。（第一層介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率相對(duì)磁導(dǎo)率為為 r1第二層介質(zhì)的第二層介質(zhì)的磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率為為 2 ）R安培環(huán)路形狀：安培環(huán)路形狀：以載流體的軸線為圓心、半以載

7、流體的軸線為圓心、半徑徑 、且所圍平面垂直軸、且所圍平面垂直軸的的圓周圓周。r安培環(huán)路定理左邊安培環(huán)路定理左邊2LH dlHr 圓柱內(nèi)圓柱內(nèi)1Rr 21int21IIrR 2121IrR 編輯編輯ppt根據(jù)根據(jù) 的安培環(huán)路定理的安培環(huán)路定理H intLH dlI 有有21212IHrrR 11212IHrR )(1Rr 第一層介質(zhì)內(nèi)第一層介質(zhì)內(nèi)方向：方向：圓周切線方向，圓周切線方向，且與電流成右手螺旋且與電流成右手螺旋RrR11intII根據(jù)根據(jù) 的安培環(huán)路定理的安培環(huán)路定理H intLH dlI 編輯編輯ppt可得可得rIH212)(1RrR同理可得同理可得rIH213)(2RrRrIIH2

8、)(214)(2Rr 根據(jù)根據(jù)0rBH H 可得可得110BH )(1Rr 編輯編輯ppt2210rBH )(1RrR332BH )(2RrR440BH )(2Rr 方向：方向：圓周切線方向，圓周切線方向，且與電流成右手螺旋且與電流成右手螺旋編輯編輯ppt例例2 2 （5153） 截面為矩形的螺繞環(huán)共截面為矩形的螺繞環(huán)共N匝，匝， 內(nèi)徑為內(nèi)徑為 、外徑為、外徑為 ，環(huán)內(nèi)充有磁導(dǎo)，環(huán)內(nèi)充有磁導(dǎo) 率為率為 的磁介質(zhì)，求通過(guò)螺繞環(huán)橫截的磁介質(zhì)，求通過(guò)螺繞環(huán)橫截 面的磁通量。面的磁通量。ab作以螺繞環(huán)軸線為中心，半徑作以螺繞環(huán)軸線為中心，半徑 的的圓周圓周為安培環(huán)路。為安培環(huán)路。 r解：解：根據(jù)根據(jù)

9、的安培環(huán)路定理有的安培環(huán)路定理有H int2LH dlHrINI 2NIHr 2NIBr )(bra編輯編輯ppt通過(guò)螺繞環(huán)橫截面的磁通量：通過(guò)螺繞環(huán)橫截面的磁通量：SmdSBcosSodSrNI0cos2hdrdS hdrrNIbam2abNIhln2如果求通過(guò)螺繞環(huán)的如果求通過(guò)螺繞環(huán)的總磁通量總磁通量。則。則abIhNNmmln22編輯編輯ppt1.磁化曲線磁化曲線裝置裝置：環(huán)形螺繞環(huán)，用鐵磁質(zhì)環(huán)形螺繞環(huán)，用鐵磁質(zhì) 充滿環(huán)內(nèi)空間。充滿環(huán)內(nèi)空間。RNIH 2 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)測(cè)量測(cè)量B：Hr HBBBoor 由由(1) 鐵磁質(zhì)的鐵磁質(zhì)的 r 不是個(gè)常數(shù)，它是不是個(gè)常數(shù)，它是H 的函數(shù)。的函數(shù)。原理原理：根據(jù)安培定理：根據(jù)安培定理 由通有的傳導(dǎo)電流得：由通有的傳導(dǎo)電流得：結(jié)論結(jié)論RII在螺繞環(huán)磁隙在螺繞環(huán)磁隙處測(cè)量處測(cè)量Hr 得出得出曲線曲線:11四、磁滯效應(yīng)四、磁滯效應(yīng)編輯編輯pptB的變化落后于的變化落后于H，從而具有，從而具有剩磁剩磁磁滯效應(yīng)磁滯效應(yīng)1) 起始磁化曲線起始磁化曲線2) 剩磁剩磁Br飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度BS3) 矯頑力矯頑力Hc(2) 磁滯回線磁滯回線BrBcH HsBsB 12作業(yè)：作業(yè)： 9.6 9.7 9.8 9.9 編