磁场的边界条件.pptVIP

* * §9.5 铁磁质 目录 ? 磁化曲线 ? 铁磁质的应用 ? 铁磁质磁化的机制 §9.6 简单磁路 例题三：铁环气隙中的磁感应强度。清华书P273 §9.4 磁场的边界条件 ? 的法向分量 ? 的切向分量 例题二：载流无限长磁介质圆柱磁场分布。 ? 磁路定理 例题一：一个带有很窄缝隙的永磁环 磁场的边界条件给出磁介质分界面处，磁场的物理 量所应遵守的规律。 高斯面上下底面积为 高为 为二级无穷小 为一级无穷小 圆柱形 高斯面 §9.4 磁场的边界条件 以下讨论两种各向同性的均匀 磁介质分界面处， 行为 ? 的法向分量 根据高斯定理 在均匀磁介质的分界面处磁感 应强度矢量的法向分量连续。 在均匀磁介质的分界 面处磁场强度矢量的 法向分量不连续。 ? 的切向分量 为一级无穷小 为二级无穷小 在界面处做一个环路 环路定理 在均匀磁介质的分界面处磁场 强度矢量的切向分量连续。 在均匀磁介质的分界面处磁感应强度 矢量的切向分量不连续。 ? 磁屏蔽 可从磁导率判断B线 偏离法线的程度 有铁磁质包围的空腔，不会有 外磁场进入腔内外界 B线进入 铁磁质后折离法向与界面平行 所以，再离开腔的B就很小了 例题一：一个带有很窄缝隙的永磁环，已知其磁化 强度为 ，方向如图，试求图中所标各点的 和 2 1 3 窄隙永磁环宛如一个面电流密度为 的螺绕环，附加的磁场 分子电流观点介质表面的磁化电流 方向与 相同 因传导电流 为零 场点是否在磁介质内对于 是很重要的。 对于 窄隙可略 及边界条件 ? 磁化曲线 装置：环形螺绕环; 铁磁质Fe,Co,Ni及 稀钍族元素的化合物，能被强烈地磁化 实验测量B,如用感应电动势测量 或用小线圈在缝口处测量； 由 得出 曲线 铁磁质的 不一定是个常数， 它是 的函数 §9.5 铁磁质 原理:励磁电流 I; 用安培定理得H 结果一 B的变化落后于H，从而具有剩磁，即磁滞效应 每个 对应不同的 与磁化的历史有关。 起始磁化曲线； 剩磁 饱和磁感应强度 矫顽力 结果二 磁滞回线--不可逆过程 在交变电流的励磁下反复磁化使其温度升高的 磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积成正比。 结果三 铁磁体于铁电体类似；在交变场的作用下，它的形状 会随之变化，称为磁致伸缩（10-5数量级）它可用做 换能器，在超声及检测技术中大有作为。 如：铁为 1040K，钴为 1390K， 镍为 630K 每种磁介质当温度升高到一定程度时， 由高磁导率、磁滞、磁致伸缩等一系 列特殊状态全部消失，而变为顺磁性。 这温度叫临界温度，或称铁磁质的居里点。 不同铁磁质具有不同的转变温度 结果四 ? 铁磁质的应用 * 作变压器的软磁材料。纯铁，硅钢 坡莫合金(Fe，Ni)，铁氧体等。 ?r大，易磁化、易退磁（起始磁化率大）。 饱和磁感应强度大，矫顽力(Hc)小，磁滞 回线的面积窄而长，损耗小（HdB面积小）。 还用于继电器、电机、以及各种高频电磁元件的磁芯、磁棒。 * 作永久磁铁的硬磁材料 钨钢，碳钢，铝镍钴合金 * 作存储元件的矩磁材料 Br=BS ，Hc不大，磁滞回线是矩形。用于记忆元件，当+脉冲产生HHC使磁芯呈+B态，则–脉冲产生H – HC使磁芯呈– B态，可做为二进制的两个态。 矫顽力(Hc)大（102A/m)，剩磁Br大 磁滞回线的面积大，损耗大。 还用于磁电式电表中的永磁铁。耳机中的永久磁铁，永磁扬声器。 锰镁铁氧体，锂锰铁氧体 * 交换力：电子之间的交换作用使其在自旋 平行排列时能量较低，这是一种量子效应。 * 磁畴(magnetic domain)：原子间电子交换耦合作用 很强，促使其自旋磁矩平行排列形成磁畴－－自发的 磁化区域。磁畴大小约为1017－1021个原子/10-18米3 。 铁磁性主要来源于电子的自旋磁矩。 ? 铁磁质磁化的机制 * 磁畴的变化可用金相显微镜观测 在外磁场较弱时，自发磁化方向与外磁场方向相同 或相近的那些磁畴逐渐增大（畴壁位移），在外磁 场较强时，磁畴自发磁化方向作为一个整体，不同 程度地转向外磁场方向。 在无外磁场的作用下磁畴取向平均抵消，能量最低，不显磁性。 磁滞 (hysteresis) 现象是由于掺杂和内应力等的作用， 当撤掉外磁场时磁畴的畴壁很难恢复到原来的形状， 而表现出来。 磁滞伸缩 (magnetostriction) 是因磁畴在外磁场中的取向，改变了晶格间距而引起的。 当温度升高时，热运动会瓦