6-8铁磁质.

与弱磁质相比，铁磁质具有以下特点：(1)在外磁场的作用下能产生很强的附加磁场。(2)外磁场停止作用后，仍能保持其磁化状态。(4)具有临界温度Tc。在Tc以上，铁磁性完全消失而成为顺磁质，Tc称为居里温度或居里点。不同的铁磁质有不同的居里温度Tc。纯铁：1040K，纯镍：631K。(3)相对磁导率和磁化率不是常数，而是随外磁场的变化而变化；具有磁滞现象，之间不具有简单的线性关系。HB、*§6-8铁磁质把未磁化的均匀铁磁质做成环形作为螺线管芯一螺绕环，如图：线圈中通入电流(励磁电流)后，铁磁质就被磁化。n为线圈单位长度匝数，根据有介质时的安培环路定理，当励磁电流为I时，环内的磁场强度：一、磁化曲线和磁滞回线nIH05101520磁通计A铁芯中的B由磁通计上的次级线圈测出，这样，通过改变励磁电流，可得到对应的一组B和H的值，从而给出一条关于试样B～H的关系曲线称为磁化曲线。OHrB,HB~ACBS05101520磁通计AHr~OHrB,HB~ACBS测得B与H的对应关系如图所示：随H的增大，B先缓慢增大(OA段)，然后迅速增大(AB段)，过B点过后，B又缓慢增大(BC段)。从S开始，B几乎不随H的增大而增大，介质的磁化达到饱和。与S对应的HS称饱和磁场强度，相应的BS称饱和磁感应强度。根据，可以求出不同H值对应的值，可见值为变值。与H的关系如上图虚线所示。HB/当铁磁质达到饱和状态后，缓慢地减小H，铁磁质中的B并不按原来的曲线减小，并且H=0时，B不等于0，具有一定值，这种现象称为剩磁。要完全消除剩磁Br，必须加反向磁场，当B=0时磁场的值Hc为铁磁质的矫顽力。磁滞回线rBBHedcOafbsBsHcHrBsHcHsB当反向磁场继续增加，铁磁质的磁化达到反向饱和。反向磁场减小到零，同样出现剩磁现象。不断地正向或反向缓慢改变磁场，磁化曲线为一闭合曲线—磁滞回线。二、磁畴单晶磁畴结构示意图多晶磁畴结构示意图在铁磁质中，相邻铁原子中的电子间存在着非常强的交换耦合作用，这个相互作用促使相邻原子中电子的自旋磁矩平行排列起来，形成一个自发磁化达到饱和状态的微小区域，这些自发磁化的微小区域称为磁畴。单晶磁畴结构示意图多晶磁畴结构示意图在没有外磁场作用时，每个磁畴中磁矩取向一致，但不同磁畴中磁矩取向各不相同，整个磁体平均磁矩为零，宏观上不显磁性。H在外磁场作用下，磁矩与外磁场同方向排列时的磁能将低于磁矩与外磁反向排列时的磁能，结果是自发磁化磁矩和外磁场成小角度的磁畴处于有利地位，这些磁畴体积逐渐扩大，而自发磁化磁矩与外磁场成较大角度的磁畴体积逐渐缩小。随着外磁场的不断增强，取向与外磁场成较大角度的磁畴全部消失，留存的磁畴将向外磁场的方向旋转，以后再继续增加磁场，所有磁畴都沿外磁场方向整齐排列，这时磁化达到饱和。当外磁场逐渐减弱到零时，已被磁化的铁磁体内的各个磁畴由于受到阻碍它们转向的摩擦阻力，不能恢复到磁化前的状态，从而使磁体内部保留了部分磁性，表现为剩磁。磁畴的结构和形状已可以通过实验手段观察到，图示为磁畴结构的显微照片高温和振动去磁：通过分子热运动或振动，破坏了磁体中磁畴的规则排列。铁磁体在交变磁化磁场的作用下，它的形状随之改变，叫做磁致伸缩效应。BHO矫顽力很小(Hc102A•m-1)，磁滞回线窄，所围的面积小，磁滞损耗小，易磁化，也易退磁。适用于交变磁场中，常用作变压器、继电器、电动机、电磁铁和发电机的铁芯。软磁材料三、磁性材料的分类根据材料磁滞回线的不同，可将材料分为软磁材料和硬磁材料当铁磁材料在交变磁场的作用下反复磁化时，由于磁体内分子状态的不断改变，分子振动加剧导致磁体发热，温度升高，损耗了磁化电流的能量。这种在反复磁化过程中能量的损失叫磁滞损耗。磁滞回线所围的面积越大，磁滞损耗也越大。软磁材料磁滞损耗较小BHO矫顽力大，剩磁大、磁滞回线宽，所围的面积大，磁滞损耗大，硬磁材料软磁材料有金属的，也有非金属铁氧体材料。后者在信息技术和电子技术中有重要、广泛的用途。矩磁材料的磁滞回线接近于矩形，特点是剩磁Br接近饱和值BS。当矩磁材料在不同方向的外磁场磁化后，总是处于和两种剩磁状态，可作电子计算机的“记忆”元件。sBsB磁屏蔽用软磁材料（如坡莫合金）做成的闭合空腔，由于空腔的磁导率比外界大得多，绝大部分磁感线从空腔壁内通过，而不会有外磁场进入腔内，达到磁屏蔽的目的。BB硬磁材料如碳钢、钨钢、铝镍钴合金等材料。磁化后能保持很强的磁性，适用于制成各种类型的永久磁铁。习题8-27载有电流I2的直角三角形线框，与长直电流I1共面（如图示）。试求I1的磁场对线框三个边作用力的大小及方向。I2I1abABCθ习题8-28在同一平面内三条无限长导线依次等距排列，分别载有电流1A，2A和3A。则导线(1)与导线(2)受力之比F1:F2为(A)7:16(B)5:8(C)7:8(D)5:41A2A3A(1)(2)(3)习题8-29如图示载流为I的金属导体置于匀强磁场B中，则金属上表面将积累电荷。上、下哪个表面电势高。IB习题8-30半径为R的薄圆盘均匀带电Q，以角速度w绕圆盘轴线转动，圆盘放在均匀磁场B中（如图示），试求：（1）圆盘的磁矩；（2）圆盘所受磁力矩。BωRQα习题8-33一长直螺线管每厘米长度上绕有10匝导线，当导线中电流为2A时，测得管内铁磁质中的磁感应强度为1T。求管内磁场强度H为多少？此时管内铁磁质的相对磁导率是多少？r习题8-34如图所示，一带电粒子带电，在均匀磁场中由a运动到b，途中c点有一电场，由此判断磁场和电场的方向为（A）垂直向里，指向右端；（B）垂直向里，指向左端（C）垂直向外，指向右端（D）垂直向外，指向左端。0qacbBEBEBEBEBEB习题8-36无限长圆柱形导线外包一层相对磁导率为r的圆筒形磁介质。导线半径为R1，介质圆筒外半径为R2，导线内通以电流I（在截面上均匀分布）。试求下列区域内的磁场强度和磁感应强度分布：（1）；（2）；（3）1Rr21RrR2Rr例8-a设带电圆盘半径为Ｒ，电荷面密度为以绕过盘心垂直盘面的轴转动，求圆心处的磁感应强度wworRdr圆中心处的磁场可视为许多半径不等的圆电流磁场的叠加。解：方法一圆盘转动运动电荷电流磁感应强度设半径为ｒ的圆形电流，圆形电流为dI，则在中心的rdIdB20方向：垂直盘面向外又因rdrdrrdqdIwww222各圆电流在o点的磁场方向相同worRdr则2220000RdrdIrdBBRwwworRdr方法二．运动电荷的计算rdrdq2wrv204revqBrdrrrrdrdBww0202124200RdBBRwworRdr例8-c、氢原子中电子绕核作圆周运动rv求:轨道中心处B电子的磁矩mp161020ms.vm.r1010530已知解:2004rrvqB0rv又TrevB13420方向nISpmervI22rS2231093021Am.vreISpm方向IIB0APac练习求角平分线上的pB已知：I、c解：)cos(cos4210aIBAO)]2cos(0[cos40aI)2cos1(2sin40cI同理方向所以OBAOpBBB)2cos1(2sin40cIBOB)2cos1(2sin20cI方向I解:本题具有轴对称性,如图选取环路.例8-e电缆的芯是一根半径为R的金属导体,它和导电外壁之间充满相对磁导率为的均匀介质.电流均匀地流过芯的横截面并沿外壁流回.求介质中磁感应强度的分布。rIrHldHL2rIH2rIHBr20