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本章共五讲第三篇 相互作用和场第十章 运动电荷间的相互作用和稳恒磁场二,载流导线所受磁场力一,运动电荷所受磁场力三,载流线圈所受磁力矩
§ 10.4 磁场对运动电荷及电流的作用 (续 )
四,磁力的功
m
''
ISBI
aaBI laaFA


I
S?
F?
B?
l
a a
mIBSI
B I SMA


d)c o sd(
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mIAA?d （ 为恒量）I
B?
I
mF
mF
mP
s i ns i n B I SBPM m 使
磁力的功 =电流强度 穿过回路磁通量增量
=电流强度 载流导线切割磁力线条数?
推广：
练习,p 312 10.23
B?
A
I
C Da
45
01?A)
2
4
21 3 5c o s)2 I B aI B SA
物质 — 分子，原子中均存在运动电荷磁场相互作用物质 — 磁介质顺磁质抗磁质铁磁质与电介质类比
§ 10.5 顺磁质和抗磁质电介质 磁介质分子模型 电偶极子分子电流：
分子中所有原子（电子，原子核）
固 有 磁 矩 的 等 效 电 流比较（ 电介质与磁介质 ）
顺磁质顺磁质 0?mp? 0 mp,?
抗磁质 0?
mp? 0 mp,
抗磁质极化 磁化有极分子电 介 质无极分子电 介 质
0?ep? 0 ep,?
0?ep? 0 ep,?

有极分子 无极分子电介质 磁介质外场中无外场比较抗磁质：
相当于图中两种情况叠加，
仍产生与 反向的附加磁矩 0
B?
外场 中：磁介质的磁化0B?
以 顺磁质 为例：在 作用下
0BpM m

（ 2） 产生与 反向的附加磁矩 mp0B?
（ 1） 转向 方向mp?
0B?
L?
mp
'L?
mp?
mF?
0B
旋进
0B
mp?
mp
'L?
mF?
L?
旋进宏观效果
1,介质中总磁矩不为零与 反向抗磁质
0 mp?
0B
0B
mP
与 同向顺磁质
mp mp?
0 mp?
0B
0B
mP
mP
mP?
mP?
mP
mP
mP?
mP?
2,介质表面出现磁化电流抗磁质
0B?
sI
L
S
0B? sI
顺磁质
0B?
L
S
0B? sI
sI
电介质 磁介质与场相互作用机制描 述比较转向极化位移极化
0 ep?
均产生与 反向的附加磁矩0B? mp
抗磁质：只有
mp?
顺磁质：转向 + 附加磁矩
mp mp mp?
极化强度：
极化电荷：
V
pP e


n' P
内）（ S 's qSP d
磁化强度：
V
ppM mm

VpM m
抗磁质,与 反向
0B?
V
pM m

顺磁质,与 同向
0B?
磁化电流：
）（穿过 L sL IlM dMjs?
磁化强度与磁化电流的关系：
nj
LS
nSI
V
pp
M
s
s
mm



由磁化强度定义：
磁化电流的线密度以抗磁质为例
0B?
sI
L
S
0B? sI
n?

）（穿过 L
s
sL
I
ljMllM

d
L
l
电介质 磁介质介质中的 场基本规律
0
'
0
),(
EEE
qPE
'
''





电位移矢量：
PED 0?

内）（ Ss
qSD 0d
介质中的高斯定理：
0
0
)(
BBB
jIMB
'
ss





磁场强度,
MBH?


0?
）（穿过 LL IlH 0d
介质中的安培环路定理,
磁场强度 的引入H?
令
MBH?


0?
磁场强度与空间 均有关,sI,I 0
由安培环路定理：

内）（ LL
IlMB 0
0
d)(

内）（ LL
IlB 0d
内）（ L s
II )( 00? )d( 00 L lMI
传导电流 磁化电流

内）（ LL
IlH 0d
介质中的安培环路定理只与穿过 L的传导电流代数和有关,
各向同性磁介质实验规律,HM
m

磁化率
HH
HMHB
r
m





)1( )(
0
00
由
MBH?


0?
1?r? 顺磁质
1r?
H0?
o
B
45
1?r?
抗磁质
1?r?
mr 1
介质相对磁导率
r 0?
介质磁导率真空磁导率
0?
电介质 磁介质其它对应关 系求解思路比较
EP e 0
er 1
ED r 0?
HM m
mr 1
HB r 0?
D?
（ 1）对称性分析，
选高斯面
（ 2）由求
内）（ Ss qSD 0d
（ 3）由求
r
DE
0

E?
（ 1）对称性分析，选安培环路
（ 2）由求 H?
）（穿过 LL IlH 0d
B?（ 3）由 求HB
r

0?
[例 ] P 312 10-24
已知,正方形截面螺绕环求：
) ( 21 mINRR
r?
NIrHlHL 2d
r
NIH
2?
r
NIB r

2
0?
Sd
r?
1R
12 RR?
2R
2R
1R
N
o
I
解,对称性分析选如图同心圆环为安培环路
L
r
Sd
r?
1R
12 RR?
2R
2R
1R
N
o
I
L
r
21d RRsm SB rRRrNIr )d(2 120
1
2120 ) l n(
2 R
RRRNIr

1
2
120 ) l n(
2
R
RRRNI
m
r

代入数据,m102,m10 2221 RR
A10,2 0 0,IN
Wb106 5m?
2 1 6 0?r?得：
很大且与 有关，非常数，说明该磁介质非顺磁质，也非抗磁质，而是铁磁质,
r? I
§ 10.6 铁磁质高 值非线性磁滞回线居里点磁畴理论
要点,1?r? 顺磁质1r?
H0?
o
B
45
1?r?
抗磁质
1?r?
一、磁化曲线
1.实验装置 （ 励磁电流 I ） 测 B
内部,nI
r
NIH
2
改变 I，测 H,B，
HBMHBr?

00;
曲线作 HB,H,HM r
饱和磁化强度：
sM
起始磁化曲线,OS
曲线HM?
Ho
S
M
SM
SH
曲线Hr
起始磁化曲线,OS
当外磁场减小时，介质中的磁场并不沿起始磁化曲线返回，
而是滞后于外磁场变化，
—— 磁滞现象。
曲线HB?
当外磁场为 0 时，介质中的磁场并不为 0，有 剩磁 Br ;
B
Ho
S
Br
Hc
使介质内部的磁场为 0，所加反向磁场 Hc —— 矫顽力减小反向磁场，改变外磁场为正向磁场，不断增加外场，
介质又达到正向磁饱和状态。
继续增加反向磁场，介质达到反向磁饱和状态；
剩磁 矫顽力回线内面积正比于一次循环能量损耗
Hc 大 --- 硬磁材料 ; Hc 小 --- 软磁材料磁化曲线形成一条 磁滞回线。
软磁材料磁滞回线细长，剩磁很小。
软铁、坡莫合金、硒钢片、铁铝合金、
铁镍合金等。
由于软磁材料磁滞损耗小，适合用在交变磁场中，如变压器铁芯、继电器、电动机转子、定子都是用软磁性材料 制成。
B
Ho
rB
cH
B
Ho
rB
cH
硬磁性材料磁滞回线较粗胖，剩磁很大，
这种材料充磁后不易退磁，适合做永久磁铁。可用在磁电式电表、永磁扬声器、耳机以及雷达中的磁控管等。
如碳钢、铝镍钴合金和铝钢等。
非金属氧化物 ----铁氧体它是由 Fe2O3和其他二价的金属氧化物（如 NiO,ZnO等粉末混合烧结而成 。
可作磁性记忆元件。
磁滞回线呈矩形，又称矩磁材料，
剩磁接近于磁饱合磁感应强度，具有高磁导率、高电阻率。
B
Ho
rB
cH
二、铁磁介质的磁化机制
1.磁畴铁磁质中由于原子的强烈作用，在铁磁质中形成磁场很强的小区域 —— 磁畴。磁畴的体积约为 10-
12 —— 10-8 m3,包含 1017 —— 1021 个原子。
不同材料中磁畴线度不同（微米－
毫米量级）
可以用粉纹法、磁光法 … 观测未磁化时,各磁畴杂乱无章排列，整体对外不显磁性。
外加磁场,磁畴边界慢慢移动，与外磁场顺排的磁畴边界扩大，反之则缩小。
H? H? H?H?
随着外磁场增加，能够提供转向的磁畴越来越少，
铁磁质中的磁场增加的速度变慢，最后,磁畴 转向全部完成，外磁场再增加，介质内的磁场也不会增加，铁磁质达到磁饱和状态。
由于磁化过程中磁畴转向做功，在铁磁质充磁过程中伴随着发声、发热。
磁滞现象：撤去外场，畴壁很难完全恢复原状，保存某些规则排列，保留部分磁性，即剩磁。
居里温度,当铁磁质的温度升高到某一温度时，磁性消失，由铁磁质变为顺磁质，该温度为居里温度
tc 。当温度低于 tc时，又由顺磁质转变为铁磁质。
原因：由于加热使磁介质中的分子、原子的振动加剧，
使磁畴瓦解，铁磁质失去磁性。
铁的居里温度,tc = 770° C；
30%的坡莫合金居里温度,tc = 70° C；
纯镍的居里温度,tc = 358° C；
利用铁磁质具有居里温度的特点，可将其制作温控元件，如电饭锅自动控温。
）温度：双金属片恒温器（动作断开，不能自动复位）（常闭式，磁钢限温器保温开关；煮饭开关；
C7065:
C103:
::
4
2
31
K
tK
KK
1K
3K
2K
4K
1R 2R~
指示灯?
退磁方法
1,加交变衰减的磁场使介质中的磁场逐渐衰减为 0,应用在录音机中的交流抹音磁头中。
B
Ho
c
t
H
o cH
2.升高温度，达到居里温度以上。
3.敲击法：通过振动提供使磁畴瓦解的能量。
4.加反向磁场：提供矫顽力。