4.4-媒质的磁化.ppt

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4.4.1.4.4.1.媒质的磁化媒质的磁化（Magnetization）媒质磁化产生的物理现象和分析方法与静电场媒质的极化类同。

媒质磁化产生的物理现象和分析方法与静电场媒质的极化类同。

图图4.4.24.4.2磁偶极子受磁场力而转动磁偶极子受磁场力而转动11）磁偶极子磁偶极子I分子电流，电流方向与分子电流，电流方向与dS方向成右手螺旋关系方向成右手螺旋关系Am2磁偶极矩磁偶极矩4.44.4媒质磁化与安培环路定律的一般形式媒质磁化与安培环路定律的一般形式图图4.4.14.4.1磁偶极子磁偶极子22）媒质的磁化媒质的磁化无外磁场作用时，媒质对外不显磁性，无外磁场作用时，媒质对外不显磁性，用用磁化强度磁化强度（MagnetizationMagnetizationIntensityIntensity）M表示磁化的程度，即表示磁化的程度，即A/m在外磁场作用下，磁偶极子发生旋转，使在外磁场作用下，磁偶极子发生旋转，使，转矩为，转矩为Ti=miB，旋转方向使磁偶极矩方向与外磁场方向一致，对外呈现磁性，称旋转方向使磁偶极矩方向与外磁场方向一致，对外呈现磁性，称为磁化现象为磁化现象。

图图4.4.3媒质的磁化媒质的磁化M（r）VS图图4.4.44.4.4磁介质的附加磁场磁介质的附加磁场M（r）rrR=r-rodvVSdm（r）dAm（r）dv中的元磁矩为中的元磁矩为：

它在真空中它在真空中r点处产生的元磁矢位点处产生的元磁矢位dAm为为V中所有的元磁矩在真空中中所有的元磁矩在真空中r点处产生的磁矢位点处产生的磁矢位Am为为矢量恒等式矢量恒等式旋度定律旋度定律定义：

定义：

体磁化电流密度体磁化电流密度A/m2面磁化电流密度面磁化电流密度A/m（磁化介质的附加磁场与磁化电流）磁化介质的附加磁场与磁化电流）4.4.24.4.2.媒质磁化后的磁效应媒质磁化后的磁效应于是磁化介质的附加磁场为：

于是磁化介质的附加磁场为：

结论：

结论：

22、磁化介质的附加磁场效应，可归结为体磁化电流和面磁化电流在磁化介质的附加磁场效应，可归结为体磁化电流和面磁化电流在真空中作用的结果；真空中作用的结果；33、磁化电流和自由电流在真空中产生的磁场，都遵从毕、磁化电流和自由电流在真空中产生的磁场，都遵从毕沙定律；沙定律；11、磁化电流媒质磁化后产生的宏观电流，仍满足恒定电流连续性原、磁化电流媒质磁化后产生的宏观电流，仍满足恒定电流连续性原理，即理，即；44、在有磁介质存在的情况下，任一点的磁感应强度都是自由电流、在有磁介质存在的情况下，任一点的磁感应强度都是自由电流和磁化电流在真空中产生的磁场的叠加，即和磁化电流在真空中产生的磁场的叠加，即且有且有例例4.4.14.4.1判断磁化电流的方向。

判断磁化电流的方向。

磁偶极子与电偶极子对比磁偶极子与电偶极子对比模型模型电量电量产生的电场与磁场产生的电场与磁场电电偶偶极极子子磁磁偶偶极极子子4.4.3.4.4.3.安培环路定律的一般形式安培环路定律的一般形式定义定义磁场强度磁场强度则有则有图图4.4.64.4.6H与与I成右螺旋关系成右螺旋关系有有磁介质时磁介质时将将代入上式，得代入上式，得移项后移项后11、安培环路定律一般形式的积分形式、安培环路定律一般形式的积分形式说明说明:

H的环量仅与环路交链的自由电流有关。

的环量仅与环路交链的自由电流有关。

图图4.4.64.4.6H与与I成右螺旋关系成右螺旋关系电流的正、负仅取决于环路与电流的交链是否满足右手螺电流的正、负仅取决于环路与电流的交链是否满足右手螺旋关系，是为正，否为负。

旋关系，是为正，否为负。

环路上任一点的环路上任一点的H是由系统全部载流体产生的。

是由系统全部载流体产生的。

积分式对任意曲面积分式对任意曲面SS都成立，则都成立，则恒定磁场是有旋的恒定磁场是有旋的上式表明，上式表明，就是该处的自由电荷密度，与磁化电流无关。

就是该处的自由电荷密度，与磁化电流无关。

22、安培环路定律一般形式的、安培环路定律一般形式的微微分形式分形式磁场强度的定义式也是磁场强度的定义式也是媒质的性能方程媒质的性能方程实验证明，在各向同性的线性磁介质中实验证明，在各向同性的线性磁介质中式中式中磁化率，无量纲量，代入磁化率，无量纲量，代入中中式中式中相对磁导率，无量纲相对磁导率，无量纲，磁导率，单位磁导率，单位H/m。

或或4.4.4.4.4.4.各向同性线性媒质的性能方程各向同性线性媒质的性能方程各向同性的线性磁介质的性能方程各向同性的线性磁介质的性能方程（构成关系、本构关系构成关系、本构关系）可推得在无限大磁介质中有可推得在无限大磁介质中有同一自由电流在磁介质中产生的磁场是真空中的磁场同一自由电流在磁介质中产生的磁场是真空中的磁场倍倍解：

选用圆柱坐标系解：

选用圆柱坐标系，图图4.19同轴电缆截面同轴电缆截面例例4.94.9试求载流无限长同轴电缆在周围产生的试求载流无限长同轴电缆在周围产生的B，以及磁介质与内外导体以及磁介质与内外导体接触处的接触处的和和。

设导体的。

设导体的，磁介质的，磁介质的，电流在，电流在导体上均匀分布。

导体上均匀分布。

结论：

结论：

11、在两种不同磁介质交界处，、在两种不同磁介质交界处，B要发生跳变；要发生跳变；22、两种磁介质分界面处是磁介质不均匀（不连续）性的集中表现，因、两种磁介质分界面处是磁介质不均匀（不连续）性的集中表现，因此，要出现磁化面电流，这是使得场量产生跳变的根源。

此，要出现磁化面电流，这是使得场量产生跳变的根源。

面磁化电流密度面磁化电流密度A/m例例4.4.2计算铁制环形螺线管内的计算铁制环形螺线管内的B、H、。

（11）通有电流通有电流I，匝数位匝数位N，Ra；（22）如果螺线管上开个小口再求如果螺线管上开个小口再求BB、HH、。

（22）介质不均匀，用安培环路定律一般形式介质不均匀，用安培环路定律一般形式因为因为B线是连续的线是连续的图图4.4.94.4.9环形螺线管磁场分布环形螺线管磁场分布RaBoxttRH解：

解：

（11）可认为螺线管内磁场是均匀的，且等于半径可认为螺线管内磁场是均匀的，且等于半径为为R处的磁场，应用安培环路定律处的磁场，应用安培环路定律：

开口后开口后B大大降低了大大降低了可见可见，气隙中磁场强度占了绝对比例，电机就是利用这个原理，气隙中磁场强度占了绝对比例，电机就是利用这个原理进行有效的能量转换。

进行有效的能量转换。

B小了，故磁通小了小了，故磁通小了