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CH7 磁介质前面讨论载流线圈产生磁场和变化的磁场产生感应电动势都是假定导体以外是真空,或者不存在磁性物质。
但在实际中大多数情况下电感器件的线圈中都有铁芯。
为了弄清铁芯在这里的作用,就要对磁介质有基本的认识。
本章主要内容本章讲解磁介质的磁化现象,磁化规律和磁化的微观解释;有介质存在时静磁场的基本规律;详细介绍了铁磁质的磁化特点;简介磁荷观点和磁路计算;最后给出磁场的能量。
§1 有介质存在时静磁场的基本规律有关磁介质的理论,有两种不同的观点:分子电流观点和磁荷观点。
两种观点假设的微观模型不同,从而赋予了磁感应强度和磁场强度不同的物理意义,但是最后得到的宏观规律和表达式完全一样,所以计算结果也完全一样。
在这种意义上两种观点是等价的。
因为人们对磁现象的认识是源于对天然磁体的观察,所以磁荷观点在历史上出现较早。
但由安培以假说的形式提出的分子电流理论揭示了磁现象和电流的关系,所以比较流行。
一、磁介质的磁化在磁场作用下能发生变化并能反过来影响磁场的媒质叫做磁介质。
1、磁化:磁介质在磁场的作用下内部结构发生变化(并反过来影响磁场)的过程。
2、磁介质的磁化的解释——分子磁矩说安培认为,由于电子的运动,每个磁介质分子或原子都相当于一个环形电流,叫分子电流或束缚电流(区别于传导电流)。
分子电流的磁矩叫分子磁矩。
无外磁场时,磁介质中各个分子磁矩取向杂乱无章,宏观上磁介质不显磁性;磁介质放入外磁场中,介质中每个分子磁矩都要受到外电场的作用力矩T= P m ×B ,使得每个磁矩都要尽量转向外场0B的方向,这时在磁介质内任取一小体积ΔV ,在ΔV 所有分子磁矩的矢量和不为零,形成宏观磁化电流或束缚电流,这些电流又要激发附加电场B ΄,使得总电场 B= B 0+ B ΄ 。
例如,考虑一段插在线圈内的软铁棒,如图所示。
按照安培的分子环流观点,棒内每个磁分子相当于一个环形电流。
在没有外磁场的作用时,各分子环流的取向是杂乱无章的,如右图(a )所示,它们的磁矩相互抵消,宏观看来,软铁棒不显示磁性,称它处于未磁化状态。