第九章 磁场中的磁介质

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1、磁畴图象第九章有磁介质时的磁场上章讨论了电流和运动电荷在真空中产生的磁场。本章将讨论电流和运动电荷在实物（称之为磁介质）中产生的磁场。主要任务*以实物物质的电结构为基础简单说明磁介质的三种类型：顺磁质、抗磁质、铁磁质。*类似讨论电介质的方法研究磁介质对磁场的影响。介绍描述磁介质中磁场的物理量磁场强度、磁化强度以及它们所遵守的普遍规律。*介绍工程技术上广泛应用的铁磁质的特性§9.1磁介质对磁场的影响§9.2磁介质的磁化§9.3有磁介质时磁场的规律§9.4铁磁质本章目录§9.1磁介质对磁场的影响磁介质（magneticmedium）是能够影响磁场分布的物质。传导电流，介

2、质磁化均匀各向同性介质有：μr─相对磁导率（relativepermeability）I0I0均匀各向同性磁介质长直密绕螺线管总磁感强度充满磁场所在空间时，▲弱磁质，顺磁质（paramagneticsubstance）如：Mn，Al，O2，N2…抗磁质（diamagneticsubstance）如：Cu，Ag，Cl2，H2…▲铁磁质（ferromagneticsubstance）如：Fe，Co，Ni…磁介质的分类：一.电子的磁矩ISm电子的轨道运动电流轨道磁矩电子轨道运动的角动量电子轨道磁矩与轨道角动量的关系：电子自旋磁矩和自旋角动量S的关系：§9.2磁介质的磁化

3、质子轨道磁矩中子无轨道磁矩。质子和中子都有自旋磁矩：g称为g因子，质子g=5.5857，中子g=3.8261。整个原子核的自旋磁矩为核的自旋角动量，因子g由原子核决定。由上可知，核磁矩远小于电子磁矩。二.质子和中子的磁矩三.原子核的磁矩四.分子磁矩和分子电流电子轨道磁矩电子自旋磁矩原子核的磁矩(molecularmagneticmoment)(molecularcurrent)i分S分m分分子电流i分分子磁矩m分等效在磁场作用下，五.磁介质的磁化磁化（magnetization）：介质出现磁性或磁性发生变化的现象。1.顺磁质的磁化顺磁质分子有固有的分子磁矩（主要是电

4、子m分10-23A·m2。热运动使完全显现磁性。方向,0Br排列趋于使分0mBrr混乱，不显磁性。轨道和自旋磁矩的贡献），2.抗磁质的磁化抗磁质的分子固有磁矩为0。不显磁性附加磁矩显示抗磁性为什么反平行于呢？以电子的轨道运动为例，第i个电子受的磁力矩电子轨道角动量增量∴电子旋进，它引起的感应这种效应在顺磁质中也有，不过与分子固有磁矩的转向效应相比弱得多。i-e磁矩反平行于*磁化强度:为了表征物质的宏观磁性或介质的磁化程度，定义磁化强度矢量：单位体积内分子磁矩的矢量和它带来附加磁场的贡献。符号显然它与介质特性、温度与统计规律有关。单位：安培/米(A/m)顺磁质

5、与同向，所以与同方向抗磁质与反向，所以与反方向，（只有附加磁矩）是描述磁介质的宏观量六.磁化强度与磁化电流（magnetizationandmagnetizationcurrent）对顺磁质和抗磁质，实验表明：对铁磁质，实验表明：和呈非线性关系，而且是非单值对应关系在均匀外磁场中，各向同性均匀的顺磁质被磁化，未被抵消的分子电流沿着柱面流动，称为磁化面电流。磁化面电流磁化面电流也称为束缚面电流或分子电流。磁化面电流线密度=在垂直于电流流动方向上单位长度的分子面电流。若在l长介质表面束缚分子面电流为i′则其线密度为设介质的截面积S，则有：介质内：穿过L所围曲面S的磁

6、化电流则套住dl的分子电流：L放大i分S磁介质设分子浓度为n，S分介质表面：选磁化面电流密度磁化强度的环流普遍情况下束缚电流线密度的大小等于磁化强度的切向分量。电介质有束缚电荷面密度的大小等于电极化强度的法向分量。以充满介质的螺旋管为例，选如图回路，求环流磁化强度沿任一回路的环流，等于穿过此回路的束缚电流i′的代数和磁化强度沿任一回路的环流，等于穿过此回路的束缚电流i′的代数和。i′与L环绕方向成右旋者为正，反之为负。物理意义与电介质中对比的公式电极化强度束缚电荷束缚面电流磁化强度§9.3有介质时的高斯和安培环路定理磁介质中的高斯定理磁力线无头无尾。

7、穿过任何一个闭合曲面的磁通量为零。磁感应强度是外加磁场与介质内束缚电流产生的的合场强.S一.磁介质中的高斯和安培环路定理磁介质中的安培环路定理束缚电流传导电流有磁介质的总场L整理：定义磁场强度则有：沿任一闭合路径磁场强度的环流等于该闭合路径所包围的自由电流的代数和。物理意义H的环流仅与传导电流I有关,与介质无关。(当I相同时，尽管介质不同，H在同一点上也不相同，然而环流却相同。)因此可以用它求场量，就象求那样。磁场强度H的单位：安培/米(A/m)SI1奥斯特=103/4(A/m)Oe1高斯=104特斯拉电介质中的高斯定理磁介质中的安培环路定理称为