第七章磁介质

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1、第七章磁介质§7.1磁场中的介质§7.3磁介质中的磁场§7.4边界条件磁路定理§7.5磁场的能量和能量密度§7.2磁化电流第七章磁介质由现代物质结构理论可知：物质内部原子、分子中的每个电子参与两种运动：一是轨道运动，即电子绕原子核的旋转运动，其运动会形成一个电流，进而会产生一个磁矩，称为轨道磁矩；二是电子的自旋运动，相应地也会产生一个磁矩，称为自旋磁矩。一个分子中所有电子的各种磁矩之总和构成这个分子的固有磁矩Pm，称为分子磁矩，这个分子固有磁矩可以看成是由一个等效的圆形分子电流i产生的。一．磁介质的电结构§7.1磁场中的介质第七章磁介质1.磁介质

2、磁化：磁场对磁场中的物质的作用称为磁化。磁介质：在磁场中影响原磁场的物质称为磁介质。总磁感强度附加磁感强度外加磁感强度就像电介质分为有极性分子和无极性分子一样，一般磁介质也可分为两大类：一类是分子中各电子的磁矩不完全抵消而整个分子具有一定的固有磁矩，称为顺磁性物质，如氧、铝等；一类是分子中各电子的磁矩，完全相互抵消而整个分子不具有固有磁矩，称为抗磁性物质，如氢、铜等，但这两类物质都是弱磁性物质。另外还有一类强磁性介质，称作铁磁质，铁、钴、锦及其合金就属于这一类。§7.1磁场中的介质第七章磁介质抗磁质(铜、铋、硫、氢、银等)铁磁质(铁、钴、镍等)顺

3、磁质(锰、铬、铂、氧、氮等)定义在介质均匀充满磁场的情况下相对磁导率磁介质的分类§7.1磁场中的介质第七章磁介质2.分子电流和分子磁矩分子电流：把分子或原子看作一个整体，分子或原子中各个电子对外界所产生磁效应的总和，可用一个等效的圆电流表示，统称为分子电流。分子磁矩：把分子所具有的磁矩总和称为分子磁矩，用符号表示。电子的进动：在外磁场的作用下，分子或原子中和每个电子相联系的磁矩都受到磁力矩的作用，由于分子或原子中的电子以一定的角动量作高速转动，这时，每个电子除了保持环绕原子核的运动和电子本身的自旋以外，还要附加电子磁矩以外磁场方向为轴线的转动，称

4、为电子的进动。§7.1磁场中的介质第七章磁介质进动进动进动附加磁矩：因进动而产生的等效磁矩称为附加磁矩，用符号表示。可以证明：不论电子原来的磁矩与磁场方向之间的夹角是何值，在外磁场中，这种等效圆电流的磁矩的方向永远与的方向相反。§7.1磁场中的介质第七章磁介质3.抗磁质的磁化抗磁材料在外磁场的作用下，磁体内任意体积元中大量分子或原子的附加磁矩的矢量和有一定的量值，结果在磁体内激发一个和外磁场方向相反的附加磁场，这就是抗磁性的起源。它是一切磁介质所共有的性质。4.顺磁质的磁化在顺磁体内任意取一体积元，其中各分子磁矩的矢量和将有一定的量值，因而在宏观

5、上呈现出一个与外磁场同向的附加磁场，这就是顺磁性的起源。§7.1磁场中的介质第七章磁介质1.磁化强度反映磁介质磁化程度(大小与方向)的物理量。均匀磁化：非均匀磁化：磁化强度：单位体积内所有分子固有磁矩的矢量和加上附加磁矩的矢量和，称为磁化强度，用表示。其单位为：§7.1磁场中的介质第七章磁介质注意：对顺磁质，可以忽略；对抗磁质，对于真空，。外磁场为零，磁化强度为零。外磁场不为零:顺磁质抗磁质§7.1磁场中的介质第七章磁介质对于各向同性的均匀介质，介质内部各分子电流相互抵消，而在介质表面，各分子电流相互叠加，在磁化圆柱的表面出现一层电流，好象一个载

6、流螺线管，称为磁化面电流（或安培表面电流）。由磁化而出现的宏观电流叫做磁化电流。除磁化电流之外的电流叫做传导电流。§7.2磁化电流第七章磁介质设介质表面沿轴线方向单位长度上的磁化电流为（面磁化电流密度），则长为l的一段介质上的磁化电流强度IS为§7.2磁化电流第七章磁介质取一长方形闭合回路ABCD，AB边在磁介质内部，平行与柱体轴线，长度为l，而BC、AD两边则垂直于柱面。磁化强度对闭合回路的线积分等于通过回路所包围的面积内的总磁化电流。§7.2磁化电流第七章磁介质例题：试求磁距为pm=1.4×10-26A·m2，自旋角动量为Lp=0.53×10

7、-34kg·m2/s的质子,在磁感应强度B为0.50T的均匀磁场中进动的角速度。BLPdLPd解：质子带正电,它的自旋磁距与自旋角动量的方向相同,如图所示.质子在磁场中受到的磁力矩为在磁力矩的作用下，质子以磁场为轴线作进动，在dt时间内转角度d，角动量的增量为第七章磁介质可以看出，不管与磁场的夹角是大于900还是小于900，质子在磁场中进动时也产生一与磁场方向相反的附加磁矩。从而可求得质子在磁场中的进动角速度把pm和L的数值代入可算出又因角动量的时间变化率等于力矩，即所以第七章磁介质无磁介质时：有磁介质时：一、有磁介质时的安培环路定理§7.

8、3磁介质中的磁场第七章磁介质定义为磁场强度磁介质中的安培环路定理：磁场强度沿任意闭合路径的线积分等于穿过该路径的所有传导电流的代数和，而