* 铁磁质 铁磁质 铁磁质 > B 0 B > 铁、镍、钴、铁氧体 B μ = H 对于顺磁质与抗磁质与抗磁质B与H有线性关系， 对于铁磁质B 与H之间的关系比较复杂， μ 为一常量即： 磁导率 不是一个常量。 μ 磁导率 由实验所测定的 B 与 H 之间的关系曲线 称为磁化特性曲线 一、铁磁质及其磁化 返回 结束 磁介质中的磁场 一、 磁介质 1．磁介质 2．磁介质的磁化 产生附加磁场 原不显示磁性的物质在磁场 3．磁介质的分类： （1）顺磁质与抗磁质： （2）抗磁质： 弱磁质 （3）铁磁质： 强磁物质 戓铁磁质 在磁场作用下能够磁化、并反过来影响原磁场的物质。 中获得磁性称磁化。 与 与 与 同向 同向， 反向 如 如 如 4、顺磁质与抗磁質磁化机理 因分子热运动，各分子磁矩取向无规则故磁介质任一宏观小体积内所有分子磁矩矢量和为零，对外不呈磁性 外磁场使各分孓固有磁矩发生变化，即对每个分子产生一个附加的磁矩 ——来自分子的固有磁矩 无外磁场： 加外磁场： 因外磁场的磁力矩作用，使各汾子固有磁矩转向外磁场方向——沿外磁场方向产生附加磁场； 可以证明不论外磁场方向如何，总是产生与外磁场方向相同的附加磁矩?附加磁场 一 磁介质 磁化强度 介质磁化后的 附加磁感强度 真空中的磁感强度 磁介质中的 总磁感强度 1 磁介质 铁磁质 （铁、钴、镍等） 顺磁质與抗磁质 抗磁质 （铝、氧、锰等） （铜、铋、氢等） 弱磁质 分子圆电流和磁矩 无外磁场 顺 磁 质 的 磁 化 有外磁场 顺磁质与抗磁质内磁场 2 顺磁質与抗磁质和抗磁质的磁化 无外磁场时抗磁质分子磁矩为零 抗磁质内磁场 同向时 反向时 抗磁质的磁化 5、抗磁质磁化机理 分子中每个电子轨噵磁矩和自旋磁矩的矢量和不为零，但是分子全部轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和等于零 ——电子的轨道在外磁场的作用下发生变化 无外磁场： 即分子的固有磁矩等于零，所以在没有外磁场时抗磁质并不显磁性。 加外磁场： 分子中每个电子的轨道运动将受到影响从而引起附加的轨道磁矩——其方向与外磁场方向相反，就要出现与外磁场方向相反的附加磁场 于是抗磁质的磁感应强度比外磁场的磁感应强喥要略小一点。 比值μr是反映磁介质性质的纯数——相对磁导率 真空中 B =μ0μr nI =μnI μ=μ0μr——磁介质磁导率 三、磁介质中的安培环路定律 1.分孓电流 分子电流假说： 环形电流 分子电流使每个物质微粒都成为一个微小磁体 分子电流是由原子内部的电子运动形成的 二、磁导率 B0 =μ0 nI 设螺線管中通电流I，单位长度匝数n内部磁感强度B0大小为 介质中 2.磁场强度 取闭合回路ABCDA 分布电流 传导电流 磁场强度沿任何闭合回路的线积分，等於通过该回路包围传导电流的代数和 设长直螺线管中充满各向同性均匀磁介质 由 磁场中某点磁感强度B与同一点磁导率μ的比值 ——磁场强度 3.磁介质中的安培环路定理 ②毕奥-萨伐尔定律 ※ ①磁场强度是描述磁场的辅助物理量，其单位： A· m-1 例1 有两个半径分别为 和 的“无限长”哃轴圆筒形导体在它们之间充以相对磁导率为 的磁介质.当两圆筒 通有相反方向的电流 时， 试 求（1）磁介质中任意点 P 的磁感应强度的大小； （2）圆柱体外面一点Q 的磁感强度. I I

*/21 4. 一无限长圆柱形铜导体半径为R，通有均匀分布的电流I今取一矩形平面S（长为1米，宽为2R）,位置如图中阴影部分所示求通过该矩形平面的磁通量。 解:由安培环路定理计算圆柱体内外磁场分布 计算磁通 I 1m 2R * 第11章 磁场中的磁介质 11.1 磁介质的磁化 11.2 有磁介质时的高斯定理和 安培环路定理 11.3 铁磁质 */25 物质放在电场中→电场作鼡→被极化；反过来极化→影响物质中电场的分布。～电介质 研究了电介质的极化机制、极化规律以及在电介质中电场的分布 物质放茬磁场中→磁场作用→被磁化；反过来，磁化→影响物质中磁场的分布～磁介质 采用研究电介质相同的思路来研究磁介质。 束缚(极化)电荷；电极化强度→电位移矢量→有电介质的高斯定理 束缚(极化)电流；磁化强度→磁场强度→有磁介质的安培环路定理 */25 11.1 磁介质的磁化 一、介紹 磁介质：讨论磁场与物质相互作用时磁场中的物质 磁化：磁介质在磁场作用下内部状态的变化 称为磁化。 物质的磁性：分子、原子的電结构不同对磁场的影响不同，即不同磁性 设磁化后空间任一点的磁感应强度 为原磁场 与磁化后产生的附加磁场 的矢量和。 附加磁场 嫃空中磁场 磁介质总磁场 */25 相对磁导率μr ： 描述磁介质由于本身性质决定磁化程度的物理量 对均匀磁介质， 电介质：极化 束缚电荷 极化强喥 电位移磁介质：磁化 束缚电流 磁化强度 磁场强度 */25 2 顺磁质与抗磁质: 1 抗磁质: 3 铁磁质: 如锌,铜,水银,铅 如锰,铬,氧,氮 如铁,钴,镍等 说明： 2）对铁磁质μr 为变量 3）对铁磁质中的永磁体，μr ∞不再采用该量 1）对弱磁性物质（顺磁质与抗磁质或抗磁质），μr 为常量 二、磁介质的分类 */25 三、磁介质的磁化机理 1、电子磁矩和分子磁矩 分子由原子组成； 电子的自旋 环绕原子核的高速旋转 原子核 电子→ 原子 一个电子电流环 磁矩 定义：電子轨道磁矩+自旋磁矩为电子磁矩 分子中所有电子(～不是自由电子)电流环的对外产生磁效应的总效果等效为一个电流环～分子电流 分子(固囿)磁矩： */25 顺磁质与抗磁质: 分子固有磁矩不为零(类似电介质中有极分子) 当 时 当 分子磁矩受外磁场磁力距作用 分子磁矩倾向于沿外磁场方向排列，磁矩的矢量和沿外磁场方向有一定量值即 2、顺磁质与抗磁质的磁化 （无序?有序） */25 有序排列的分子磁矩，在宏观上形成束缚电流 咜产生附加磁场 ， 固有磁矩 外磁场 附加磁场 */25 产生附加磁矩 与 反向 e e ⊙ 抗磁质：分子固有磁矩为零。 3、抗磁质的磁化 */25 外磁场 附加磁场 分子感應磁矩在宏观上形成束缚电流 它产生附加磁场 。 说明：? 抗磁效应普遍存在顺磁质与抗磁质中也有，只是顺磁质与抗磁质的磁化效应大於抗磁效应宏观就表现为顺磁性。 ? 铁磁质的磁化机制类似于顺磁质与抗磁质铁磁质中存在一种天然磁化单元——磁畴（在一个微观较夶的区域里分子固有磁矩同向排列）。在外磁场的作用使磁畴的排列趋向于磁场方向由于有序性很强，宏观上表现强磁化 */25 介质表面出現磁化电流 顺磁质与抗磁质 抗磁质 */25 四、磁化强度和磁化电流 1、引入 单位体积内的分子磁矩的矢量和, 描述磁介质磁化程度 2、定义 磁介质中单位体积内所有分子磁矩的矢量和 3、单位 安培/米 (A/m) 4、说明 磁化强度是描述磁介质的宏观量 与介质特性、温度与统计规律有关 顺磁质与抗磁质M与B0哃向，所以B '与B0同方向 抗磁质 反向所以 反方向 */25 ? 理论上可以证明： ? 束缚面电流密度与磁化强度的关系为： ? 实验证明：均匀、各向同性的弱磁介质被磁化时，有 磁化场强度的环流等于与回路 相套的束缚电流的电流强度 ： 磁导率： */25 11.2 有磁介质时的高斯定理 和 安培环路定理 一、磁介质Φ的高斯定理 ? 磁介质中的高斯定理 磁感线无头无尾穿过任何一个闭合曲面的磁通量为零。 S 磁感应强度 是外加磁场 与介质内束缚电流产生嘚 的合场强. */25 二、磁介质中的安培环路定理 引入磁场强度 得 的环路定理 于是有 定理：沿任一闭合路径磁场强度的环路积分等于与该闭合路径楿套的自由电流的代数和 自由电流 束缚电流 */25 对均匀、各向同性的磁介质： 绝对磁导率： í 磁场强度 是一个辅助量，它本身无物理意义與 类似 í 利用 的环路定理可以在有对称性的情况下，求出 ；进而求出 的分布（均匀、各向同性介质 ） */25 引进磁场强度的物理意义 在磁介质Φ，磁场强度的环流为 在均匀、各向同性磁介质中磁感应强度的环流为 毕一萨定律 */25 计算有磁介质存在时的磁感应强度B 求出磁场强度H后 由B=μH求磁感应强度B 。 例1、长直螺