《电磁学》第9章 磁场中的磁介质

第9章磁场中磁介质 §9.1~92&9.4(自学) §9.3磁介质的磁化 §9.5铁磁质 §9.6(自学)

第9章 磁场中磁介质 §9.3 磁介质的磁化 §9.5 铁磁质 §9.1~9.2 & 9.4（自学） §9.6 （自学）

§9.3磁介质的磁化 磁介质:一切实物物质,在磁场作用下都会产生不同程 度的磁化,磁化了的物质又反过来影响原来的 磁场。凡是有这种特性的物质都叫磁介质。 电介质—(k→极化电荷→产生附加电场E (束缚电荷) E=Eo+E 磁介质场→>磁化电流→产生附加磁场B (束缚电流) B

磁介质：一切实物物质，在磁场作用下都会产生不同程 度的磁化，磁化了的物质又反过来影响原来的 磁场。凡是有这种特性的物质都叫磁介质。 E E E E     = +  ⎯⎯⎯⎯⎯→ →  0 电介质 ( 极化电荷 产生附加电场 （束缚电荷） 外电场）极化 B B B B     = +  ⎯⎯⎯⎯⎯→ →  0 磁介质 磁化电流 产生附加磁场 （束缚电流） （外磁场）磁化 §9.3 磁介质的磁化

磁介质内部:B=B+B′ 定义介质的相对磁导率: B B 三种不同的磁介质: (1)顺磁质磁介质内部,B′与B同向 且B′<<B2B=B+B'≈B0。n稍大于1, B -1≈10-6。如铝,氧,锰等 (2)抗磁质磁介质内部,B与B0方向相反 B 且B′<<B2B=B-B′≈B0。稍小于1, 1-1≈10-6。如铜,铋,氢等

磁介质内部： 定义介质的相对磁导率： 三种不同的磁介质： 。如铝，氧，锰等 且 。 稍大于 ， 、顺磁质 磁介质内部， 与 同向 6 0 0 0 0 1 10 , B 1 (1) , −  −    = +   r B B B B B r B B     B B B    = +  0 B0 B  r = B0  。如铜，铋，氢等 且 。 稍小于 ， 抗磁质 磁介质内部 与 方向相反 6 0 0 0 0 1 10 , B 1 (2) , , −  −    = −   r B B B B B r B B     B   B0  B  

顺磁质,抗磁质都称为弱磁质 (3)、铁磁质磁介质内部,B与B同向, 且B′>B,B=B+B≈B>>B0H1>1, μ≈103~104铁镍,鈷等 铁磁质又称为强磁质

顺磁质，抗磁质都称为弱磁质 铁磁质又称为强磁质 铁 镍 鈷等 且 ， 、铁磁质 磁介质内部 与 同向 10 ~ 10 . , , , B . 1 (3) , , 3 4 0 0 0 0    = +       r B B B B B B r B B     B0  B  

顺磁质与抗磁质的磁化 电子磁矩P(源于绕核运动与自旋) 电子绕核旋转相当于一个圆电流, O三F×1 对应的磁矩称为轨道磁矩 电子e(角速度O,半径r) 2丌 ?轨=S周期T= 等效电流Ⅰ e 0 2丌 分子轨道磁矩P轨= e r n 由于0与方向相反则=-b

电子磁矩 P e （源于绕核运动与自旋）。  L  r v     =  I Pm  n   _ v  r  i e . , 对应的磁矩称为轨道磁矩 电子绕核旋转相当于一个圆电流      2 2 ( , ) i i i e i i e T e I P I Sn T e r = = = = 等效电流 周期 电子 角速度 半径 轨            2 , 2 2 2 e r n P r n e P i e i e = − = 轨 轨 由于 与 方向相反 则 分子轨道磁矩

由于电子自旋引起的磁矩称为自旋磁矩P 则电子磁矩P=P+ 分子的固有磁矩Pn,Pn=∑P 两类不同分子 1分子中各电子磁矩互相抵消,不具有固有磁矩. 即Pn=0 2分子具有固有磁矩,即P≠0

分子的固有磁矩 P m ，  P m = P e   轨 自 自 则电子磁矩 由于电子自旋引起的磁矩称为自旋磁矩 e e e e P P P P     = + 2. , 0 0 1. , . :  = m m P P   分子具有固有磁矩 即 即 分子中各电子磁矩互相抵消 不具有固有磁矩 两类不同分子

顶磁质的磁化机理 在顺磁质物质中,分子具有固有磁矩,P≠0 无外场时,分子运动 杂乱无章∑=0 有外场B时,分子磁矩 B 受力矩,力图转到B方分分 向∑5≠0由此产生的 B与B0方向相同

顺磁质的磁化机理 Pm = 0  杂乱无章， 无外场时，分子运动 Pm B B0  与 方向相同 向 由此产生的 受力矩， 力图转到 方 有外场 时，分子磁矩 0 0 0 , 0. B B P P B B m m          Pm  0  在顺磁质物质中，分子具有固有磁矩

抗磁质的磁化机理 在外磁场B中,每个电子磁矩P,受到力矩 7=P×B 0 则aL=tdt 动量矩L连续变化。则以B为轴进动。 进A 动 进 AP e P 动 a b B 0 B 0

在外磁场 B0 中，每个电子磁矩 ，受到力矩  P e    P e B0     =  则 dL dt   = 动量矩 L 连续变化。则以 为轴进动。  B0  B0  P e  P m   L  进 动 e B0  P e  P m   L  进 动 e a b c 抗磁质的磁化机理

分析(b)(c)两图有:分子中各个电子因进动 产生的附加磁矩△P总与B的方向相反。 抗磁质 反向,使得B′与B。反向 P=0,但进动产生△NP与B 顺磁质APm<<Pm,即在B作用下P转向B0 方向,使得B′与B。同向 B

顺磁质 ，即在 作用下 转向 方向，使得 与 同向。 P m P m     B0  B0  P m  B0  B  抗磁质 ，但进动产生 ， 与 反向，使得 与 反向。 P m = 0  P m   P m   B0  B  B0  分析（b）（c）两图有：分子中各个电子因进动 产生的附加磁矩 P m 总与 的方向相反。   B0  B H B =  0H

§95铁磁质 铁磁质的特性 特性 (1)由于磁化,铁磁质内部磁场比无铁磁质时增大百倍至千倍以上 (2)不是恒量。即H与B不是简单的线性关系 (3)磁化场撤除后,铁磁质内仍得到一定的磁性。 2、实验(略) 3.磁化曲线 B C a HH O (b) (c)

(a) (b) (c) B H H H M  o o o HS C A S （1）由于磁化，铁磁质内部磁场比无铁磁质时增大百倍至千倍以上。 （2）  不是恒量。即 H 与 不是简单的线性关系。  B  （3）磁化场撤除后，铁磁质内仍得到一定的磁性