华中科技大学 课件 介质中的磁性_大学物理第十二章

第三篇 电兹学 第12章 介质中的磁性

第三篇 电磁学 第12章 介质中的磁性

第12章介质中的磁性 Magnetism in Matter 第1节顺磁性与抗磁性 第2节磁化强度与介质 的磁化规律

第12章 介质中的磁性 Magnetism in Matter 第1节 顺磁性与抗磁性 第2节 磁化强度与介质 的磁化规律

第1节 顺磁性与抗磁性 ramagnetism and Diamagnetism 一、磁介质的磁效应 羽 1.磁介质的分类 电介质的极化 Eo 磁介质的磁化： 龙=E+EEBo B<Bo 定义：4= B 相对磁导率 B

第1节 顺磁性与抗磁性 Paramagnetism and Diamagnetism 0 r B B  = 一、磁介质的磁效应 定义: 1.磁介质的分类 B B B 0 = +  ——相对磁导率 E E E 0 = +  B  电介质的极化 E E0 B0 B  B0 B B B 0 = +  磁介质的磁化： E E0  B B  0 B B  0 相对介电常数 0 r E E  = 1

4悬 4,不同的磁介质在磁场中所表现出的特性不同： 4,>1→顺磁质 如：氧、铝、钨、铂、铬等 4,1→铁磁质 如：铁、钴、镍等 注：顺、抗磁质是弱磁性材料 铁磁质是强磁性材料

 r  1 →顺磁质 如：氧、铝、钨、铂、铬等 如：氮、水、铜、银、金、铋等 如：铁、钴、镍等 r 不同的磁介质在磁场中所表现出的特性不同：  r 1 →抗磁质  r1 →铁磁质 注：顺、抗磁质是弱磁性材料 铁磁质是强磁性材料 2 0 r B B  =

2.物质的磁性起源 类似电介质的讨论，从物质微观电结构来 说明物质磁性的起源。 ◆0 (1)分子磁矩 分子中电子的运动 绕核运动→电流环→轨道磁矩轨=ISm(D) 儿自旋运动→自旋磁矩咱 两种运动磁效应的总和等效 分子 圆电流 *分子的“固有磁矩” 分子=∑轨+∑咱 分子电流所对应的磁矩在外磁场中的行为 决定介质的特性

2.物质的磁性起源 （1）分子磁矩 分子中电子的运动 绕核运动→电流环→轨道磁矩 自旋运动→自旋磁矩 自 ISn    轨 = 两种运动磁效应的总和等效 分子 圆电流 分子 =轨 +自      *分子的 “固有磁矩” -  + ( ) mp  3 类似电介质的讨论，从物质微观电结构来 说明物质磁性的起源。 分子电流所对应的磁矩在外磁场中的行为 决定介质的特性

*分子的“附加磁矩” 片M=×通 陀螺 进动 电子的进动→4B。 4子=∑4 附加磁矩

*分子的 “附加磁矩”  z L  陀螺 W 进动 B0 L     B0 L     —电子的进动  B0 4 M p B m = i i   分子 =  ——附加磁矩

(2)顺磁、抗磁特性的微观解释 1°顺磁性 纷子≠0 B。=0 Bo Bo ☒人00 八0人0 SS N 8g吱 磁化面电流 ∑4=0 云=分子×B0 B'∥B Bo 注：*在有外场时，分子>分子 分子固有磁矩是顺磁质产生磁效应的主要原因 **B,↑强，温度越低（热运动缓慢） 严分子排列越整磁化面电流越大，磁化越厉害

（2） 顺磁、抗磁特性的微观解释 1º顺磁性 0 B = 0  i = 0  B0 B0   =  分子 B  I  B0 磁 化 面 电 流 **B0强，温度越低（热运动缓慢）   分子排列越整齐, 磁化面电流越大, 磁化越厉害。 ∥ B0 分子  0 N S    注：*在有外场时， 分子 分子 分子固有磁矩  是顺磁质产生磁效应的主要原因  5 I B0 

2°抗磁性分子=0 不显磁性 当没有外磁场时 B=0 电子磁矩完全抵消，固有磁矩为零。 4=0 当有外磁场时电子附加一个磁矩 ∑4本=4分子 日00⑥日 Bo 00000 00000 B 4中分子与B,方向永远相反 与B方向也相反，所以抗磁体内B<B, 人附加磁矩立是抗磁质产生磁效应唯一的原因 注 表面分子磁化电流不是自由电荷定向运动形成！ 6

2º抗磁性 分子 = 0 电子附加一个磁矩 i 分子  = B0 B ∑ 0 B = 0 i = 0 当没有外磁场时  附加磁矩  是抗磁质产生磁效应唯一的原因 当有外磁场时 B0  I  分子 与 B0 方向永远相反 B B0  与 方向也相反, 所以抗磁体内 B B  0 注表面分子磁化电流不是自由电荷定向运动形成！ 6 不显磁性 电子磁矩完全抵消,固有磁矩为零

3°超导体的完全抗磁性 超导体：在临界温度以下 Bo 电阻变为零。 将超导体放入外磁场中 体内B=0—迈斯纳效应 应用： N 制成磁悬浮列车、 N 无摩擦轴承等

3º超导体的完全抗磁性 超导体：在临界温度以下 电阻变为零。 将超导体放入外磁场中 体内 ——迈斯纳效应 B = 0  B0 应用： 制成磁悬浮列车、 无摩擦轴承等。 B N N 7 B = 0  B0

小结： Bo *顺磁性介质处在外磁场时 其体内磁场：B=B+ 安丹远 B>Bo **抗磁性介质处在外磁场时 其体内磁场：B=B+B B B<Bo 问：若将一磁介质放入磁场中，你如何 判断该介质是顺磁还是抗磁介质？

*顺磁性介质处在外磁场时 其体内磁场： B B B 0 = +  B0 B B B0  **抗磁性介质处在外磁场时 其体内磁场： B B B 0 = +  B0 B B B0  问：若将一磁介质放入磁场中，你如何 判断该介质是顺磁还是抗磁介质？ N S 小结： 8