第一章磁学基础知识 1.1 磁场、磁性和基本磁学量 1.2 孤立原子的磁性 1.3 宏观物质的磁性质 1.4 磁性体的热力学基础 姜书1.1-1,6节 本章回顾总结《电磁学》、《原子物理》等基础课 程中的磁性知识，明确和统一相关物理量的定义、符号、 单位及公式，建立起深入学习的平台；归纳和总结物质 磁性的宏观表现，明确本课程要解决的问题。这些内容 都是最基础的，最常用的，也是大家必须掌握和熟悉的
1.1 磁场、磁性和基本磁学量 1.2 孤立原子的磁性 1.3 宏观物质的磁性质 1.4 磁性体的热力学基础 本章回顾总结《电磁学》、《原子物理》等基础课 程中的磁性知识，明确和统一相关物理量的定义、符号、 单位及公式，建立起深入学习的平台；归纳和总结物质 磁性的宏观表现，明确本课程要解决的问题。这些内容 都是最基础的，最常用的，也是大家必须掌握和熟悉的。 姜书1.1-1,6节 第一章 磁学基础知识
1.1磁场、磁性和基本磁学量 磁场：在场内运动的电荷会受到作用力的物理场。 电磁学给出的定义：（见胡有秋等电磁学p202) F:运动电荷q受到的力； F=qv×B q:电荷量； V:电荷运动速度； B称作磁通密度或磁感应强度，是表征磁场方向和大小的物 理量。其SI单位是：特斯拉（T=N.A-Im-1=Wbm2)。 物质的磁化状态：磁化强度矢量 (Am-) 空间总磁场是传导电流和磁化电流产生的磁感应强度之矢量和
磁场：在场内运动的电荷会受到作用力的物理场。 电磁学给出的定义：(见胡有秋等电磁学p202) F qv B F：运动电荷 q 受到的力； q：电荷量； v：电荷运动速度； B 称作磁通密度或磁感应强度，是表征磁场方向和大小的物 理量。其SI单位是 ：特斯拉（T = N·A-1m-1 = Wb·m-2）。 物质的磁化状态：磁化强度矢量 (A·m-1) 空间总磁场是传导电流和磁化电流产生的磁感应强度之矢量和。 V M i 1.1 磁场、磁性和基本磁学量
上述磁场定义下，磁场强度H是一个辅助矢量。 B M:物质的磁化强度； H 三 -M 4:真空磁导率： 40 4=4π×107N.A2(Hm) 没有磁介质存在(M=0)只有传导电流产生的磁场时， 表述磁场的两个物理量之间才存在着简单关系：B=4H 磁场强度的单位是：Am1。 介质方程：给出磁化状态和磁场的关系 M=xH X是物质的磁化率，一般是温度和磁场的函数，或是常数
没有磁介质存在（M = 0）只有传导电流产生的磁场时， 表述磁场的两个物理量之间才存在着简单关系： 磁场强度的单位是：A·m-1 。 B 0H 介质方程：给出磁化状态和磁场的关系 是物质的磁化率，一般是温度和磁场的函数，或是常数。 0 B H M M：物质的磁化强度； 0 ：真空磁导率： 7 2 -1 0 4 10 N A (H m ) 上述磁场定义下，磁场强度 H 是一个辅助矢量。 M H
磁性： 磁性是物质的一种基本属性，正像物质具有质量一样，它 的特征是：物质在非均匀磁场中要受到磁力的作用。在具有梯 度的磁场中，物质受力的大小和方向反映着物质磁性的特征。 F=(.7)B i=△V·xA 磁化率的正负和大小反映出物质磁性的特征。大体可以 分为：（通常人们习惯说有磁物质和无磁物质是不科学的） 强磁性物质：X>1,例：铁，Fe3O4 弱磁性物质： 顺磁性物质：0<X<<1,例：氧气，铝 抗磁性物质：X<0,|X|<<1,例：水，铜
磁性是物质的一种基本属性，正像物质具有质量一样，它 的特征是：物质在非均匀磁场中要受到磁力的作用。在具有梯 度的磁场中，物质受力的大小和方向反映着物质磁性的特征。 磁化率的正负和大小反映出物质磁性的特征。大体可以 分为：（通常人们习惯说有磁物质和无磁物质是不科学的） 强磁性物质：>1，例：铁，Fe3O4 弱磁性物质： 顺磁性物质： 0<<<1，例：氧气，铝 抗磁性物质： <0 ，｜ ｜<<1，例：水，铜 V H F B 磁性：
磁性被定义为物质在不均匀磁场中会受到磁力作用的一种属 性，显然不能再定义磁场就是使物质受到磁力作用的场，这样相 互定义是不科学的，因此磁场是由在场内运动着的带电粒子所受 到的力来确定的，这种力称作洛伦兹(Lorentz)力，它的作用 是使带电粒子的路径发生弯曲，洛伦兹力的大小正比于电荷量q, 电荷运动速度V和磁通密度B的乘积，其方向则垂直于V和B 所形成的平面，它和磁性物质在不均匀磁场中受到的磁力相比， 性质上是完全不相同的，这就避免了又用磁性定义磁场所产生的 问题。 历史上曾用磁荷受力来定义磁场，所以先有了磁场强度的 定义，在确定用运动电荷受力确定磁场后，就只能选用磁通密 度（磁感应强度）来表述磁场了
磁性被定义为物质在不均匀磁场中会受到磁力作用的一种属 性，显然不能再定义磁场就是使物质受到磁力作用的场，这样相 互定义是不科学的，因此磁场是由在场内运动着的带电粒子所受 到的力来确定的，这种力称作洛伦兹（Lorentz）力，它的作用 是使带电粒子的路径发生弯曲，洛伦兹力的大小正比于电荷量 q, 电荷运动速度 v 和磁通密度 B 的乘积，其方向则垂直于 v 和 B 所形成的平面,它和磁性物质在不均匀磁场中受到的磁力相比， 性质上是完全不相同的，这就避免了又用磁性定义磁场所产生的 问题。 历史上曾用磁荷受力来定义磁场，所以先有了磁场强度的 定义，在确定用运动电荷受力确定磁场后，就只能选用磁通密 度（磁感应强度）来表述磁场了
磁化强度M和磁极化强度J：都是表述物质磁化状态的量。 磁化强度M定义为物质单位体积的磁矩：(Sommerfeld) m 4m是一个面积为s的电流为i的环形电流的磁矩。 M 单位是A·m2,因此磁化强度的单位是A·m1,它 和磁场强度H的单位是一样的。 磁极化强度J定义为物质单位体积的磁偶极矩：(Kennelly) jm是一个长度为1，磁荷为士qm的磁偶极子， 其单位是：Wb·m,因此磁极化强度的单位是： Wb.m2(和磁感应强度B单位T一致) 两个物理量之间的关系为： j=4,M 有些文献中两个量的名称不加区别，但我们可以从它 使用的单位中加以区分
磁化强度 M 和磁极化强度 J ：都是表述物质磁化状态的量。 磁化强度 M 定义为物质单位体积的磁矩：(Sommerfeld) m M V 是一个面积为 s 的电流为 i 的环形电流的磁矩。 单位是 A﹒m2 ,因此磁化强度的单位是 A﹒m-1 , 它 和磁场强度 H 的单位是一样的。 m 磁极化强度 J 定义为物质单位体积的磁偶极矩：(Kennelly) m j J V jm 是一个长度为 l , 磁荷为±qm的磁偶极子， 其单位是：Wb﹒m，因此磁极化强度的单位是： Wb﹒m-2 (和磁感应强度 B 单位 T 一致) 两个物理量之间的关系为： 0 J M 有些文献中两个量的名称不加区别，但我们可以从它 使用的单位中加以区分
磁化强度M和磁场强度H之间的关系是： M=xH 该关系中，磁化强度和磁场强度是同量纲的，所以这里的磁 化率是无量纲的，是一个纯粹的数字，但应注意到由于磁化强度 定义为单位体积的磁矩，所以公式中的磁化率X暗含着单位体积磁 化率的意义。 在理论推导和测量中，常常使用另外两种定义： 质量磁化率： Xd是材料的密度(kg.m3)m3kg d 摩尔磁化率： Xmol =nkm =n n为mol质量(kg.mol)m/mol d 在查阅文献资料时要注意到几种磁化率的不同使用
该关系中，磁化强度和磁场强度是同量纲的，所以这里的磁 化率是无量纲的，是一个纯粹的数字，但应注意到由于磁化强度 定义为单位体积的磁矩，所以公式中的磁化率暗含着单位体积磁 化率的意义。 在理论推导和测量中，常常使用另外两种定义： 质量磁化率： d 是材料的密度（kg﹒m-3） m3 /kg 摩尔磁化率： n 为mol质量(kg﹒mol -1) m3 /mol 磁化强度 M 和磁场强度 H 之间的关系是： M H m d mol m n n d 在查阅文献资料时要注意到几种磁化率的不同使用
在文献中常使用比磁化强度σ的概念：单位：A·m2.kgl M d是物质的密度，σ实际是单位质 d 量物质的磁矩矢量和。 有磁介质时上述物理量之间的关系： B=4(H+M)=4,万+j M=XH B=4(1+X)H=4uH 4称作绝对磁导率，4=1+X称作相对磁导率，是一个无量 纲量，为简便起见，也称它为（介质)磁导率。 磁化率x和磁导率以不同方式表述了材料对外磁场的响 应，反映了材料最重要的性质。因为是两个矢量之间的关系， 所以一般情况下它们都是张量
在文献中常使用比磁化强度σ的概念：单位：A﹒m2﹒kg-1 m M H d d 是物质的密度，σ实际是单位质 量物质的磁矩矢量和。 有磁介质时上述物理量之间的关系： 0 0 B (H M ) H J 0 0 B (1 )H H 0称作绝对磁导率， =1+ 称作相对磁导率，是一个无量 纲量，为简便起见，也称它为（介质）磁导率。 磁化率和磁导率 以不同方式表述了材料对外磁场的响 应，反映了材料最重要的性质。因为是两个矢量之间的关系， 所以一般情况下它们都是张量。 M H
单位制问题： 电磁学的单位由于历史的原因曾有过多种，有静电制 (CGSE),电磁制(CGSM),高斯制，以及目前规定通用的国 际单位制(MKSA),加之历史上对磁性起源有过不同的认识， 至目前为止，磁学量单位的使用上仍存在着一些混乱，现虽 建议采用国际单位制，但高斯单位制仍相当常见。因此必须 熟悉两种单位制之间的换算： 1 CGSM(g)=10 C=3x1010 CGSE (q) 国际单位制(SI) 高斯单位制(EMU) B=Mo(H+M) (Gs)B=H+4πM M=xH (Gs)M=xH(Oe) 没有！ =1+X =1+4兀X B=44H B=uH
电磁学的单位由于历史的原因曾有过多种，有静电制 (CGSE)，电磁制(CGSM) ，高斯制，以及目前规定通用的国 际单位制（MKSA)，加之历史上对磁性起源有过不同的认识， 至目前为止，磁学量单位的使用上仍存在着一些混乱，现虽 建议采用国际单位制，但高斯单位制仍相当常见。因此必须 熟悉两种单位制之间的换算： 单位制问题： 没有0！ 国际单位制（SI） B=0(H+M) M=H =1+ B=0H 高斯单位制（EMU） B=H+4M M=1H =1+41 B=H (Gs) (Gs) (Oe) 1 CGSM (q)=10 C310 10 CGSE (q)
CGSE、CGSM间电流单位的转换 MKSA制 高斯制 电流观点 磁荷观点 电流观点 磁荷观点 dB=t Idxp d版=，1d9分 Adlxi di=dap 4π2 4π4612 2 m=5 Du=qT m=上5 Du=qT B=4,(i+M) B= B=H+4πM B=i+4πj M=x j=x4,i M=x J=x B=4,且 B= u=1+X u=1+4πX
CGSE、CGSM间电流单位的转换