抗磁质分子电流总体为零抗磁质的磁化附加磁场与反向但各电子仍

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13-1-磁介质解析

铁磁质的应用：
软磁材料
硬磁材料
矩磁材料
2018/12/22
磁场中的磁介质
作业： 13-1 13-2 13-4 13-8
2018/12/22
磁场中的磁介质
本章内容
一磁介质分类及顺、抗磁质的磁化机理二有磁介质时磁场的基本规律三铁磁质的特征
2018/12/22
磁场中的磁介质
一、磁介质的分类：
与电场中的电介质相类似，处在磁场中的磁介质也要磁化 B B0 B r B0
但实验表明，不同的磁介质在磁场中产生的附加磁场是各不相同的，可按其附加磁场分为三大类： 1、顺磁质： B与B0同方向， B B0

2 2 I R3 r H3 2 2 2r R3 R2
2 0 I R3 r2 B3 0 H 3 2 2 2r R3 R2
r R3：
L
H 4 dl H 4 2r I I 0
H4 0
B4 0
r
R1
R2
R3
电介质中的高斯定理
L
B dl 0

L
I 0

L
i'Biblioteka S 1 E dS
0

S
(q 0 q ' )
H
def
B
r 0
def D r 0 E
L
H dl
I
L

S
D dS
q
S
2018/12/22
求解有关磁场的问题一般都先求磁场强度，再求磁感应强度及磁化强度等

《医用物理学》课程作答案

延安大学继续教育学院商洛函授站第一学期课程作业课程名称授课年级专业班级姓名《医学物理学》课程作业一、单项选择题1、理想流体作稳定流动时（D ）A、流经空间中各点速度相同B、流速一定很小C、其流线是一组平行线D、流线上各点速度不随时间变化2.血液在直径为2×10-2m的动脉管中的平均流速为0.35m.s-1(血液的密度ρ为1.05×103kg.m-3,粘滞系数为4.0×10-3Pa.s)。

那么血管中血液的流动形态是（B ）A、层流、湍流同时存在B、层流C、湍流D、不能确定3、医学上常用的超声波发生器产生超声波的原理是应用的：（ D ）A、压电效应B、电致伸缩效应C、光电效应D、多普勒效应4.一质点作上下方向的谐振动，设向上为正方向。

t=0时质点在平衡位置开始向上运动，则该谐振动的初相位为（ C ）A.0 B .2/π C.2/π- D.3/π5.同一媒质中，两声波的声强级相差20dB, 则它们的声强之比为：（ B ）A、20 ：1B、100 ：1C、2 ：1D、40 ：16、半径为R的球形肥皂泡，作用在球形肥皂泡上的附加压强是（ B ）A、Rα2B、Rα4C、R2αD、R4α7、从钠光灯发出的单色光，强度为I0，照射在一偏振片上，则透过光的强度为：（ B ）A、0B、20IC、I0cos2θD、I0cosθ8．某人对2．5米以外的物看不清，需配眼镜的度数为：（ B ）A、40度B、－40度C、250度D、－250度9.用600nm的光线照射一相距为0．3ｍｍ的双缝，在干涉图样中，中央明纹与第二明纹的距离为4mm。

则屏与缝的距离为：（D ）A、0．5mB、0．8mC、0．75mD、1m10、一放大镜的焦距为5cm，则它的角放大率为（ C ）A、10倍B、25倍C、5倍D、15倍11、提高显微镜分辨本领的方法有（ C ）A、增大光的波长B、提高放大倍数C、增加孔径数D、减小光的强度12、要使毛细管中的水面升高，应（ C ）A、使水升温B、加入肥皂C、减小毛细管的直径D、将毛细管往水里插深一些13.折射率为1.5的透镜，一侧为平面，另一侧是曲率半径为0.1m的凹面，则它在空气中的焦距为（ A ）A、-0.2mB、0.1mC、0.2mD、-0.1m14. 1mol理想气体由p1，V1绝热可逆膨胀到p2，V2则：（A ）A. Q＝0B. ΔS = 0C. ΔH = 0D. 全为015. n mol A与n mol B组成的溶液，体积为0.65dm3，当x B = 0.8时，A的偏摩尔体积V A =0.090dm3·mol-1，那么B的偏摩尔V B 为：（A ）A. 0.140 dm3·mol-1B. 0.072 dm3·mol-1C. 0.028 dm3·mol-1D. 0.010 dm3·mol-116. 25℃时，A、B和C三种物质（不能相互发生化学反应）所形成的溶液与固相A及由B、C组成的气相同时呈平衡，则此系统中能平衡共存最大相数是：（ A ）A.4B.3C.2D.417. 系统是N2和O2两种气体的混合物时，自由度应为：（ C ）A.1B.2C.3D.418. 已知下列反应的平衡常数：H2(g) + S(s) = H2S(s) ①K1；S(s) + O2(g) = SO2(g) ②K2。

3-4 磁介质中恒定磁场的基本方程

体积元
A m
1
意义磁介质中单位体积内分子的合磁矩.
单位（安/米）
若 P m 是体积 V 中的平均磁矩，N 是分子密度，则磁
化强度也可表示为
M N Pm
3–4 介质中恒定磁场的基本方程第三章恒定电流的电场和磁场 3 磁化电流介质磁化后，介质中的分子电流合起来可在介质体内和介质表面产生净束缚电流（亦称磁化电流），磁化电流产生的磁场等效于所有的磁偶极子产生的磁场的总和. 等效的体磁化电流密度和面磁化电流密度分别为：

(
B
C
0
M )dl

I
磁场强度 H
B
0
M
磁介质中的安培环路定律

H dl
l

I
利用斯托克斯定律有 H dl H d S
C S

I

J d S
S
1
顺磁质
r
1 1
抗磁质
铁磁质（非常数）
B 0 rH H
磁介质的本构关系
3–4 介质中恒定磁场的基本方程第三章恒定电流的电场和磁场例有两个半径分别为 R 和 r 的“无限长”同轴圆筒形导体，在它们之间充以相对磁导率为 r 的磁介质.当两圆筒通有相反方向的电流时，试求 I （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
积分路径是任意的
H J
3–4 介质中恒定磁场的基本方程第三章恒定电流的电场和磁场
（磁化率）各向同性磁介质 M m H m B B B 0 (1 m ) H H M mH 0 0

顺磁性和抗磁性

顺磁性和抗磁性
类似电介质的争论，从物质电结构来说明磁性的起源。

介质的分子（原子）中的全部电子的轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和，称为分子磁矩。

分子的磁效应可用分子磁矩来表示，并可用具有相同磁矩的圆电流来替代分子。

设分子电流的电流强度为I，圆面积S，对应的分子磁矩为
式中en为圆电流平面法向单位矢量，它与电流方向成右手螺旋关系。

(1) 抗磁质
磁介质的分子磁矩为零，在外磁场中，各个分子中的电子都因拉莫进动而产生感应磁矩。

感应磁矩的方向与外磁场方向相反，相应的附加磁场的方向也与外磁场方向相反，使介质中的磁感应强度减弱。

抗磁质在外磁场中的磁化过程称为感应磁化。

(2) 顺磁质
磁介质的分子磁矩不为零，在无外磁场时，各个分子磁矩的方向完全无规章，宏观上不产生磁效应。

有外磁场时，各个分子磁矩将转向外磁场方向。

达到平衡时，分子磁矩将不同程度地沿外磁场方向排列起来，在宏观上呈现出附加磁场，附加磁场的方向与外磁场方向相同，使介质中的磁感应强度增加。

顺磁质在外磁场中也会消失感应磁矩，但它比分子磁矩约小5个数量级，因此完全可以忽视。

顺磁场在外磁场中的磁化过程称为取向磁化。

大学物理恒定磁场中的磁介质解读

B
Br
Hc
b
f o Hc
a
c e
H
Br
d
铁磁质中μ 随H 的变化曲线
磁滞回线
二、铁磁质的分类铁磁质矩磁材料 1）软磁材料 —— 磁滞回线窄、矫顽力小的材料。软磁材料硬磁材料
如电工纯铁、硅钢片，铁氧体等。广泛应用于变压器，互感器，接触器，继电器等的铁心。
2）硬磁材料 —— 磁滞回线宽、矫顽力大的材料。
第十四章恒定磁场中的磁介质
本章的主要内容
1、磁介质磁化及其微观本质。
2、磁场强度 H及磁介质中的安培环路定理。
3、铁磁质的主要特性及其应用。
§14.1 磁介质的磁化
一、分子电流磁化强度 1、磁介质: 在磁场的作用下性质发生变化并影响原磁场分布的物质。轨道磁矩磁效应分子电子等效圆电流总和自旋磁矩
O
R
r
§14.3 铁磁质
一、铁磁质的磁化规律铁磁质是磁化性能很强，是性能特异，用途广泛的磁介质。主要有∶铁、钴、镍等金属和它们的某些化合物。铁磁质的磁化规律可用实验方法研究。
如图将铁磁质做成环状，外部绕以线圈，通入电流，铁磁质被磁化，副线圈接冲击电流计，可测环中的磁感应强度。
磁场强度为： H
m 0 r 1
m 1
m , r 不是常数,
用于制造永磁铁、磁电式仪表，电声换能元件，永磁电机，指南针等。
3）矩磁材料 —— 剩磁大的软磁材料。可用作记忆元件，控制元件，开关元件。
三、磁畴近代科学实验证明，铁磁质的磁性主要来源于电子自旋磁矩。在无外磁场的时，铁磁质中电子自旋磁矩可以在小范围内 “自发地”排列起来，形成一个个小的“自发磁化区” — 磁畴。自发磁化的原因是由于相邻原子中电子之间存在着一种交换作用（一种量子效应），使电子的磁矩平行排列起来而达到自发磁化的饱和状态当存在外磁场时，在外场的作用下磁畴的取向与外磁场一致，显现一定的磁性。

磁介质概念、

磁介质磁介质magnetic medium由于磁场和事物之间的相互作用，使实物物质处于一种特殊状态，从而改变原来磁场的分布。

这种在磁场作用下，其内部状态发生变化，并反过来影响磁场分布的物质，称为磁介质。

磁介质在磁场作用下内部状态的变化叫做磁化。

在磁场作用下表现出磁性的物质。

物质在外磁场作用下表现出磁性的现象称为磁化。

所有物质都能磁化，故都是磁介质。

按磁化机构的不同，磁介质可分为抗磁体、顺磁体、铁磁体、反铁磁体和亚铁磁体五大类。

在无外磁场时抗磁体分子的固有磁矩为零，外加磁场后，由于电磁感应每个分子感应出与外磁场方向相反的磁矩，所产生的附加磁场在介质内部与外磁场方向相反，此性质称为抗磁性。

顺磁体分子的固有磁矩不为零，在无外磁场时，由于热运动而使分子磁矩的取向作无规分布，宏观上不显示磁性。

在外磁场作用下，分子磁矩趋向于与外磁场方向一致的排列，所产生的附加磁场在介质内部与外磁场方向一致，此性质称为顺磁性。

介质磁化后的特点是在宏观体积中总磁矩不为零，单位体积中的总磁矩称为磁化强度。

实验表明，磁化强度与磁场强度成正比，比例系数χm称为磁化率。

抗磁体和顺磁体的磁性都很弱，即cm很小，属弱磁性物质。

抗磁体的cm为负值，与磁场强度无关，也不依赖于温度。

顺磁体的cm为正值，也与磁场强度无关，但与温度成反比，即cm =C/T，C称为居里常数，T为热力学温度，此关系称为居里定律。

铁磁体在低于一定温度Tc时，内部存在许多自发磁化的小区域，称为磁畴，磁畴具有磁有序结构，同一磁畴内分子磁矩同向。

无外磁场时不同磁畴的取向作无规分布，宏观上不显示磁性；在外磁场作用下磁畴转向，宏观体积内的总磁矩不为零，内部可产生与外磁场方向一致的、比外磁场要强得多的附加磁场。

外磁场撤去后仍保留部分磁化强度。

铁磁体还具有磁滞现象（见铁磁性）。

铁磁体属强磁物质，是应用最广的磁介质。

反铁磁体内由于原子之间的相互作用使之与铁磁体一样具有磁有序结构，相邻自旋磁矩作反平行排列，大小恰好相抵消，因而不具有固有的自发磁化磁矩，此种性质称为反铁磁性。

磁介质1-2

3. 铁磁质 : 铁、钴、镍、钇、铬等 B与B0同方向, 且B B0 , B B0
m ~ 10 10 5
第十三章
磁场中的磁介质
§13.2 顺磁质和抗磁质的磁化：一、原子中电子的磁矩
1、由电子回旋频率： V Ve ,可得等效电流： I e 2r 2r
a
因磁化电流只出现在表侧面，所以 jm ab是通过闭合回路的全部电流： M dl I m 适合于任何情况
L
M沿回路 L的线积分回路所围磁化电流强的度代数和
L
第十三章
磁场中的磁介质
§13.3 存在介质时磁场的基本规律
第十三章
磁场中的磁介质
四. 磁化强度和磁化电流：
1、磁化强度在外磁场中，磁介质部内某一点处单位体积分内子总磁矩的矢量和 pm 定义为该点的磁化强：度M 。顺磁质 M // B0，抗磁质 M // B0 V 国际单位制中，磁化度强的单位是安 / 米（A / m）。
§13.1 磁介质的分类：
与电场中的电介质相类似，处在磁场中的磁介质也要磁化,并产生附加磁场。
B B0 B
磁介质分为三大类： 1.顺磁质：锰、铬、铝、钨、氧等
B很微弱，并与 B0同方向 ,
B B0
m ~ 106 104
2. 抗磁质 : 铜、银、汞、铋、惰性气体等 B很微弱，并与B0反方向, B B0 m ~ 10 9 ~ 10 5mΒιβλιοθήκη p 代入得： M

西北工业大学《大学物理上》课件-第十一章磁场中的磁介质

·26 ·
Chapter 11. 磁场中的磁介质 §11. 3 铁磁质及其磁化特性
例试判断下列起始磁化曲线所对应的磁介质类型。
a ：铁磁质； b ：顺磁质 ( μ >μ0 )； c ：抗磁质 ( μ <μ0 )；
·27 ·
Chapter 11. 磁场中的磁介质 §11. 3 铁磁质及其磁化特性
一、物质的分子磁矩
1. 电子的轨道磁矩：等效成圆电流：
§11. 1 磁介质磁化强度
2. 电子自旋磁矩： 3. 核自旋磁矩：分子磁矩＝电子轨道磁矩+电子自旋磁矩+核自旋磁矩
·3 ·
Chapter 11. 磁场中的磁介质
二、顺磁质与抗磁质
§11. 1 磁介质磁化强度
1. 顺磁质：分子磁矩≠0 (亦称分子的固有磁矩)
·12 ·
Chapter 11. 磁场中的磁介质
§11. 1 磁介质磁化强度
1. 磁介质：顺磁质：介质内B > B0 ；抗磁质：介质内B < B0 ；
2. 磁化强度：
3. M与磁化电流的关系：
( The end )·13 ·
Chapter 11. 磁场中的磁介质
§11. 2 磁介质中的安培环路定理
§11. 1 磁介质磁化强度
js : 面磁化电流的线密度。一般地有如下关系：
: 磁介质表面外法线单位矢量。
·11 ·
Chapter 11. 磁场中的磁介质
§11. 1 磁介质磁化强度
试判断 : 顺磁质中的磁化电流方向。
分析：顺磁质
与同向。
即：磁化电流内侧：向上外侧：向下
( 俯视图 )
抗磁质
氢铜铋汞×10 - 5 －3.2×10 - 5

一、磁介质对磁场的影响二、原子的磁矩三、磁介质的磁化四

第9 章磁场中的磁介质一、磁介质对磁场的影响二、原子的磁矩三、磁介质的磁化四、H 的环路定理五、铁磁质六、简单磁路空气介质I 不变一、磁介质对磁场的影响几种磁介质的相对磁导率B SNS NP mi抗磁质v三、磁介质的磁化顺磁质的束缚电流的方向与磁介质中外磁场的方向有右手螺旋关系，它产生的磁场要加强磁介质中的磁场。

抗磁质的束缚电流的方向则相反，它产生的磁场要减弱磁介质中的磁场。

抗磁质三、磁介质的磁化若单位体积内的分子数为n ，则与套连的总分子电流为r dr()idranI dθπcos2⋅⋅=′r dMrr⋅=θcos⋅⋅=drmnθcos⋅⋅=drMr dMI drr⋅=′ne r rd r磁介质内部′rr例在均匀密绕的螺绕环内充满均匀的顺磁介质，已知螺绕环中的传导电流为I n例在均匀密绕的螺绕环内充满均匀的顺磁介质，已知螺绕环中的传导电流为I n例μ≈μ）中均匀地通有电流I，在它外面有半径为R的无限长同轴圆柱面，两者之间充满着磁导率为2r πr rIr可由冲击电流计测得。

BHμrHHB B r-B r H c-H cHa bcd ef五、铁磁质铁磁质不同，磁滞回线的形状不同，剩磁Br和矫顽力Hc不同。

¾软磁材料：纯铁、硅钢、坡莫合金（含铁、镍），Hc小，做变压器和电磁铁的铁心。

软磁质硬磁质¾硬磁材料：碳钢、钨钢、铝镍钴合金（含铁、铝、镍、钴、铜），Hc大，做永磁体。

BB rH五、铁磁质实验表明，把铁磁材料放到周期性变化的磁场中被反复磁化时，它要变热。

¾单位体积的铁磁质反复磁化一次所发出的热和这种材料的磁滞回线所围的面积成正比。

¾变压器、电磁铁磁滞损耗或铁损软磁材料作铁心五、铁磁质铁电体钛酸钡（BaTiO 3）、铌酸钠（NaNbO 3）等电解质具有类似铁磁性的电性。

¾εr 很大102∼104 ，随外电场改变；¾电极化过程也有电滞现象¾铁电现象有温度范围钛酸钡的居里点为125°¾电畴H B 0μ=图示为三种不同的磁介质的B－H关系曲线，其中虚线表示的是的关系。

大学物理第15章磁介质的磁化

pm
B
旋及绕核的轨道运动，对应有轨道
磁矩和自旋磁矩。
I
用等效的分子电流的磁效应来
表示各个电子对外界磁效应的总合，
称为分子固有磁矩。
顺磁质： Pm
未加外磁场时:
V内，
Pm
0
抗磁质： Pm 0
类比：电介质的微观图象
不显磁性
有极分子、无极分子。
2). 顺磁质的磁化
加外磁场时: M Pm B
2）有剩磁，去磁要有矫顽力Hc 3）具有使铁磁质性质消失的“居里点”。
装置如图所示：将悬挂着的镍片移近永久磁铁，即被吸住，说明镍片在室温下具有铁磁性。用酒精灯加热镍片，当镍片的温度升高到超过一定温度时，镍片不再被吸引，在重力作用下摆回平衡位置，说明镍片的铁磁性消失，变为顺磁性。移去酒精灯，稍待片刻，镍片温度下降到居里点以下恢复铁磁性，又被磁铁吸住。
2r3
0
d
l
0
H 0 B 0 (R2 r)
15.3 铁磁质
一磁化规律
装置：螺绕环; 铁磁质
原理:励磁电流 I; H NI
用安培定理得H
2R
冲击电流计测量B
B r oH
铁磁质的 r 非线性；
起始磁化曲线；
磁饱和现象
B, r
B~H
r ~ H
H
起始磁化曲线；
饱和磁感应强度B S
磁滞回线--不可逆过程
式中N为螺绕环上线圈的总匝数。由对称性可知，在所取圆形回路上各点的磁场强度的大小相等，方向都沿切线。
H 2r NI
当环内充满均匀介质时
H NI nI
2r
B H 0rH
B 0rnI
例：如图所示，一半径为R1的无限长圆柱体（导体 ≈0）中均

电磁学名词解释

安培环路定理在恒定电流的磁场中，磁感强度沿任何闭合路径的线积分等于此路径所环绕的电流的代数和的μ0倍。

安培载流导线在磁场中所受的作用力。

毕奥-萨伐尔定律实验指出，一个电流元Idl产生的磁场为场强叠加原理电场中某点的电场强度等于各个电荷单独在该点产生的电场强度的叠加(矢量和)。

磁场叠加原理空间某一点的磁场(以磁感强度示)是各个磁场源(电流或运动电荷)各自在该点产生的磁场的叠加(矢量和)。

磁场能量密度单位磁场体积的能量。

磁场强度是讨论有磁介质时的磁场问题引入的辅助物理量，其定义是磁场强度的环路定理沿磁场中任一闭合路径的磁场强度的环量(线积分)等于此闭合路径所环绕的传导电流的代数和。

磁畴铁磁质中存在的自发磁化的小区域。

一个磁畴中的所有原子的磁矩(铁磁质中起主要作用的是电子的自旋磁矩)可以不靠外磁场而通过一种量子力学效应(交换耦合作用)取得一致方向。

磁化在外磁场作用下磁介质出现磁性或磁性发生变化的现象。

返回页首磁化电流(束缚电流) 磁介质磁化后，在磁介质体内和表面上出现的电流，它们分别称作体磁化电流和面磁化电流。

磁化强度单位体积内分子磁矩的矢量和。

磁链穿过一个线圈的各匝线圈的磁通量之和称作穿过整个线圈的磁链，又称"全磁通"。

磁屏蔽闭合的铁磁质壳体可有效地减弱外界磁场对壳内空间的影响的作用称作磁屏蔽。

磁通连续原理(磁场的高斯定理)在任何磁场中，通过任意封闭曲面的磁通量总为零。

磁通量通过某一面积的磁通量的概念由下式定义磁滞伸缩铁磁质中磁化方向的改变会引起介质晶格间距的改变，从而使得铁磁质的长度和体积发生改变的现象。

磁滞损耗铁磁质在交变磁场作用下反复磁化时的发热损耗。

它是磁畴反复变向时，由磁畴壁的摩擦引起的。

磁滞现象铁磁质工作在反复磁化时，B 的变化落后于H的变化的现象。

D的高斯定理通过任意闭合曲面的电位移通量等于该闭合面所包围的自由电荷的代数和。

其表示式是带电体在外电场中的电势能即该带电体和产生外电场的电荷间的相互作用能。

大学物理电磁学部分磁介质的磁化和介质中的安培环路定理省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件

S
0
S
q0
1
0
P dS
S
S
( 0 E
P)
def
dS
S
q0
D 0E P
SD dS q0 S
16
• B, H , M 之间旳关系
M
def
BmHFra bibliotekH M
0
B 0 (1 m )H
r
(1
m
)
B 0r H H
r 称为相对磁导率
0r 磁导率
• P、D、E 之间旳关系：
P
def
0r H
H
B 0r
r 1 m相对磁导率。
0 r 为磁导率
D
H H
电介质中
0 r E
E
在各向同性介质中 B.H 关系：B 0r H H
在真空中 r 1, B0 0H
顺即磁介BB0质：Br
介质中旳磁感应强度是真空中旳r倍。
B 0 , r 1
抗磁介质: B B0,0 r 1
就要受到磁场旳力矩作用，
力矩旳方向力图使分子磁矩旳方
向沿外场转向。各分子磁矩都在一定
B0
程度上沿外磁场方向排列起来.
分子磁矩旳矢量和: m 0
从导体横截面看，导体内部分子电流两两反向，相
互抵消。导体边沿分子电流同向,未被抵消旳分子电流
沿着柱面流动。 ⊙ B0 等效
分子电流可等 B0 效成磁介质表
( B
0 I 0
L M ) dl
M dl
L
I
L 0
L
• 定义H：磁B场强 M度
0
12
B
( M ) dl I
L

13-5磁介质的极化

I'
r
C
分子磁矩 m I 'π r 2
r
（单位体积分子磁矩数） n
I s n π r 2 LI ' nmL
m M nm V
I s ML
14
l B dl BC B dl 0 I i 0 ( NI I s )
I
B C
传导电流分布电流
6
2 顺磁质和抗磁质的磁化 m I 分子圆电流和磁矩
顺磁质的磁化
Is
B0
无外磁场
有外磁场
7
顺磁质内磁场 B B0 B '
无外磁场时抗磁质分子磁矩为零 m 0
抗磁质的磁化

q ' m

B0
' m
B0
F
v
' m
，B0 同向时抗磁质内磁场 B B0 B '
L
2 πr
0 I j ' ( r 1)
r
R
磁介质内表面的总束缚电流
2πR
方向与轴平行
B
I ' 2πRj ' (r 1) I
25
本章结束
26
分子磁矩为零时，电子在外磁场作用下所产生一种附加磁性。磁化强度方总与外磁场方向相反，为抗磁性。具有这种磁性的物质称为抗磁质，如汞、铜、铋、氢、氯、银、锌和铅等。 2
磁介质在一定温度和一定外磁场下，都将表现出一定的宏观磁性，这就是磁化(magnetization) 。磁化强度矢量表征宏观磁性,定义
解：（ 1 ）当两个无限长的同轴圆柱体和圆柱面中有电流通过时，它们所激发的磁场是轴对称分布的，而磁介质亦呈轴对称分布，因而不会改变场的这种对称分布。设圆柱体外圆柱面内一点到轴的垂直距离是 r1 ，以 r1 为半径作一圆，取此圆为积分回路，根据安培环路定理有

10-1、磁介质

四）磁化强度与磁化电流间的关系以长螺线管磁场为例）（以长螺线管磁场为例）面积为 R 取一长为 l 面积为S 的磁介质。的磁介质。则： L
l
L
S M
IS = jSl
它是这段介质中所有分子电流的等效电流, 分子电流的等效电流它的磁矩是所有分子磁矩的矢量和。磁矩的矢量和。
v ∑pm = ISS = jSlS = jS∆V M =
= Mlab = jSlab = IS v 磁化强度与磁化电流的关系：磁化强度与磁化电流的关系：磁化强度 M 在磁场
中沿任一闭合路径L的线积分等于穿过此闭合中沿任一闭合路径的线积分等于穿过此闭合路径的磁化电流。路径的磁化电流。（积分关系）积分关系） v v
M ⋅ dl = ∑IS ∫
L L内
× × × × × × × × × × × × × × × × × ×
引：磁场中的物质统称磁介质。磁场中的物质统称磁介质。磁介质中的磁场有何规律？磁介质中的磁场有何规律？磁场中的磁介质对磁场有何影响？磁场中的磁介质对磁场有何影响？ §11--1物质磁化、磁化强度物质磁化、（Magnetization of matter.Magnetization) 三种磁介质、一）三种磁介质、磁化强度无介质时：无介质时： • • • • • • • • • • • • • •
v B0
2）介质磁化的过程如下：）介质磁化的过程如下：顺磁质
在外场中磁化面电流。）均匀介质在磁化时，要出现磁化面电流。 R L
3）均匀介质在磁化时，要出现磁化面电流。）均匀介质在磁化时，要出现磁化面电流。 R 注意：磁化面电流实为介质中所有分子电流的注意： L 等效电流，等效电流顺磁质，磁化电流的磁矩实为所有分子磁矩的矢量和。的矢量和。定义面电流线密度 L 大小：大小：单位长度磁介质表面流过的磁化面电流方向：该处磁化面电流的方向。方向：该处磁化面电流的方向。

4.1.3磁介质的磁化机理

磁介质的磁化机理电介质分子偶极矩非0的分子（有极分子）偶极矩为0的分子（无极分子）磁介质分子固有磁矩非0的分子固有磁矩为0的分子顺磁质抗磁质一、顺磁质及其磁化有外磁场作用时，分子磁矩受到磁力矩的作用，使分子磁矩转向外磁场的方向,介质内部磁场增强。

顺磁质物质分子的固有磁矩不为零0mp≠mM p B=⨯无外磁场作用时，分子磁矩取向各不相同。

任一宏观体积元内，整个介质对外不显磁性。

mp=∑BB B>二、抗磁质及其磁化电子在磁场中运动的附加感生磁矩总是削弱外磁场的作用附加感生磁矩是如何产生的呢？BB<使总是与外磁场反向可以证明：mp∆在外磁场中，抗磁质分子会产生附加感生磁矩mp∆抗磁质分子的固有磁矩为零0mp=B以电子轨道运动为例（设轨道半径不变）//B ωvωB 0,Bω同向时ω v 0,Bω反向时0B FmlpF lm p m p ∆ mp ∆ω∆ ω∆22ml er p ω=-ω↓Fω↑ml p ↑m p ∆ 与同向mlp Fml p ↓m p ∆ 与反向ml pm p ∆与反向0B小结顺磁性——来自分子的固有磁矩抗磁性——来自分子的附加感生磁矩0B B <0B B >注意：抗磁性是一切磁介质共同具有的特性。