电磁学_ 磁介质_ 分子电流观点_

s
d 所围的表面分子电流 IS。
Summary
磁化强度矢量与磁化电流
01
M
m分子
ie
V
sn
第六章 磁介质 (Magnetic Medium) 第一节 分子电流观点
6.1.1 磁介质的磁化 6.1.2 磁化强度矢量与磁化电流的关系 6.1.3 磁介质内的磁感应强度 6.1.4 磁场强度 有磁介质时的安培环路定理和高斯定理
与分子固有磁矩相对应的电流称为分子电流。 m iSen
Molecular Magnetic Moment and Molecular Current
由于分子内部微观结构各不相同，有些分子（顺磁质）具有固有磁矩，而有些分子（抗磁 质）则不具有固有磁矩。
在没有外磁场存在的情况下，没有固有磁矩的分子构成的磁介质对外不显示磁效应； 即使对于由具有固有磁矩的分子构成的磁介质，在无外场时，由于分子热运动的影响，分 子固有磁矩呈现杂乱无章的排布，因而对外同样不存在净磁矩，即不显示磁效应。
M
思考：
m分子 V
（单位： A/m）
电介质发生极化时，电极化强度矢量 P 与极化电荷面密度
相关Pn
磁介质发生磁化时，磁化强度矢量M 与磁化电流 IS 有何关系？
P en
Relationship between Magnetization and Magnetization Current
以 is 磁表示磁介质被磁化后单位长度上的表面分子电流，
B B0 B
B B r
0
（1） 顺磁质 (锰、铬、铂、氧、氮等)
B B0 r 1
（2） 抗磁质 (铜、铋、硫、氢、银等)
B B0
r1
（3） 铁磁质 (铁、钴、镍等)
B
B0 r
且1 为随外磁场变化的变量
Molecular Magnetic Moment and Molecular Current
分子由原子构成，而原子又由原子核和若干个电子构成； 每个电子都有绕原子核的旋转和绕自身轴的旋转，每种旋转都会形成一种环状的电流； 任何一个环状电流都会产生一个磁矩 ，其中，电子绕核旋转产生的磁矩称为轨道磁矩， 电子自旋产生的磁矩为自旋磁矩； 原子中所有轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和构成原子的磁矩，而分子中所有原子磁矩的 矢量和构成分子磁矩，或称分子的固有磁矩；
Magnetic Induction Intensity in the Magnetic Medium
磁介质被磁化后其内部的磁感应强度
B
B0 B
对于各向同性的顺磁性介质， B
0B B
外场由传导电流 Id产生， B0
内场由表面分子电流 Is产生， B
B
B0
BB
r
0nI d 0is
0id
同时i，s
0M 整理得： B
则，长为 l 的一段磁介质的表面分子电流为： is l
表面分子电流为 is l 所产生的磁矩为： m
islSen
由磁化强度矢量的定义: M
m分子 V
m islSen V lS
isen
M 在数值上等于单位长度上
的表面分子电流 is 。
Relationship between Magnetization and Magnetization Current
01
B
r
0 1rM
=M
m
第六章 磁介质 (Magnetic Medium) 第一节 分子电流观点
6.1.1 磁介质的磁化 6.1.2 磁化强度矢量与磁化电流的关系 6.1.3 磁介质内的磁感应强度 6.1.4 磁场强度 有磁介质时的安培环路定理和高斯定理
Ampere circuital theorem in Magnetic Medium
0i m
Magnetization of Magnetic Medium
以顺磁质为例，
Is
B0
无外磁场
有外磁场
顺磁质中的磁场 B B0 B
I B0 s ---磁化电流或表面分子电流
Summary
磁介质及其分类
01
分子电流观点
02
第六章 磁介质 (Magnetic Medium) 第一节 分子电流观点
对于图中沿轴向均匀磁化的磁介质，
其内部各处 M 相同。 取图示的ABCD 矩形回路，
l M Bd A
l M C d l M dD l M d l MA d
B
C
D
D
其中，
C
lM
C 0 dl M0 d A l M d
B
D
故，
l M BdAB M
A
又有， s i M
所以， l i l M
Ml
lM d
M 的环路积分等
Magnetic Medium
在磁场作用下，其内部状态发生变化，并反过来影响外磁场分布的物质，称为磁介质。 磁介质在磁场作用下内部状态的变化称为磁介质的磁化。
真空中，磁场 B0 磁介质放入磁场后，受到外磁场的影响，内部产生内磁场 B
磁介质中的总磁场： B
B0
B
相对磁导率：
B r B0
Classification of Magnetic Medium
第六章 磁介质 (Magnetic Medium)
01 分子电流观点 02 介质的磁化规律 03 磁场的能量
04 实验演示 05 科学家和科技文明
第六章 磁介质 (Magnetic Medium) 第一节 分子电流观点
6.1.1 磁介质的磁化 6.1.2 磁化强度矢量与磁化电流的关系 6.1.3 磁介质内的磁感应强度 6.1.4 磁场强度 有磁介质时的安培环路定理和高斯定理
B dl
l
0
Ii
若在磁介质中应用安培环路定理，
Ii 应包括两大部分： 传导电流 Id 和 表面分子电流 Is
传导电流一般已知，但表面分子电流则未知。
思考：在磁介质中如何应用安培环路定理？
Derivation ofAmpere circuital theorem in Magnetic Medium
M,
B r B0
0r
Biblioteka Baidu
M
r1
Magnetic Induction Intensity in the Magnetic Medium
式中， 0 r
B
0 rM
r1
为磁介质的磁导率； r 1
B
M
m
为磁m 介质的磁化率。
对顺磁质：
r
对抗磁质：
r
1
m
1
m
0 M 与B 同向 0 M 与B 反向
Summary
磁介质内的磁感应强度
6.1.1 磁介质的磁化 6.1.2 磁化强度矢量与磁化电流的关系 6.1.3 磁介质内的磁感应强度 6.1.4 磁场强度 有磁介质时的安培环路定理和高斯定理
Magnetization Vector
为了描述磁介质的磁化状态（磁化的方向以及磁化的程度），引入磁化强度矢量的概念。 它的定义为：磁介质中单位体积内的分子磁矩的矢量和。