磁介质理论的两种观点及其与电介质理论的对照
电磁学-磁介质
–对磁场有一定响应,并能反过来影响磁场的物质 –一般物质在较强磁场的作用下都显示出一定程度的磁性，
即都能对磁场的作用有所响应，所以都是磁介质
• 磁化（magnetization）
–在外磁场的作用下，原来没有磁性的物质，变得具有磁 性，简称磁化。磁介质被磁化后，会产生附加磁场，从 而改变原来空间磁场的分布
• 顺磁质的磁化
– 分子在外磁场作用下趋向于外磁场排列 –热运动与磁场作用相抵抗
抗磁质
有外场
m分子0 m分子0
抗磁质
• 抗磁质分子的固有磁矩m分子= ml+ ms＝0 • 不存在由非零的分子固有磁矩规则取向引
起的顺磁效应。磁性来源？
• 抗磁质磁性起源于电子轨道运动在外磁场 下的变化
• 电子轨道运动为什么会变化？原因：在外 磁场下受洛伦兹力
D (1 e )0E
r (1 e )
v
vv
D r0E E
r称为相对电容率
或相对介电常量
例1 一环形螺线管，管内充满磁导率为μ，相对磁导 率为μr的顺磁质。环的横截面半径远小于环的半径。
单位长度上的导线匝数为n。
求：环内的磁场强度和磁感应强度
解：
H dl
L
H 2r
NI
NI
r
H
nI
• 解决的办法——需要补充或附加有关磁介 质磁化性质的已知条件
• 有介质时，第四章中给出的安培环路定理
可理解为
I' M dl
总场
两边同
除以0 ，
再移项
定义： 磁场强度
B dl 0 I 0I0 I'
L
L内
B dl 0 I0 0 M dl
电介质和磁介质
k
极化电荷 极化电荷
E0
﹣
＋
k
5
3. 极化现象的应用
电介质内的总电场
极化电荷
极化电荷
E0
E E0 E
A
B
E E0
﹣ ＋
E
k
U AB
U
0 AB
退极化场
C AB
Q U AB
C
0 AB
Q
U
0 AB
如果外电场太强，介质的绝缘性被破坏而导电，称为介质的击 穿；介质能承受的最大电场强度称为介质的介电强度。
绝缘介质，与导体相比是另一个极端
§1 电介质
一、电介质的极化实验现象
充电后的电容器：电压：U0
电容：C0 插入玻璃板后： 电压：U
Q U0
电容： C Q
U
U U0
C C0
为什么插入玻璃板后，电 位差减小？插入同样大小
U0
Q
+++++++
-------
Q
U
Q
+++++++ 玻璃板
-------
Q
6
三、极化强度----表征电介质极化程度 E0 1. 极化强度的定义
介质的极化程度是指分子偶极子的定向 排列程度！
V
如何表征极化程度？
取物理小体积V (宏观小、微观大）
取V内所有分子偶极子的矢量和：
极化前分子偶极子杂乱无章排列 pi 0
pi
i
i
极化后分子偶极子定向排列 pi 0
pi
极化强度： P lim i
面S，那么
QP
电流观点与磁荷观点对照理解
学苑首页动学堂在线考场电磁课堂科教影院诺贝尔奖科技图库论文集粹物理趣史社区论坛|论坛精华|网络课堂|课堂讨论|科学影院|课件园地|科普之窗首页生命科学概论普物实验精品第一章第二章第三章第四章第五章第六章现在位置电磁学苑->电磁课堂 -> 第七章 -> 第七章学习指南ffdsfdsafdsaffffffsafsafdsaffffffdsafffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffd第七章教学指南一、教学目标1．掌握基本概念：（电流观点与磁荷观点对照理解）磁介质（顺、抗、铁磁质），分子环流，磁荷；束缚电流，体磁荷；面磁化电流密度，磁荷面密度；分子磁矩，磁偶极矩；磁化强度，磁极化强度；磁化强度环量，磁极化强度通量；真空磁导率、相对磁导率、绝对磁导率、磁化率（磁极化率）；磁化场，磁极化场；退磁化场，退磁化场。
2．理解介质的磁化规律，并与电介质的极化对照3．掌握介质中的高斯定理、安培环路定理，并与电介质的对照4．理解铁磁质的磁化规律及磁滞回线，并与一般介质的磁化规律对照5．掌握简单磁路的串、并联计算，并与电路计算对照6．掌握磁场的能量和能量密度二、本章重点介质的磁化规律、介质中的高斯定理和安培环路定理、铁磁质的磁化规律及磁滞回线、简单磁路计算、磁场的能量和能量密度三、本章内容1．磁介质(1).磁介质的一般分类磁介质：电介质：(2).超导体的抗磁性：在外磁场中B内→0，，，成完全抗磁体。
2．介质的磁化规律(1).磁介质与电介质中两组场量关系的对照电场：磁场：(2).磁介质理论的两种观点及其与电介质理论的对照物理量及规律分子电流观点磁荷观点电介质微观模型分子环流i分子磁矩磁荷磁偶极矩电荷电偶极矩磁化、极化的程度磁化极化后的关系及相关公式宏观效果与平行的界面上出现束缚电流与垂直的界面上出现非自由磁荷与垂直的界面上出现束缚电荷基本场量磁感应强度用电流元受力来定义磁场强应用点磁荷受力来定义（模拟）电场强度用点电荷受力来定义辅助场量磁场强应磁感应强度电位移矢量两种场量间的关系介质对场的影响磁化电流产生附加场磁荷产生附加场极化电荷产生附加场高斯定理环路定理讨算结果殊途同归—————联系磁荷观点公式→→电流观点公式磁荷观点的理论与电荷电场的理论更具有对称性3．铁磁质的磁化规律(1).铁磁质的18个基本概念铁磁质、磁化曲线、起始磁化曲线、-H曲线、磁滞效应、磁滞回线、磁饱和、剩磁、矫顽力、完全退磁曲线、磁畴、居里点、硬磁材料、软磁材料、矩磁材料、永磁体、铁电体、电畴。
磁介质
简单模型估算原子内电子轨道运动的磁矩： 以氧原子为例： • 电子绕核的轨道运动 m= 9.2710-24 A m 2 • 电子自旋 m= 9.2710-24 A m 2 • 原子核自旋 m<<9.2710-24A m 2 平均分子磁矩 分子对外界产生的磁效应的总和用一个等效圆电流来代 替，这个等效圆电流称为分子电流。为简化问题的讨论， 引入平均分子磁矩，用 ma 表示。
16
B - M ，则 令 H
0
L
H dl I 0
磁介质中的安培环路定理,H称为磁场的磁场强度. 上式是稳恒磁场环路定理的普遍表达式，对稳恒磁场中的 任何闭合回路都成立，故
H dl H dS I 0 j0 dS
无外磁场的磁介质
在外磁场中的磁介质
3
1. 微观模型－分子电流观点
电子轨道运动周期 电流 角动量
T 2r / v
e ev I fe T 2r
v
r
m
L me vr
轨道磁矩
evr e m IS L 2 2me
上式对一个原子内所有电子的总轨道磁矩和总角动量也成 立。量子力学理论给出同样的结果，但角动量和总磁矩是量 子化的。 4
B0 dS 0
B dS 0
B dS 0
18
［例题5-2-1］在均匀密绕的螺绕环内充满均匀的磁 介质，已知螺绕环中的磁感应强度为 B0 ， 介质的磁 化强度为M ，求环内的 B 和 H。
［解］设螺绕环内平均半径为R，线圈 总匝数为N，取与环同心的园形积分 环路L，传导电流 I 0 共穿过此环N次， 则
磁介质磁荷观点
m
pm S
B 0I 4
I m S
L pm H
L
pm
1
40
pm S
L mB
L m 0 m 4 S
pm 0m B 0H
pm 0m
基本规律的等效性
微观模型 磁化状态 宏观效果
基本矢量 辅助矢量
高斯定理 环路定理
分子环流
磁化强度矢量 M
M m V
磁化电流
磁感应强度 B Idl 受力定义 B B0 B ' 磁场强度 H 定义H B M
H H0 H '
H0 (磁化场：由传导电流I0产生)
H0 dl I0
H0 dS 0
L
S
H '(退磁场：由磁荷产生)
H ' dl 0
L
S
H
' dS
1
0
qm
H dl I0
L
S
H
dS
1
0
qm
所有磁荷均是束缚的.
J dS qm
S
0 H dS qm S
(0H J ) dS 0
–+ –+
–+
+ –
–+ –+
–+
–+ –+
+ –
–+ –+
–+ –+ –+ –+ –+
–
–+ –+ –+ –+ –+
–
–+ –+ –+ –+ –+
–
H0
+ + +
14 磁介质
i I 0μ=
包括传导电流以及分子圆电流组成的电流分布I s (磁化电流)，设AB )I
（1）软磁材料：磁滞回线面积小
特点：相对磁导率和饱和磁感应强度大，但矫顽力较小，磁滞损耗小。
应用：磁化容易，去磁也容易。
适合用于电磁铁、变压器、交变电机铁心等。
（2）硬磁材料（永磁材料）：，磁滞回线面积大
特点：剩磁和矫顽力较大，磁滞明显，磁滞损耗大。
引用：永磁体、磁记录。
（3）压磁材料：具有较强的磁致伸缩性
磁致伸缩：铁磁性物质的形状、体积在磁场变化时也变化，随磁场变强，钴钢变长，镍则收缩。
2．非金属磁性材料——铁氧体
Fe2O3与二价金属氧化物NiO、ZnO、MnO等粉末烧结制成，工艺过程类似陶瓷，常叫磁性瓷。
铁氧体具有高磁导率、高电阻率、涡流损失小，适用于高频技术，可作记忆性元件。
磁滞回线近似矩形——磁纪录。
五、磁屏蔽
v大小、方向
磁导率不同的物质，交界面上磁场突变，磁感应强度B
都变化，发生磁感线折射。
图中A为磁导率很大的软磁材料做成的罩，在外场中罩的磁导率μ
比μ0大得多，绝大部分磁感线从罩壳的壁内通过，而罩壳内的空腔中，
磁感线很少，就这样达到磁屏蔽的效果。
常用于示波器、显像管中电子
束聚焦部分。
磁感应与磁介质
dΦ dt
n
n
Φ0
B
Φ0
dΦ 0 dt
0
B
dΦ 0 dt
0
右手定则
通常，先选择n的正方向，使 >0
ε的正方向
n
B
Φ0
B
dΦ 0 dt
0
11
4. 感应电流
1 dΦ I R dt R t t2 t1 流过的电量q为 ： 1 1 q dq I dt dΦ (Φ1 Φ2 ) R R Φ1 t1
第9章 磁场中的磁介质
一、磁介质
' 与电介质中的电场相对比： E E0 E
磁化
' B B0 B
磁化电流
B 各向同性的磁介质 ： r 称μr 为相对磁导率 Bo
顺磁质： 如氧、铝、钨、铬等。
r 1 r 1
r 1
B’<<B0 弱磁物质
B’与B0同向， B>B0
0l a b di 2 (ln ) 2 a b dt
0 di a b 1 l dr 2 dt a b r
|i I 0
0
27
方法2：
任一时刻：
dΦ dt
s
B ds Bldr
I0
B dr x
r l A
C
v i
D
b
×dl ×
l a
×
v
× × × ×
× ×
ab
1 2 BL 2
ab>0， 则a → b
Ua< Ub
与v×B的结果一致。
若导线为曲线， 其动生电动势的大小与直导 线ab的结果相同。
电磁学磁介质课件1
M
M
M
左上: 沿轴向均匀磁化的圆柱形细长介质棒 右上: 介质圆环, 各点M沿切向, 大小相同 左下: 扁盒状均匀磁化介质薄片 右下: 均匀磁化无限大介质中扁盒空腔
第六章 磁介质
[例题 试判断以下四种情况下磁化(面)电流密度出现在何处， 例题1] 例题 大小方向如何？ M
M
M
M
左上: 沿轴向均匀磁化的圆柱形细长介质棒 右上: 介质圆环, 各点M沿切向, 大小相同 左下: 扁盒状均匀磁化介质薄片 右下: 均匀磁化无限大介质中扁盒空腔
第六章 磁介质
[讨论]： 讨论] 1．安培环路定理和高斯定理一起全面反映了磁场的性质。 2．推广：在两种磁介质的分界面上，B的法向分量连续 ( B1n = B 2 n )；如果界面上没有传导面电流，则H的切向分量 连续( H 1τ = H 2τ )。 ( ) 3．第(1)问提供了一种测量介质内表面附近点1处H的方法。
第六章 磁介质
问题2：绕在L上的分子电流的总数是多少？ 这样的电流是中心位于一个圆柱形体积元中。
d l
S = Sn
dN = ndV = n | ∆S ⋅ dl |= n∆Sdl cosθ
dI ' = IdN = nIS ⋅ dl = nm分子 ⋅dl = M ⋅ dl
沿L积分可以得到：
∫ M ⋅ dl = ∑ I '
我们定义面电流密度矢量
z
j
i =
dI eI = dl
lim
∆z → 0
j∆ z e I
第六章 磁介质
•对应于电介质 σ ′ = P ⋅ n
我们可以有： i′ = M × n
取小回路L如图，将磁化强度与磁化电流的关系用 于该回路
磁介质(一)——分子电流观点资料课件
磁介质内部所有磁偶极子的矢量和。
磁介质的分类
顺磁质
在磁场作用下，原子或分子的 磁矩倾向于沿外磁场方向排列 ，导致宏观上表现出较弱的磁
性。
抗磁质
在磁场作用下，原子或分子的 磁矩倾向于与外磁场方向相反 排列，导致宏观上表现出较弱 的磁性。
铁磁质
在磁场作用下，原子或分子的 磁矩倾向于与外磁场方向一致 排列，导致宏观上表现出较强 的磁性。
磁性传感器
磁力计
用于测量磁场强度和方向，常用于导航、地质勘探和物理实验等 领域。
电流传感器
检测电流产生的磁场，用于监测和控制电流。
磁性开关
利用磁性材料的位置变化来控制电路的通断，广泛应用于自动化设 备和安全系统。
磁性治疗与医疗设备
磁疗
01
利用磁场作用于人体，产生微弱电流以缓解疼痛、促进血液循
环等。
磁介质(一)——分子 电流观点资料课件
目 录
• 磁介质的定义与分类 • 分子电流观点的基本理论 • 磁介质的磁化过程 • 磁介质的磁化特性 • 磁介质的磁化理论模型 • 磁介质的实际应用
01
磁介质的定义与分类
磁介质的定义
磁介质
能够被磁场磁化的物质。
磁化
在外磁场的作用下，磁介质内部磁偶极子的取向 趋于一致，形成宏观磁矩。
反铁磁质
在磁场作用下，原子或分子的 磁矩倾向于相互抵消排列，导 致宏观上表现出较弱的磁性。
02
分子电流观点的基本理 论
分子电流观点的提
安培
最早提出分子电流观点，认为磁 性物质内部存在分子电流，是磁 性的根源。
洛伦兹
进一步发展了安培的观点，认为 不仅磁性物质内部存在分子电流 ，而且非磁性物质在磁场中也会 产生分子电流。
§4-1电介质
E0 d 0d U Ed 1 e 1 e 0
电容为
q0 0 S 1 e 0 S C 1 e C0 U Ed d
1.6 电位移矢量D 有电介质时的高斯定理 介电常量
描述极化的几个 物理量是互相影 响、互相制约， 一个知道则都知 道，而一个不知 道均不知道
D dS q0
S S内
有介质时D的通量与闭 合面内自由电荷的关系
理论地位：描述场的性质，有源无旋场 可以用来计算某些场分布（由对称性决定）
利用D-Gauss定理按以下路径求
当均匀电介质充满电场所在空间，或均匀电介质
表面是等势面时 D 0 E
E E0
现象 用导体板代替玻璃板插入 电容器(不使导体板与电容器极板 接触)，电容增大 原因 插入导体板之后两极板间电势差下降，导体板在 电场的作用下产生了感应电荷，感应电荷在导体板 内部产生的附加电场总是与原电场方向相反，将它 全部抵消。在电容器极板上电量不变的情形下，两 极板间场强的任何削弱，都会导致电势差的下降。
解
因为
E0 0 故E 1 e 1 e 0
P e / 0 P / 0 E e P e 0 E E E0 E E0 0 / 0
e 0 P e 0 E e 1 e
在 0 给定时，电压为
0
0 90 , e 最大 0、 , e
例题2
解
求沿轴均匀极化的电介质圆棒上的极 化电荷分布，已知极化强度为 P
1.4 退极化场
附加场 E
在电介质内部：附加场与外电场方向相反，削弱 在电介质外部：附加场与外电场方向相同，加强 极化电荷在介质内部的附加场 E 总是起着减弱极 化的作用，故叫做退极化场
电介质和磁介质
k
极化电荷 极化电荷
E0
﹣
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
＋
k
5
3. 极化现象的应用
电介质内的总电场
极化电荷
极化电荷
E0
E E0 E
A
B
E E0
﹣ ＋
E
k
U AB
U
0 AB
退极化场
C AB
Q U AB
C
0 AB
Q
U
0 AB
如果外电场太强，介质的绝缘性被破坏而导电，称为介质的击 穿；介质能承受的最大电场强度称为介质的介电强度。
例题1-5
球形电容器两极之间充满介电常数为
的电介质，若电容器带电量为Q，求：
1）介质中的E、D 2）电容器的电容
解：过P取球面S
D E
S D dS Qf
P r
RB
Q RA
-Q
根据高斯定理： S D dS Q
D dS DdS D4 r2
S
S
D
Q
4 r2
Q
E 4 r2
极板间电压： U R2 Edr Q
管内是真空或空气: B0 0nI
均匀充满各相同性物质： B B r B0
介质被磁化的机理？
22
2. 安培分子电流假说
有关磁介质磁化的理论，有两种不同的观点：分子电流 观点和磁荷观点。两种观点假设的微观模型不同，但是最 后得到的宏观规律的表达式完全一样，在这种意义下两种 观点是等效的。本节介绍分子电流观点。
R1
4
R2 dr r R1 2
Q R2 R1
4 R1R2
电容：C Q 4 R1R2
U
R2 R1
18
大学物理第15章磁介质的磁化
本章主要内容 • 磁介质的磁化 • 有介质时的安培 环路定理 • 三种磁介质
15.1 磁介质的磁化 磁化强度矢量
磁介质:实体物质在磁场作用下呈现磁性,该物体称磁介质。 磁化:磁介质在磁场中呈现磁性(在磁场的作用下产生附加 磁场)的现象称为磁化。
电学与磁学类比： 电介质极化： E E0 E
3.磁化强度:
M lim i V V 0
它带来附加磁场 B '的贡献。
pmi
单位体积内分子磁矩的矢量和。
Байду номын сангаас
V
B
pmi
注意：1）V 要宏观无限小， 微观无限大。 2） 顺磁质中，M与外场方 向一致，抗磁质中，M 与外场方向相反。 3）M的单位：
2 p Am m A/m 抗磁质 M 3 V m
b B c
l
a
d
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 ，单位长度内匝数n，环的横截面半径比环的平 均半径小得多，磁介质的相对磁导率和磁导率分别为 r和，求 环内的磁场强度和磁感应强度。
解：在环内任取一点，过该点作 一和环同心、半径为 r 的圆形回 路。
r
矫顽力 H
B的变化落后于H，从而具有剩磁，即磁滞效应 当温度升高到一定程度时，高磁导率、磁滞、磁致 伸缩等一系列特殊状态全部消失，而变为顺磁性。 这温度称铁磁质的居里点。如：铁为 1040K，钴为 1390K， 镍为 630K.
铁磁性材料的特点： 1）B、H具有非线性关系， r . m 数值都很大。 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”。
一 磁化规律
电介质与磁介质
●各向同性磁介质：
●各向异性磁介质：
B H
B H M
0
H线不受磁介质的影响。定义磁场强度后，应用安培环路定
理时，无须考虑磁介质和磁化电流的存在。
不是线性关系。 H 铁磁质中 B 比较
① 磁介质的磁化所产生的附加磁场 可以与原磁场方向相同，也可以相 反。而电极化产生的附加电场只能 与原电场方向相反。 ② 磁介质有磁滞现象，电介质 无此概念。
σ'
σ'
E'
0
E0
0
E
②各向同性的均匀介质中极化电荷仅出现在介质的表面处。 ⑵极化电荷的电场不能完全抵消外电场，除非介质被击穿。
⑶取向极化中也有位移极化。
3.电介质中的高斯定理
由于热运动，对外也不显磁性
6.磁介质中的安培环路定理
★束缚电流 以无限长螺线管为例
在磁介质内部的任一处， 相邻的分子环流的方向相 反，互相抵消。
在磁介质表面处各点，分 子环流未被抵消，形成沿 表面流动的面电流 ——束缚电流(磁化电流)
B0
IIs 0
顺 磁 质
IS
I0
结论：介质中的磁场由传导电流和束缚电流共同产生。
无极分子：正负电荷中心重合。 特点：无固有的电偶极子。 有极分子：正负电荷中心不重合。特点：有固有的电偶极子。
无极分子 有极分子
H
H
C
+
H
H
104
H
0
p 0 CH 4
H
H O p q l 2
4[1].2磁介质
![4[1].2磁介质](https://img.taocdn.com/s3/m/97c87ccfda38376baf1faea9.png)
磁化电流与传导电流
• 传导电流 –载流子的定向流动，是电荷迁移的结果，产生焦 载流子的定向流动， 载流子的定向流动 是电荷迁移的结果， 耳热，产生磁场， 耳热，产生磁场，遵从电流产生磁场规律 • 磁化电流 –磁介质受到磁场作用后被磁化的后果，是大量分 磁介质受到磁场作用后被磁化的后果， 磁介质受到磁场作用后被磁化的后果 子电流叠加形成的在宏观范围内流动的电流， 子电流叠加形成的在宏观范围内流动的电流，是大 量分子电流统计平均的宏观效果 • 相同之处：同样可以产生磁场，遵从电流产生磁场规 相同之处：同样可产生磁场， 律 • 不同之处：电子都被限制在分子范围内运动，与因电 不同之处：电子都被限制在分子范围内运动， 限制在分子范围内运动 荷的宏观迁移引起的传导电流不同； 荷的宏观迁移引起的传导电流不同；分子电流运行无 阻力， 阻力，即无热效应
• 所以轴线中点附加场 讨论
同方向
B' = µ 0 M
l l2 + d 2
无限长磁介质圆柱体 l→∞,d有限，中点 有限， 有限 薄磁介质圆片 l/ d →0 如果已知外磁场为B 如果已知外磁场为 0, 则中点的总磁场应为外 磁场与附加场的矢量和
B' = µ 0 M
B' = µ0 M = µ0 M l l +d l/d
• 磁化强度矢量
v M
为了描述磁介质的磁化状态（ 为了描述磁介质的磁化状态（磁化方向和强 ），引入磁化强度矢量 引入磁化强度矢量M 度），引入磁化强度矢量M的概念 磁化后在介质内部任取一宏观体元， 磁化后在介质内部任取一宏观体元，体元内 的分子磁矩的矢量和Σ 的分子磁矩的矢量和Σ m分子≠0 磁化程度越高， 磁化程度越高，矢量和的值也越大 M:单位体积内分子磁矩的矢量和 M:单位体积内分子磁矩的矢量和
CH7 磁介质解读
CH7 磁介质前面讨论载流线圈产生磁场和变化的磁场产生感应电动势都是假定导体以外是真空，或者不存在磁性物质。
但在实际中大多数情况下电感器件的线圈中都有铁芯。
为了弄清铁芯在这里的作用，就要对磁介质有基本的认识。
本章主要内容本章讲解磁介质的磁化现象，磁化规律和磁化的微观解释；有介质存在时静磁场的基本规律；详细介绍了铁磁质的磁化特点；简介磁荷观点和磁路计算；最后给出磁场的能量。
§1 有介质存在时静磁场的基本规律有关磁介质的理论，有两种不同的观点：分子电流观点和磁荷观点。
两种观点假设的微观模型不同，从而赋予了磁感应强度和磁场强度不同的物理意义，但是最后得到的宏观规律和表达式完全一样，所以计算结果也完全一样。
在这种意义上两种观点是等价的。
因为人们对磁现象的认识是源于对天然磁体的观察，所以磁荷观点在历史上出现较早。
但由安培以假说的形式提出的分子电流理论揭示了磁现象和电流的关系，所以比较流行。
一、磁介质的磁化在磁场作用下能发生变化并能反过来影响磁场的媒质叫做磁介质。
1、磁化：磁介质在磁场的作用下内部结构发生变化（并反过来影响磁场）的过程。
2、磁介质的磁化的解释——分子磁矩说安培认为，由于电子的运动，每个磁介质分子或原子都相当于一个环形电流，叫分子电流或束缚电流（区别于传导电流）。
分子电流的磁矩叫分子磁矩。
无外磁场时，磁介质中各个分子磁矩取向杂乱无章，宏观上磁介质不显磁性；磁介质放入外磁场中，介质中每个分子磁矩都要受到外电场的作用力矩T= P m ×B ，使得每个磁矩都要尽量转向外场0B的方向，这时在磁介质内任取一小体积ΔV ，在ΔV 所有分子磁矩的矢量和不为零，形成宏观磁化电流或束缚电流，这些电流又要激发附加电场B ΄,使得总电场 B= B 0+ B ΄ 。
例如，考虑一段插在线圈内的软铁棒，如图所示。
按照安培的分子环流观点，棒内每个磁分子相当于一个环形电流。
在没有外磁场的作用时，各分子环流的取向是杂乱无章的，如右图（a ）所示，它们的磁矩相互抵消，宏观看来，软铁棒不显示磁性，称它处于未磁化状态。
磁介质一——分子电流观点资料
继续
5
观点概要
分子磁矩 m分子= ml+ ms （矢量和） 轨道磁矩ml ：由原子内各电子绕原子核的轨道运动决 定 自旋磁矩ms ：由核外各电子的自旋的运动决定
所谓磁化： 就是在外磁场作用下大量分子电流混乱分布（无序） —— 整齐排列（有序） 每一个分子电流提供一个分子磁矩m分子
传导电流 载流子的定向流动，是电荷迁移的结果，产生焦耳热，产生磁场 ，遵从电流产生磁场规律
磁化电流 磁介质受到磁场作用后被磁化的后果，是大量分子电流叠加形成 的在宏观范围内流动的电流，是大量分子电流统计平均的宏观效 果
相同之处：同样可以产生磁场，遵从电流产生磁场规律 不同之处：电子都被限制在分子范围内运动，与因电荷的宏观迁移
B 0H
无磁化现象 23
磁化率m
地位和作用类似于e
对于各向同性线性介质来讲m是一个没有量纲的标量 均匀介质 m是常数 非均匀介质m是介质中各点坐标的函数，甚至于是时间的函数
对各向异性磁介质 m会因为方位不同而不同，是二阶张量
如铁磁质 M与H不成正比关系，甚至也不是单值关系
当M与H为非线性单值关系时，虽然仍可用上述关系式来定义 ,但 它们都不是恒量，而是H的函数，且
均匀磁化：M为常数 ，M=0， jm=0，介质内部没有磁化电 流，磁化电流只分布在介质表面
14
M与M介 质n表 i面'或磁Mt化 i电' 流的面磁关化电系流密度
证明 在介质表面取闭合回路 穿过回路的磁化电流
I' i'l
b
a M tdl
M=0
b c d a
磁介质概述
附加磁矩ΔPm。
5
P
m ,e
v
P
m ,e
dP e
T
(1)轨道磁矩为 P 的电子的进动：
P
m ,e
设电子轨道运动的磁矩为 P ，因为电 m ,e
e
子 量
带Pe负与电磁、矩所P以m,e电反子方向运（动如的图轨）道。角
动
B 0
电子的进动
在外磁场作用 下、电子受磁力矩 T P B
m,e
0
根据角动量定理，此力矩等于电子轨道角动量
3
二、弱磁物质的磁化机制
1 、 分子磁矩：
pm
i S
各个电子绕核转动的轨道圆电流－－轨道磁矩 电子绕自转轴转动的自旋圆电流－－自旋磁矩 矢量和
若把分子看成一个整体，这种分子电流具有的磁矩，称为分 子固有磁矩或称分子磁矩，用Pm表示。
顺磁物质：轨道磁矩与自旋磁矩相互加强形成分子磁矩P
抗
磁
物
质：轨道磁
ＩＳ
s
is
l
2、磁化电流与磁化强度的关系
利用充满顺磁质的长直载流螺线管可以证明，其顺磁质表
面单位长度圆形磁化电流（即磁化电流密度）Js=M、M为顺磁
质内磁化强度大小。
证明如下： 设磁介质横截面积s、长度l，介质表面单位长度
圆形磁化电流Js。则在长度l上圆形磁化电流Is=Js·l，因此在磁介
质总体积s·l上磁化电流的总磁矩为
而只有 B 0(H M ) 成立。
2、存在“磁滞现象”(如:在外场撤除后有剩磁)：
３、居里温度： 对应于每一种铁磁物质都有一个临界温度（居里点），超过
这个温度，铁磁物质就变成了顺磁物质。如铁的居里温度为 1034K。
磁介质
磁介质
刘炼烟
摘要：本文主要介绍了磁介质的定义，分类和其应用。
从另一观点——磁荷观点解释磁介质的极化原理。
并且推导出高斯定理和安培环路定理。
同时分析了磁介质和电介质的异同。
关键字：磁介质，磁荷观点，电介质
磁介质的定义: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，并反过来影响磁场存在或分布的物质，称为磁介质引。
磁介质在磁场作用下内部状态的变化叫做磁化。
真空也是一种磁介质。
磁场强度与磁通密度间的关系决定于所在之处磁介质的性质。
这种性质来源于物质内分子、原子和电子的性状及其相互作用，有关理论属于固体物理学的重要内容。
磁介质的分类：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。
抗磁体：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：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。
铁磁体：具有铁磁性的物质被称为铁磁体。
包括软磁材料，硬磁材料和矩磁材料。
反铁磁体：在原子自旋（磁矩）受交换作用而呈现有序排列的磁性材料中,如果相邻原子自旋间是受负的交换作用,自旋为反平行排列，则磁矩虽处于。
第六章 磁介质
例：求充满磁介质的螺绕环内的磁感应强度(qiángdù)B，已知 磁化场为B0，磁化强度 M。
解：在环内任取一点，过
该点作一和环同心、半径 为 的圆形回路。
r
式中 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 点的磁感应强度的大小相等，方向都沿切线。
共七十六页
由定义(dìngyì) 式
反映磁介质磁化程度(大小(dàxiǎo)与方向)的物理量。 磁化强度：单位体积内分子磁矩的矢量和定义
为磁化强度矢量。
磁化强度的单位：
共七十六页
未磁化时，分子磁矩杂乱Байду номын сангаас章，互相(hù 抵消 xiāng) ，
磁化时，分子磁矩定向(dìnɡ 排 xiànɡ) 列，
设单位体积内有n个分子，每个分子磁矩相同
磁介质：能影响磁场的物质称为磁介质（一切
实物都可称为磁介质，只不过影响磁 场的强弱不同）。
共七十六页
电介质：在电场(diàn chǎng)中被极化，引起电场变化。
磁介质：在磁场中被磁化，引起磁场变化。
2、用分子电流观点解释磁化(cíhuà)现象
按照安培分子电流观点，物 体的磁性来源于分子或原子中 的环形电流，每个环形电流具 有一定的磁矩。
共七十六页
设介质初始(chū shǐ)位于P点，由 过P→程P中' B→B+dB ，产生(chǎnshēng)
感应电动势
电源作功
S'
B
D
S
R P' P H
R' D'
螺绕环内
代入 dA 中得
共七十六页
单位(dānwèi)体积铁磁质，电源作功为
图中阴影 (yīnyǐng)部分的 面积
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
学苑首页动学堂在线考场电磁课堂科教影院诺贝尔奖科技图库论文集粹物理趣史社区论坛
|论坛精华|网络课堂|课堂讨论|科学影院|课件园地|科普之窗首页
生命科学概论
普物实验精品
第一章第二章第三章第四章第五章第六章现在位置电磁学苑->电磁课堂 -> 第七章 -> 第七章学习指南ffdsfdsafdsaffffffsafsafdsaffffffdsaffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff
fd
第七章教学指南
一、教学目标
1．掌握基本概念：（电流观点与磁荷观点对照理解）
磁介质（顺、抗、铁磁质），分子环流，磁荷；束缚电流，体磁荷；
面磁化电流密度，磁荷面密度；分子磁矩，磁偶极矩；
磁化强度，磁极化强度；磁化强度环量，磁极化强度通量；
真空磁导率、相对磁导率、绝对磁导率、磁化率（磁极化率）；
磁化场，磁极化场；退磁化场，退磁化场。
2．理解介质的磁化规律，并与电介质的极化对照
3．掌握介质中的高斯定理、安培环路定理，并与电介质的对照
4．理解铁磁质的磁化规律及磁滞回线，并与一般介质的磁化规律对照
5．掌握简单磁路的串、并联计算，并与电路计算对照
6．掌握磁场的能量和能量密度
二、本章重点
介质的磁化规律、介质中的高斯定理和安培环路定理、铁磁质的磁化规律及磁滞回线、简单磁路计算、磁场的能量和能量密度
三、本章内容
1．磁介质
(1).磁介质的一般分类
磁介质：电介质：
(2).超导体的抗磁性：在外磁场中B内→0，，，成完全抗磁体。
2．介质的磁化规律
(1).磁介质与电介质中两组场量关系的对照
电场：
磁场：
(2).磁介质理论的两种观点及其与电介质理论的对照
物理量
及规律
分子电流观点磁荷观点电介质
微观模型
分子环流i
分子磁矩
磁荷
磁偶极矩
电荷
电偶极矩
磁化、极化的程度
磁化极化后的关系及相关公
式
宏观效果
与平行的界面上出现
束缚电流与垂直的界面上出现
非自由磁荷
与垂直的界面上出现
束缚电荷
基本场量
磁感应强度
用电流元受力来定义
磁场强应
用点磁荷受力来定义
（模拟）
电场强度
用点电荷受力来定义
辅助场量
磁场强应磁感应强度电位移矢量
两种场量
间的关系
介质对场
的影响
磁化电流产生附加场磁荷产生附加场极化电荷产生附加场
高斯定理
环路定理
讨算结果殊途同归—————
联系磁荷观点公式→→电流观点公式磁荷观点的理论与电荷电场的理论更具有对称性
3．铁磁质的磁化规律
(1).铁磁质的18个基本概念
铁磁质、磁化曲线、起始磁化曲线、-H曲线、磁滞效应、磁滞回线、磁饱和、剩磁、矫顽力、完全退磁曲线、磁畴、居里点、硬磁材料、软磁材料、矩磁材料、永磁体、铁电体、电畴。
(2).一个曲线七个点
一个曲线：磁滞回线；
七个点：起点、正负饱和点、正负剩磁点、正负退磁点
4．简单磁路
(1).基本概念
磁路、磁流、磁阻、磁势差、磁动势
(2).磁路与电路物理量的对比
表7-3 磁路与电路物理量的比较
电动势电流电导率电阻电势降落电路
磁动势磁感应通量磁导率磁阻磁势降落磁路
磁通、磁阻和磁动势不仅在形式上服从相应的串并联规律，而且还形式地服从基尔霍夫定律。
(3).磁路定理
闭合磁路的磁动势等于各段磁路上磁势降落之和，公式记作
5．磁场的能量和能量密度
(1).磁场的能量和能量密度密度
能量密度：
磁场的能量：
(2).两个耦合线圈的自感磁能和互感磁能
总磁能：
自感磁能：
互感磁能：
[本章学习][单元测试][学习讨论]
推荐给好友打印本页关闭窗口
::::BEST VIEW 1024*768 ::::建议使用IE5.0以上版本浏览 ::::
图标链接：
文字链接：大连大学海天网翔宇在线中国人易唐新浪大连艺博福特利网易大连理工新加坡教育网等待加盟
关于我们| 登陆论坛 | 加入我们 | 联系方式| 聊天室
[大连大学物理系] 版权所有 [2003.11] 制作维护:<沁苑工作室>E-mail:jcqgood@。