磁介质对磁场的影响

i
S0
i
铁磁性
r 1 如：Fe，Co，Ni …
亚铁磁性 r 1 如：Fe3O4, Mn3O4 等铁氧体
表一 几种磁介质的相对磁化率 m r 1
磁介质种类 抗磁性 铋(239K) 汞(239K) 铜(293K) 氢(气体) 顺磁性 氧(液体，90K) 氧(气体，293K) 铝(293K) 铂(293K) 纯铁 硅钢 坡莫合金 相对磁导率 -1.710-4 -2.9 10-5 -1.0 10-5 -4.010-5 7.710-3 3.410-3 1.710-5 2.610-4 5000(与H有关) 700(与H有关) 1105(与H有关)
n1
单电子的自旋磁矩 电子自旋磁矩和自旋角动量 的关系
e ms S me
e me
旋磁比 负值
电子自旋角动量及其投影都是量子化的
Lz 2
msz
e e Lz 9.27 1024 ( A m 2 ) me me 2
这一磁矩，称为玻尔磁子
原子中电子的总磁矩
e 2me
旋磁比 负值 与电子的负电荷有关
量子力学中，轨道角动量是量子化的， 任何一个方向的投影也是量子化的
Lz n
n 0, 1, 2, 3.....
轨道磁矩也是量子化的
mLz e e e Lz n n 2me 2me 2me mLz e 9.27 1024 ( A m 2 ) 2me
第八章 磁场中的磁介质
q

I
磁 介 质
8.1 磁场和磁介质之间的相互作用
8.2 原子的磁矩
8.3 磁介质的磁化
8.4 磁化电流
8.5 有磁介质时磁场的规律
8.6 磁场的界面关系
8.7 铁磁性材料
8.1 磁场和磁介质之间的相互作用
磁介质 在磁场中受磁场的影响，同时影响磁场的物质。 磁介质对磁场的影响
I0
B0
I0 I0
B
I0
μr ─相对磁导率
B r B0
磁介质的种类
r 1
一般抗磁性
完全抗磁性
r 1 r 0
如：Cu，Ag，Cl2，H2 … 超导体处于超导态 迈斯纳效应
r 1
顺磁性 反铁磁性
r 1 r 1
如：Mn ，Al，O2，N2 … 如：FeO，CoO，MnO …
r 1
r 1
铁磁性
r 1
磁场对磁介质的影响
Bi
Al
r 1
F F
r 1
磁介质
磁场
8.2 原子的磁矩
物质的构成

磁介质
分子 原子
电子
原子核

质子 中子
粒子(电子, 质子, 中子)磁矩

轨道磁矩 自旋磁矩
单电子的轨道磁矩
L
电子的轨道运动周期
T 2 r
r

i
mL
轨道磁矩

电子的轨道运动电流
I
e e T 2 r
mL IS I r 2 re
e L 电子轨道磁矩与轨道角动量的关系 m L 2m e
电子轨道运动的角动量 L me r
2
e mL L 2m e
me g
e Je 2me
Je
总角动量 朗德
me 总磁矩
因子 取决于电子的状态
g
g
原子核的磁矩 质子轨道磁矩
中子无轨道磁矩
mLp e Lp 2m p
m p 质子质量
e Sp 质子自旋磁矩 2m p e 中子自旋磁矩 mSn g Sn 2m p e m g JI 原子核的总磁矩 I 2m p mSp g
g 核的朗德因子，由核决定
g 5.5857
g 3.8261
J I 为核的自旋角动量 m I 为核的磁矩 电子自旋磁矩 原子核磁矩
m0 m0

分子磁矩 m
m 分子的固有磁矩
r 1
r 1
m
抗磁性 分子固有磁矩 m 等 效 分子电流