第12章磁介质中的磁场

pm
V
P pe V
注意：
1.磁化强度是反映磁介质磁化程度的物理量。国际单位 A/ m
2.对于顺磁质
空
M
0
。
pm可以忽略；对于抗磁质
pm
0
，对于真
3.对于顺磁质 M与B0同向 ；对抗磁质M与B0反向。
二、磁化电流
L
L
S
Is
顺 磁
Is
B0 抗 磁
质
质
• B0
Is
A
• B0
S
B0
Is
安培表面电流（或磁化面电流）
dt
PmB sin Lp sin
Pm B Lp
把pm和L的数值代入可算出
p
1.4 1026 0.05
0.53 1034
rad
/
s
1.32 108 rad
/
s
可以看出，不管 pm与磁场的夹角是大于900还是小于
900，质子进动的方向和磁场的方向总是相反的，因此质子
在磁场中进动时也产生一与磁场方向相反的附加磁矩。
回顾：有电介质时的高斯定理
' eˆn P P
s P d S P S1
PS1 S1 q
s P d S q
+-+ +-+ +-+ + -+ +-+ +-
电场E0
附加电场E’
电介质
极化
极化电荷
E E0 E
磁场B0
附加磁场B’
磁介质
磁化
磁化电流
B B0 B
第十二章 磁介质中的磁场
§12-1 磁介质及其磁化 §12-2 磁化强度 磁化电流 §12-3 磁介质中的磁场 磁场强度 §12-4 磁场的边值关系* §12-5 铁磁质* §12-6 磁路定理*
有极分子 pe 0 无极分子 pe 0
3.电子的进动
在外磁场B0 的作用下，分子或原子中和每个电子相联系
的磁矩都受到磁力矩的作用，由于分子或原子中的电子以一 定的角动量作高速转动，这时，每个电子除了保持环绕原子 核的运动和电子本身的自旋以外，还要附加电子磁矩以外磁 场方向为轴线的转动，称为电子的进动。
§12-1 磁介质及其磁化
一、磁介质
1.磁介质
在磁场作用下，内部状态发生变化，并反过来影响原 磁场分布的物质。
2.磁化
磁介质在磁场作用下内部状态的变化。
总磁场与附加磁场和外磁场的关系：
B B00 B
电介质中的电场
磁介质中的 真空中的 介质磁化后的 总磁感强度 磁感强度 附加磁感强度
E E0 E
P eˆn
一般情况
Pm Is Seˆn sSleˆn
M
pm V
seˆn
M
AB
DlC
取一长方形闭合回路ABCD，AB边在磁介质内部，平 行于柱体轴线，长度为l，而BC、AD两边则垂直于柱面，
DA边在磁 介质外部。B
M d l A M d l M AB Ml
M s M d l sl Is
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附加磁矩：原子或分子中各个电子因进动而产生的磁效
应动的而总产和生也的可等以效用电一流个的等磁效矩的称分为子附电加流磁的矩磁，矩用来符表号示pm，表因示进。
外磁场 B0
磁矩 pm ISeˆn
M Pm B
电子旋转
角动量 L r mv
dL M
L
dt
三、抗磁质的磁化
加p磁m与矩在B的外0方矢磁向量场相和B反0作。用磁p下m体有，内一由任定于意的电体量子积值的元，进中结动大果产量在生分磁附子介加或质磁原中矩子激的发pm附一，
进动 pm
L e pm B0
进动
pm
L
e pm
进动 B0
是力何矩值可M ，的以在方证外向明磁构：场成不右论B0手中电螺，子旋电原关子来系角的。动磁电量矩子与L 的磁进进场动动方的也向转相之向当间总于的是一夹和个角磁 圆远电与流B0，的因方为向电相子反带。负电，这种等效圆电流的磁矩的方向永
磁化强度对闭合回路的线积分等于通过回路所包围的面 积内的总磁化电流。（普遍适用）
例12-1 试求磁距为pm=1.4×10-26A·m2，自旋角动量 为Lp=0.53×10-34kg·m2/s的质子,在磁感应强度B为
0.50T的均匀磁场中进动角速度。
解：质子带正电,它的自旋磁距与自旋角动
量的方向相同,如图所示。质子在磁场中受
个和外磁场方向相反的附加磁场，这就是抗磁性的起源。它 是一切磁介质所共有的性质。
四、顺磁质的磁化
B0 0
B0
pm 0
B0 0
pm 0
顺磁质的磁化
§12-2 磁化强度 磁化电流
一、磁化强度
单位体积内分子磁矩的矢量和（包括分子固有
磁矩的矢量和
pm
加上附加磁矩的矢量和
pm
）。
M
pm
二、分子电流和分子磁矩
1.分子电流
把分子或原子看作一个整体，分子或原子中各个电子 对外界所产生磁效应的总和，可用一个等效的圆电流表示， 统称为分子电流。
电偶极子
O--
-q
H+
+
= H+
p0
H2O
+q
2.分子磁矩
分子 电流具有的磁矩称为分子磁矩， 用符号 pm表示。
pm
电偶极矩 pe
顺磁质 pm 0 抗磁质 pm 0
3.磁介质的分类
（1）顺磁质 B B0 锰、铬、铂、氮等 （2）抗磁质 B B0 水银、铜、硫、氢等
B B0
弱磁质
（3）铁磁质 B B0 B B0 铁、钴、镍等
强磁质
二、分子电流和分子磁矩
1.分子电流
把分子或原子看作一个整体，分子或原子中各个电子 对外界所产生磁效应的总和，可用一个等效的圆电流表示， 统称为分子电流。
到的磁力矩为 M p Pm B sin
d
LP
dLP
式中是质子自旋轴和磁场的夹角。在磁力
矩的作用下，质子以磁场为轴线作进动，在
dt时间内转角度d，角动量的增量为
dLp Lp sind
B
两边同除以dt
dLp dt
Lp
sin
d
dt
p
角动量的时间变化率等于力矩，即
Mp
dLp dt
PmB sin
p
d
磁化面电流
Is
•
M B0
Is
l
（面磁设化介电质流表密面度沿）轴，线S方为向磁单介位质长的度截上面的积磁，化则面长电为流l 为的一s
段介质上的磁化电流强度IS为
Is sl
Pm Is S sSl
M
pm V
s Sl
Sl
s
M s
磁介质表面某处单位长度的 磁化面电流的大小等于该处磁化 强度的量值。
进动 pm
L e pm B0
进动
pm
L
e pm
进动 B0
3.电子的进动
在外磁场B0 的作用下，分子或原子中和每个电子相联系
的磁矩都受到磁力矩的作用，由于分子或原子中的电子以一 定的角动量作高速转动，这时，每个电子除了保持环绕原子 核的运动和电子本身的自旋以外，还要附加电子磁矩以外磁 场方向为轴线的转动，称为电子的进动。