物质磁性基本概念

Hd 的大小与磁体形状及磁极强度有关。若磁 化均匀，则Hd 也均匀，且与M成正比：
其中N为退磁因子，只与磁体几何形状有关。
2、简单几何形状磁体的退磁因子N 对于旋转椭球体，三个主轴方向退磁因子之和：
Z
Na Nb Nc 1
acb X
由此可求出： Y 球 体：N=1/3
细长圆柱体：Na = Nb = 1/2, Nc = 0 薄圆板体： Na = Nb = 0, Nc = 1
（M）相同，单位：G
J：1G 4 104 T
M：1G 103 A m1
四：磁化率与磁导率 磁体置于外磁场中磁化强度M将发生变化（磁化）。 M H， M H 其中χ称为磁体的磁化率，是单位H在磁体内感
生的M，表征磁体磁化难易程度
B 0(H M)
B 0(H H ) 1 0H
自由真空中M=0，B与H平行，
B
0
H
磁体内部，B与H不一定平行，B
0
H
J
磁学量的单位制：
使用Gauss单位制时，
B
H
4M
和 B 0 H Bi
此时，B的单位为G，H的单位为Oe，μ0=1G / Oe 式中M为磁极密度，单位为G，4πM为磁通线的密度。
SI制与Gauss制间的转换
B：1G=10-4T H：103A ∙ m-1的H有4π Oe的值，
k2 1
k
2
1)
1
k
长半径 短半径
球体：Fd 1/ 60M 2
细长圆柱体：Fd 1/ 40 M x2 M y2
磁体无限小时，体系定义为磁偶极子
+m l -m
偶极矩：jm ml 方向：-m指向+m 单位：Wb∙m
用环形电流描述磁偶极子：
磁矩：μ m iA 单位：A ∙m2
二者的物理意义：
表征磁偶极子磁性强弱与方向
jm
0μm
o 4 10－7 H m1
电子的轨道运动相当于一个恒定的电流回路，必 有一个磁矩（轨道磁矩），但自旋也会产生磁矩（自 旋磁矩），自旋磁矩是基本粒子的固有磁矩。
令：μ＝（1＋ χ)＝B/μ0H (相对磁导率，表征磁体 磁性、导磁性及磁化难易程度）
单位：T ∙m/A或H/m SI制中,绝对磁导率：μ绝对＝B/H ∴ μ＝ μ绝对/ μ0
磁导率的不同定义：
1、起始磁导率 i
lim i
1
0
H 0
B H
2、最大磁导率μmax
max
1
0
B H
max
3、振幅磁导率
2
2
F l sin mlH sin （逆时针方向为正）
θ=00 ，L最小，处于稳定状态 θ ≠0，L ≠0，不稳定，会使磁体转到与H方向一致， 这就要做功，相当于使磁体在H中位能降低。 即：磁体在磁场中位能：
u W Ld
mlH sind
mlH cos c, (取c 0)
jm H
∴单位体积中外磁场能（即磁场能量密度）
FH u
V
jm H
V J H
0M H 0MH cos
(J/m3 )
FH是各向异性的能量
二、退磁场与退磁能量 1、退磁场 有限几何尺寸的磁体在外磁场中被磁化后，
表面将产生磁极，从而使磁体内部存在与磁化强 度M方向相反的一种磁场，起减退磁化的作用，称 为退磁场Hd。
二、磁化强度 M
（描述宏观磁体磁性强弱程度）
单位体积的磁体内,所有磁偶极矩的 jm或磁
矩μm的矢量和 ，分别为：
磁极化强度： J
磁 化 强 度： M
jm (Wb m2 ) V μ
m (A m1)
jm
0μm
J 0M
V
二者物理意义：描述磁体被磁化的方向与强度
比磁化强度σ（单位质量磁体内具有的磁矩矢量和）
3、退磁场能量
指磁体在它自身的Hd 中所具有的能量
M
F
d
0
0Hd dM
M
0 0 NM dM
1 2
0NM
2
对椭球体：
Hd NxM xi NyM y j NzM zk
Fd
1 2
0
NxM
2 x
N
yM
2 y
N
zM
2 z
N
x
Ny
Nz
1
N k
长轴
1
2 1
k ln(k
a
1
0
Ba Ha
4、增量磁导率μΔ
1 0
B H
பைடு நூலகம்
5、可逆磁导率μrev
lim rev
H 0
6、复数磁导率
~ 'i''
所有磁导率的值都是H的函数：
第二节 磁化状态下磁体中的静磁能量
一、外磁场能
Jm
H
磁体由于本身的磁偶极矩Jm与H间的相互作用，产生一 力矩：
L F l sin F ' l sin
第一章 物质磁性概述
第一节 基本磁学量 第二节 磁化状态下磁体中的静磁能量 第三节 物质按磁性分类 第四节 磁性材料的磁化曲线和磁滞回线
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第一节 基本磁学量
一、磁矩 μm (仿照静电学)
永磁体总是同时出现偶数个磁极。
正磁极 正磁荷+m
负磁极 负磁荷-m
思考：磁体内、外部H和B的取向有无不同？
H I 2r
r为环形圆圈半径，方向由右 手螺旋法则确定。
3、无限长直流螺线管：
H nI
n：单位长度的线圈匝数， 方向沿螺线管的轴线方向
2、磁感应强度B
SI制中，B
0
(H
M)
0
H
0
M
令Bi
J
0
M
,
则：
B 0 H Bi 0 H J
单位：B：T或Wb∙m－2；H：A/m； M：A/m；J： Wb∙m－2
F
k
m1 m2 r3
r,其中k
1
4 0
实际应用中，往往用电流产生磁场，并规定H的单位
在SI制中，用1A的电流通过直导线，在距离导线r= 1 米
2
处，磁场强度即为1A /m。
常见的几种电流产生磁场的形式为： 1、无限长载流直导线：
H I 2r
方向是切于与导线垂直的且以 导线为轴的圆周
2、直流环形线圈圆心：
103/4π A ∙ m-1=79.577A ∙ m-1=1 Oe
磁矩： 在Gauss单位制中μ0=1G / Oe ，则磁偶极矩与磁
矩无差别，通称为磁矩，单位为电磁单位（e.m.u） 1e.m.u(磁偶极矩)＝ 4π ×10－10 Wb∙m 1e.m.u(磁矩)＝ 10－3A ∙ m2
磁化强度： Gauss单位制中，磁极化强度（J）与磁化强度
1
Vd
μm
A m2 kg-1(SI) M/d
emu/g(CGS)
1A m2 kg-1 1emu/g
三、磁场强度 H 与与磁感应强度 B
均为描述空间任意一点的磁场参量（矢量）
1、H ：静磁学定义H为单位点磁荷在该处所受的磁场
力的大小，方向与正磁荷在该处所受磁场力方向一致。
H
F m
,