磁介质及其分类实用教案

1、1在介质均匀充满磁场(cchng)的情况下0rBB r 相对(xingdu)磁导率0BBI0I0长直(chn zh)密绕螺线管0BBB 弱磁质，1r顺磁质1r如：Mn ，Al，O2，N2 ， 抗磁质1r如：Cu，Ag，Cl2，H2， 铁磁质1r 如：Fe，Co，Ni， 第1页/共15页第一页，共16页。2 二、 磁介质的磁化(chu)1. 分子电流 分子磁矩 磁偶极子1) 电子(dinz)的磁矩I电子的轨道运动(yndng)电流2Ier222mlee rPrr轨道磁矩电子轨道运动的角动量Lm r电子轨道磁矩与轨道角动量的关系：2mlePLm msePSm 电子自旋磁矩和自旋角动量 的关系：sm

2、lPrs第2页/共15页第二页，共16页。3原子(yunz)中电子的轨道磁矩电子(dinz)的自旋磁矩2mlePLm msePSm 电子(dinz)自旋磁矩与轨道磁矩有相同的数量级分子磁矩 所有电子磁矩的总和immiPP质子轨道磁矩2plpePLm，中子无轨道磁矩。质子和中子都有自旋磁矩：2spePgSmg 称为g因子，质子g = 5.5857，中子g = 3.8261。2) 质子和中子的磁矩第3页/共15页第三页，共16页。4整个(zhngg)原子核的自旋磁矩2pePgImI为核的自旋角动量，因子(ynz)g由原子核决定。由上可知(k zh)，核磁矩远小于电子磁矩。3) 原子核的磁矩4) 分

3、子磁矩和分子电流电子轨道磁矩电子自旋磁矩原子核的磁矩分子电流I分分子磁矩等效P分P分I分S分第4页/共15页第四页，共16页。5mmlmsppp顺磁质抗磁质0mp 磁畴轨道(gudo)角动量对应的磁矩自旋(z xun)角动量对应的磁矩铁磁质2. 磁介质的磁化(chu)在磁场作用下，介质出现磁性或磁性发生变化的现象00第5页/共15页第五页，共16页。6r0mP3. 磁化(chu)的微观解释(只有(zhyu)顺磁质、铁磁质才具有顺磁性)evmPr0BfomPfmP电子轨道(gudo)半径不变)(mP当外场方向与原子磁矩方向相同时当外场方向与原子磁矩反方向时fmP)(mPemP0BfomPv第6页

4、/共15页第六页，共16页。7宏观上产生(chnshng)附加磁场 结论：在外场作用(zuyng)下，电子产生附加的转动，从而形成附加的mP, 附加磁矩（也称感应磁矩）相反，即产生一个(y )与外场反向0B总是与外场方向B的附加磁场 。0B将顺磁质放入外场分子环流在外场作用下，产生取向转动， 磁矩将转向外场方向0BBB1) 顺磁质磁化 顺磁质分子有固有的分子磁矩（主要是电子轨道和自旋磁矩的贡献）， P分 10-23Am2。0BB方向与 方向相同第7页/共15页第七页，共16页。8 在外场作用下，每个分子中的所有电子(dinz)都产生感应磁矩 ，2) 抗磁质的磁化(chu)抗磁质的分子(fnz)

5、固有磁矩为000B 0B不显磁性0 P 分，P分附加磁矩 0B显示抗磁性mPBB则磁介质产生附加磁场。与外场方向相反经典模型解释：电子原有的轨道运动在磁力矩作用下旋进。第8页/共15页第八页，共16页。9ei0BiLiM,m iP,m iP 以电子(dinz)的轨道运动为例，第 i 个电子(dinz)受的磁力矩,0im iMPB电子(dinz)轨道角动量增量电子轨道磁矩受磁力矩方向垂直纸面向内dd iiiLMtL轨道角动量绕磁场旋进 电子旋进，它引起的感应,m iP0 B磁矩反平行于这种效应在顺磁质中也有，不过与分子固有磁矩的转向效应相比弱得多。第9页/共15页第九页，共16页。101. 磁化

6、强度：0limVPMV分实验(shyn)表明：对顺磁质和抗磁质，MB 2. 磁化(chu)电流：三、磁化(chu)强度与磁化(chu)电流 对铁磁质，M和B呈非线性和非单值对应关系。0B均匀磁场螺线管截面mpI磁化强度越强，反映磁介质磁化程度越强在磁介质内部的任一小区域：相邻的分子环流的方向相反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I束缚电流第10页/共15页第十页，共16页。11 由于分子磁矩的取向一致 考虑到它们相对(xingdu)应的分子电流，介质磁化而出现的一些等效的附加电流分布。0II 如 长直螺线管内部充满均匀(jnyn)的各向同性介质将被均匀(jnyn)磁化。

7、L放大(fngd)i分S在磁介质内取体积，任意闭合回路LdlS分Mdl第11页/共15页第十一页，共16页。12穿过L所围曲面(qmin)S 的磁化电流 (cos)dIn iSdl分分cosM dlM dl LIM dl设分子浓度(nngd)为 n，与 dl铰链 的分子电流：i分dlS分MLSdl第12页/共15页第十二页，共16页。13介质(jizh)表面磁化电流密度：tdlM选sdIMdl 磁化(chu)面电流密度nMtMdlSdItM dlSStdIjMdl SjMn VPMm IsjMn 束缚(shf)电流密度可证明:第13页/共15页第十三页，共16页。14 磁化强度0limmiiVpMV磁化(chu)电流LjMnIM dl极化(j hu)强度0limeiiVpPVSqP ds P n磁介质与电介质对比(dub)极化电荷磁介质产生附加磁场与外场方向相同电介质产生附加电场与外场方向相反第14页/共15页第十四页，共16页。第15章 物质(wzh)的磁性15谢谢您的观看(gunkn)！第15页/共15页第十五页，共16页。NoImage内容(nirng)总结1。电子轨道磁矩与轨道角动量的关系：。 所有电子磁矩的总和。g 称为g因子，。由上可知，核磁矩远小于电子磁矩。在磁场作用下，介质出现磁性或磁性发生变化的现象。当外场方向与原子磁矩反方向时。宏观上