大学物理：磁介质

1、 第十五章第十五章 磁场中的磁介质磁场中的磁介质 2 2 磁介质中的安培环路定理磁介质中的安培环路定理 一、磁介质一、磁介质：放入磁场发生磁化从而影响原磁场的物质。：放入磁场发生磁化从而影响原磁场的物质。E产生附加电场产生附加电场束缚电荷束缚电荷极化电荷极化电荷电介质电介质外电场）极化外电场）极化)(B产生附加磁场产生附加磁场束缚电流束缚电流磁化电流磁化电流磁介质磁介质（外磁场）磁化（外磁场）磁化)(EEE0（B为磁介质内部磁感强度）为磁介质内部磁感强度）1、介质的相对磁导率：、介质的相对磁导率：BBB00BBr2、磁介质分类：、磁介质分类：锰锰等等氧氧，铝铝稍稍大大于于且且同同向向与与磁磁介

2、介质质内内部部、顺顺磁磁质质, 1 .B , ,) 1 (0000rBBBBBBB0BB氢等氢等铋铋铜铜，稍小于稍小于且且反向反向与与磁介质内部磁介质内部抗磁质抗磁质, 1 .B , ,)2(0000rBBBBBBBB0B鈷鈷等等镍镍铁铁，且且同同向向与与磁磁介介质质内内部部、铁铁磁磁质质,.1010 1 . , ,)3(430000rrBBBBBBBB0BB质质质质，铁铁磁磁质质又又称称为为强强磁磁顺顺、抗抗磁磁质质又又称称为为弱弱磁磁矩矩称称为为轨轨道道磁磁矩矩电电子子绕绕核核旋旋转转引引起起的的磁磁1、电子磁矩与分子固有磁矩、电子磁矩与分子固有磁矩Smp 为为自自旋旋磁磁矩矩电电子子自自

3、旋旋引引起起的的磁磁矩矩称称LmprevvreI2/2设原子中设原子中的电子绕核作圆周运动的电子绕核作圆周运动evrrrevISPmL2122Lmemvrme2)(2SmePms实验证明：实验证明： LmePmL2分子的固有磁矩分子的固有磁矩电电mmpp0 :mp不不具具有有固固有有磁磁矩矩，磁磁矩矩互互相相抵抵消消，抗抗磁磁质质：分分子子中中各各电电子子两两类类不不同同分分子子0 ,:mp分子具有固有磁矩分子具有固有磁矩顺磁质顺磁质电子磁矩电子磁矩 源于绕核运动与自旋。源于绕核运动与自旋。电电mpSmLmmppp电电mLp在外磁场在外磁场 中，每个电子轨道磁矩中，每个电子轨道磁矩 ，受到力矩

4、，受到力矩 0BmLpM0BpMmL则则tBLmetMLd)(2dd0动量矩动量矩 连续变化。则以连续变化。则以 为轴进动。为轴进动。L0B0B电电mpLe0BmLp电电mpL进进动动eabc电子的进动：由于磁力矩的作用而附加的运动。电子的进动：由于磁力矩的作用而附加的运动。分子附加磁矩：分子中各个电子因进动而产生的磁矩总和分子附加磁矩：分子中各个电子因进动而产生的磁矩总和 分子附加磁矩分子附加磁矩 总与总与 的方向相反。的方向相反。mp0B电电mmpp2、分子的附加磁矩、分子的附加磁矩MM 3、顺磁质的磁化、顺磁质的磁化，无无磁磁性性。规规排排列列，无无外外场场时时，分分子子磁磁矩矩无无0

5、mp0B。同同向向，与与，出出现现，方方向向力力图图转转到到时时，分分子子磁磁矩矩受受力力矩矩，有有外外场场0000 0, BBBBIpBpBSmmB消消失失。，排排列列，无无规规撤撤去去外外场场时时，分分子子磁磁矩矩SmIp0顺磁性根源：分子固有磁矩的取向顺磁性根源：分子固有磁矩的取向越越大大。排排列列越越整整齐齐越越强强外外场场BBIppBSmm,0，无磁性。，无磁性。无外场时，无外场时，0, 0mmpp。反向反向与与，由此产生的，由此产生的出现出现，反向，反向，与与时，时，有外场有外场0000 ,0BBBBIpBpBSmm消失。消失。，消失消失撤去外场时，撤去外场时，SmmIpp0,抗磁

6、性根源：在外磁场的作用下分子附加磁矩的抗磁性根源：在外磁场的作用下分子附加磁矩的产生产生。注意：注意：在顺磁质中，也有在顺磁质中，也有电子的进动，电子的进动，也有也有分子附分子附加磁矩，加磁矩，也有抗磁性。也有抗磁性。但顺但顺磁性磁性起决定作用。起决定作用。mmpp4、抗磁质的磁化、抗磁质的磁化越越大大。、越越大大越越强强外外场场SmmIppB,0VpMmVpMm（顺磁质）（顺磁质）（抗磁质）（抗磁质）（1）、反映磁化程度。单位：）、反映磁化程度。单位：A/m反反向向。与与同同向向；抗抗磁磁质质：与与）、顺顺磁磁质质：（002BMBMLSSIl dMIM的关系：可以证明，的关系：可以证明，与与

7、）、）、（ 32 磁介质中的安培环路定理磁介质中的安培环路定理 )(ds0IIlBL传导电流传导电流磁化电流磁化电流LSIl dMIlMBLd)(0磁场强度磁场强度 MBH0 磁介质磁介质中的中的安培环路安培环路定理定理 IlHLd一一 磁介质中的安培环路定理磁介质中的安培环路定理 磁场强度磁场强度HBMBHm00HMm各向同性各向同性磁介质磁介质HBm)1 (0mr1相对相对磁导率磁导率r0磁磁 导导 率率 各向同性磁介质各向同性磁介质HHBr0r111顺磁质顺磁质（非常数）（非常数）抗磁质抗磁质铁磁质铁磁质的关系的关系、二二mr , ：磁磁化化率率m0 0;mm抗抗磁磁质质：顺顺磁磁质质：

8、BH顺磁质抗磁质HB0Ir1R 例例 有两个半径分别为有两个半径分别为 和和 的的“无限长无限长”同同轴圆筒形导体，在它们之间充以相对磁导率为轴圆筒形导体，在它们之间充以相对磁导率为 的的磁介质磁介质.当两圆筒通有相反方向的电流当两圆筒通有相反方向的电流 时，试时，试 求求（1）磁介质中任意点）磁介质中任意点 P 的磁感应强度的的磁感应强度的 大小大小;（2）圆柱体外面一点）圆柱体外面一点 Q 的的 磁感强度磁感强度.r2R1RI解解 对称性分析对称性分析21RrRIlHldIrH 2rIH2rIrIHB22r0rI2R0,02HrH00HB0,1BRr同理可求同理可求dIB2r02Rr 0IIlHldIr1RI2Rr21RrR（1）由于磁化，铁磁质内部磁场比无铁磁质时增大百倍至千倍以上。）由于磁化，铁磁质内部磁场比无铁磁质时增大百倍至千倍以上。（3）磁化场撤除后，铁磁质内仍得到一定的磁性。）磁化场撤除后，铁磁质内仍得到一定的磁性。（2） 不是恒量。即不是恒量。即 与与 不是简单的线性关系。不是简单的线性关系。BH2. 实验实验nIrNIH2HBBHoSHSSHSRR(a)(b)BHHooSHCAS无外磁场外磁场0B外磁场0B外磁场0B(a)(b)(c)(d)磁畴：铁磁质中的自发磁化区。磁畴：铁磁质中的自发磁化区。无外磁