电介质和磁介质的比较

1、电介质和磁介质的比较物本1102班201109110118 梁秀杰一、电介质和磁介质的定义电介质定义：能够被电极化的介质。在特定的频带内，时变电场在其内给定方向产生的传导电 流密度分矢量值远小于在此方向的位移电流密度的分矢量值。在正弦条件下，各向同性的电 介质满足下列关系式：式中是电导率，是电常数，是角频率，是实相对电常数。各向异性介 质可能仅在某些方向是介电的。电介质包括气态、液态和固态等范围广泛的物质。固态电介质包括晶态电介质和非晶态 电介质两大类，后者包括玻璃、树脂和高分子聚合物等，是良好的绝缘材料。凡在外电场作 用下产生宏观上不等于零的电偶极矩，因而形成宏观束缚电荷的现象称为电极化，能

2、产生电 极化现象的物质统称为电介质。电介质的电阻率一般都很高，被称为绝缘体。有些电介质的 电阻率并不很高，不能称为绝缘体，但由于能发生极化过程，也归入电介质。通常情形下电 介质中的正、负电荷互相抵消，宏观上不表现出电性，但在外电场作用下可产生如下3种类 型的变化：原子核外的电子云分布产生畸变，从而产生不等于零的电偶极矩，称为畸变极化；原来正、负电中心重合的分子，在外电场作用下正、负电中心彼此分离，称为位移 极化；具有固有电偶极矩的分子原来的取向是混乱的，宏观上电偶极矩总和等于零，在外电 场作用下，各个电偶极子趋向于一致的排列，从而宏观电偶极矩不等于零，称为转向极 化。磁介质定义：由于磁场和事物

3、之间的相互作用，使实物物质处于一种特殊状态，从而改变原来 磁场的分布。这种在磁场作用下，其内部状态发生变化，并反过来影响磁场存在或分布的物 质，称为磁介质引。磁介质在磁场作用下内部状态的变化叫做磁化。真空也是一种磁介质。 磁场强度与磁通密度间的关系决定于所在之处磁介质的性质。这种性质来源于物质内分子、 原子和电子的性状及其相互作用，有关理论属于固体物理学的重要内容。在磁场作用下表现出磁性的物质。物质在外磁场作用下表现出磁性的现象称为磁化。所 有物质都能磁化，故都是磁介质。按磁化机构的不同，磁介质可分为抗磁体、顺磁体、铁磁 体、反铁磁体和亚铁磁体五大类。在无外磁场时抗磁体分子的固有磁矩为零，外加

4、磁场后， 由于电磁感应每个分子感应出与外磁场方向相反的磁矩，所产生的附加磁场在介质内部与外 磁场方向相反，此性质称为抗磁性。顺磁体分子的固有磁矩不为零，在无外磁场时，由于热 运动而使分子磁矩的取向作无规分布，宏观上不显示磁性。在外磁场作用下，分子磁矩趋向 于与外磁场方向一致的排列，所产生的附加磁场在介质内部与外磁场方向一致，此性质称为 顺磁性。介质磁化后的特点是在宏观体积中总磁矩不为零，单位体积中的总磁矩称为磁化强 度。实验表明，磁化强度与磁场强度成正比，比例系数xm称为磁化率。抗磁体和顺磁体的 磁性都很弱，即cm很小，属弱磁性物质。抗磁体的cm为负值，与磁场强度无关，也不依 赖于温度。顺磁体

5、的cm为正值，也与磁场强度无关，但与温度成反比，即cm =C/T，C 称为居里常数，T为热力学温度，此关系称为居里定律。二、混淆的各物理概念电磁学中的一些概念之间存在着相似之处，正因为此容易忽略各物理量之间的本质差 别。比如三个电矢量（电场强度E、电位移矢量D、电极化强度P）与三个磁矢量（磁感应 强度B、磁场强度H、磁化强度M）之间会因为名称相似或公式相近而发生混淆。要深刻地 认识这些物理概念的实质，并能够加以区分。电场强度E与磁感应强度B对应，电位移矢 量D与磁场强度H对应，电极化强度P与磁化强度M对应；通过对三个电矢量的通量的比 较，弄清楚它们不同的源；通过对三个磁矢量环流的比较，弄清楚B

6、、H、M三种矢量线所 包围的电流分别是全电流、传导电流（稳恒情况下）、磁化电流。三、引入磁介质的磁化现象在电介质中，首先由电介质的微观电结构提出其分子模型为电偶极子，然后考虑在无外 场情况下电介质中的不同类型分子（有极分子和无极分子）的电偶极矩表现，然后再考虑在 有外场作用下的无极分子的位移极化和有极分子的取向极化。如图比较电介质破介质分子模型电偶极子分子电流：分子中所有原子（电子，原子核）无外场有极分子 电介质有。云=。顺磁质町胃蜀 肉&乱无极分子 电介质昌。瓦=。抗磁质E3 3 Q 3 3 Q外场中极化磁化引入磁介质的磁化现象的过程，与电介质中引入极化现象的过程类似，都是首先确定分 子模型

7、，然后通过观察介质在无外场情况下的表现来将介质进行分类，最终在外场的作用下， 根据介质分子的表现提出了极化和磁化的概念。然而对于电介质和磁介质两种不同的介质， 其顺磁质的磁矩表现与有极分子电介质的电偶极矩的表现类似；抗磁质的磁矩表现与无极分 子的电偶极矩的表现类似。四、认识各物理规律电介质中的物理规律与磁介质中的物理规律也具有对称性。注意到种对称性并加以较，如图 所示比较电介质磁介质与场相互作用机制位移极化1f转向极化1 Pc 均产生与或反向的明加磁矩二抗磁质:只有 Pm顺磁质:转向+附加磁矩Pm+P： Pm描述极化强度:厂百厂 极化电荷:服峪剥t XPm 抗磁质：M八v与B。反向顺磁质:M v -与Bo同向磁化电流:js=M M,dl= 1,穿过介质中的场E P q*（zr，p）T IE -E + E “己项Tj），1B-B+ Bfl基本规律 电位移矢量:D- oE + P介质中的高斯定理：L Dd S q0磁场强度艮岩-益介质中的安培环路定理H-d7=Xio或寸1)其他对应关系4=版