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§8-7磁场中的磁介质一、磁介质及其分类

磁介质：放入磁场后受磁场影响（磁化）反过来又影响磁场的介质称为“磁介质”。1、磁场会使磁介质磁化无外磁场有外磁场

介质磁化以后，由于分子磁矩的有序排列，其宏观效果是在介质横截面边缘出现环形电流，这种电流称为磁化面电流Is又叫分子面电流。产生磁化电流IsIs磁化电流与传导电流的区别：

磁化电流是分子电流规则排列的宏观反映，并不伴随电荷的定向运动，不产生热效应。而传导电流是由大量电荷作定向运动而形成的磁介质中的总磁感应强度为：2、处于磁化状态的磁介质使磁场发生变化外加磁场磁化电流Is激发的磁场定义：（3）铁磁性介质：

介质磁化后呈强磁性。附加磁场B与外场Bo同向。B>>Bo,r>>1（1）顺磁性介质：

介质磁化后呈弱磁性。附加磁场B与外场Bo同向。B>Bo,r>1（2）抗磁性介质：

介质磁化后呈弱磁性。附加磁场B与外场Bo反向。B<Bo,r<1（4）超导体(完全抗磁体）：B=0,r=0四类磁介质：二、分子电流和分子磁矩

分子磁矩各电子磁矩

近代科学实践证明，分子或原子中的电子存在轨道运动和自旋运动。+-+--+

等效于一个圆电流，称为“分子电流”。分子电流的磁矩称为“分子磁矩”

电子的进动：电子磁矩以外磁场方向为轴线的转动，称为电子的进动。进动进动

可以证明：外磁场中，电子进动的转向总是和的方向构成右手螺旋关系。这种等效圆电流的磁矩的方向永远与的方向相反。附加磁矩：因进动而产生的等效磁矩用符号表示。三、弱磁介质的磁化规律两种弱磁介质结构特点不同顺磁质：分子磁矩不为0抗磁质：分子磁矩为0

顺磁质分子（类有极分子），每个分子的分子磁矩不为零，即固有磁矩分子热运动（1）顺磁质不显磁性取向磁化抗磁效应顺磁效应顺磁质磁化附加磁场顺磁效应占主导地位

抗磁质分子（类无极分子），每个分子的分子磁矩为零，即固有磁矩（2）抗磁质不显磁性抗磁效应无顺磁效应

抗磁材料在外磁场的作用下，磁体内任意体积元中大量分子或原子的附加磁矩的矢量和

有一定的量值，结果在磁体内激发一个和外磁场方向相反的附加磁场，这就是抗磁性的起源。抗磁质磁化附加磁矩外磁场引起附加磁矩是抗磁质磁化的唯一原因抗磁效应附加磁场1.磁化强度反映磁介质磁化程度(大小与方向)的物理量。均匀磁化非均匀磁化§8-8

有介质时的安培环路定理磁场强度磁化强度：单位体积内所有分子固有磁矩的矢量和加上附加磁矩的矢量和，称为磁化强度，用表示。磁化强度的单位：对顺磁质，可以忽略；对抗磁质，对于真空，。外磁场为零，磁化强度为零。外磁场不为零:顺磁质抗磁质注意：2.磁化电流

对于各向同性的均匀介质，介质内部各分子电流相互抵消，而在介质表面，各分子电流相互叠加，在磁化圆柱的表面出现一层电流，好象一个载流螺线管，称为磁化面电流（或安培表面电流）。磁化电流与传导电流的区别：

磁化电流是分子电流规则排列的宏观反映，并不伴随电荷的定向运动，不产生热效应。而传导电流是由大量电荷作定向运动而形成的。能产生热效应。设介质表面沿轴线方向单位长度上的磁化电流为（面磁化电流密度），则长为l的一段介质上的磁化电流强度IS为取一长方形闭合回路ABCD，AB边在磁介质内部，平行与柱体轴线，长度为l，而BC、AD两边则垂直于柱面。

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。计算磁化强度的环流单位:A/m有磁介质时为磁场强度矢量定义：二.有磁介质时的安培环路定理磁介质存在时的安培环路定理

磁场强度矢量沿任一闭合回路的环流，等于闭合回路所包围的传导电流的代数和，而在形式上与磁介质中的磁化电流无关。

实验证明：对于各向同性的介质，在磁介质中任意一点磁化强度和磁场强度成正比。

式中只与磁介质的性质有关，称为磁介质的磁化率，是一个纯数。如果磁介质是均匀的，它是一个常量；如果磁介质是不均匀的，它是空间位置的函数。（1）在真空中：（2）在顺磁质中：（3）在抗磁质中：相对磁导率磁导率值得注意：

为研究介质中的磁场提供方便而不是反映磁场性质的基本物理量，才是反映磁场性质的基本物理量。有磁介质时的安培环路定理应用举例例1、螺绕环内充满均匀介质，螺绕环如图,知I、N、R1、R2.求环内磁场强度和磁感应强度R1R2r解：根据磁场分布特点,取同心圆形

回路L,半径R1<r<R2

.均匀介质B=µH,所以:真空情况,µr=1,即µ=µ0

,此时B=B0=例2、一半径为R1的无限长圆柱形直导线，外面包一层半径为R2，相对磁导率为r的圆筒形磁介质。通过导线的电流为Io。求磁介质内外磁场强度和磁感应强度的分布。解：R2R1Iorr（1）（2）（3）§8-9铁磁质

铁磁质是一种强磁质，磁化后的附加磁感应强度远大于外磁场的磁感应强度，因此用途广泛。铁、钴、镍以及许多合金都属于铁磁质。20世纪初:电机制造,通讯器件20世纪50年代以后:计算机和科学技术发展用于信息的存储和记录（磁盘、磁带等）

一、铁磁质的磁化规律测量磁化曲线的实验装置螺绕环05101520磁强计A铁环狭缝测量B

的探头（霍耳元件）电流表电阻测量H换向开关1.磁化曲线B/TH(A/m)0.21.61.41.21.00.80.60.4200400600800100018765432B=B/H结论：OA段：M随H线性增加AB段：M随H急剧增加BC段：M随H缓慢增加C以后：M=MSM/TH(A/m)0BACMs2.磁滞回线AD-HcHsBsBCBr-Hs-BsEFHc-BrOA称为起始磁化曲线Hs称为饱和磁场强度Br称为剩余磁感应强度Hc称为矫顽力oBH（反映保持剩余磁化状态的能力）总体：B落后于H的变化（磁滞）3.铁磁质的特点B和H呈非线性关系，不是一个恒量，B不能由H单值确定磁滞现象：B的变化落后于H的变化

能产生非常强的附加磁场B´,B´甚至是外磁场的千百倍。而且与外场同方向高值存在磁滞损耗：磁滞损耗与磁滞回线面积成正比

形成原因：相邻铁原子中的电子间存在着“强交换耦合作用”，此作用促使相邻原子中电子的的自旋磁矩平行排列，形成“磁畴”。磁畴体积：10-8m3~10-8m3铁磁质的临界温度“居里点”铁的居里点：T=1040K镍的居里点：T=631K。

二、磁畴在铁磁质中存在着自发磁化的微小区域磁畴1、无外场时宏观不显磁性2、有外场时(a)外磁场较弱时，与H成小角度磁畴区域扩大，与H成大角度磁畴区域缩小(b)外磁场较强时，与H成大角度磁畴区域消失,每个磁畴磁矩方向H方向靠拢(c)H大到一定程度，磁畴磁矩方向都沿H方向，磁化达到饱和状态磁滞现象：磁畴的磁壁很难完全恢复原来的形状。如果撤去外磁场，磁畴的某些规则排列将被保存下来，使铁磁质保留部分磁性，这就是剩磁。居里点：当温度升高到居里点时，剧烈的热运动使磁畴全部瓦解，这时铁磁质就成为一般的顺磁质了。解释：三、磁性材料的分类软磁材料：磁滞回线细而窄，矫顽力小。HB

磁滞损耗小，容易磁化，容易退磁，适用于交变磁场。如制造变压器、继电器、电动机、电磁铁和发动机的等的铁芯。(变压器的发热即磁滞损耗的表现)如纯铁、硅钢、坡莫合金、铁氧体等材料

硬磁材料：磁滞回线较宽