磁介质概要
12.1 磁介质的分类
第12章 磁介质
12.1 磁介质的分类
1 磁介质
磁介质中的 总磁感强度
v v v' B = B0 + B
真空中的 磁感强度 介质磁化后的 附加磁感强度
v v 锰等） （ 顺磁质 B > B0 铝、氧、锰等） 弱磁质 v v 氢等） 抗磁质 B < B0（铜、铋、氢等） v v 铁磁质 B >> B0 铁、钴、镍等） 镍等） （
ω
v
v B0
v' m
v B0
v v v
F
v' m
时
q v F v' v ∆m v
v ω B0 抗磁质
v ω B0 v
ω
v
时
磁场 B = B0 − B'
武汉纺织大学 物理教研室
大学物理学
第12章 磁介质
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磁质和 磁质 磁 分子圆电流和磁矩 顺 磁 质 的 磁 化
磁
Байду номын сангаас
v m
I
Is
v B0
磁
磁质
磁
B = B0 + B '
大学物理学
第12章 磁介质
v 无外磁场时抗磁质分子磁矩为零 无外磁场时抗磁质分子磁矩为零 m = 0
抗 磁 质 的 磁 化
v
q v' ∆m
磁介质的热力学
磁介质是指能够在外加磁场下发生磁化的物质。
在热力学中，磁介质的热力学性质可以通过以下几个方面来描述：
磁化强度（Magnetization）：磁化强度是指单位体积内磁介质的磁矩总和。
它描述了磁介质在外加磁场下的响应程度。
磁化强度与外加磁场的关系可以通过磁化曲线（磁化强度与磁场强度的关系曲线）来表示。
磁化率（Magnetic Susceptibility）：磁化率是磁介质磁化强度与外加磁场强度之间的比值。
它表示了磁介质对外加磁场的敏感程度。
磁化率可以分为自由磁化率和有效磁化率，分别考虑了自由磁矩和与晶格相互作用的磁矩。
磁场强度（Magnetic Field Intensity）：磁场强度是指单位长度内磁场的总和。
它是磁场的物理量度，表示磁场的强弱。
磁场强度与磁化强度和磁介质的磁导率之间有关系。
磁导率（Permeability）：磁导率是磁介质对磁场的导磁性能的度量。
它表示磁介质相对于真空的磁导磁性能。
磁导率可以分为绝对磁导率和相对磁导率，前者是指磁介质相对于真空的磁导率，后者是指磁介质相对于某种参考物质的磁导率。
这些热力学参数描述了磁介质在外加磁场下的磁化特性和响应情况。
它们对于研究磁性材料的性质和应用具有重要意义，例如磁存储器、磁传感器和电磁设备等。
通过对磁介质的热力学性质的研究，可以深入理解磁介质的行为和特性，以及它们在实际应用中的应用潜力。
磁介质及其分类
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第15章 物质的磁性
3) 原子核的磁矩
整个原子核的自旋磁矩
r Pg
e
r I
2mp
r I
为核的自旋角动量， 因子g由原子核决定。
由上可知，核磁矩远小于电子磁矩。
4) 分子磁矩和分子电流
I分
电子轨道磁矩
电子自旋磁矩
分子磁矩
r P分
等效
S分 r P分
分子电流I分
原子核的磁矩
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第15章 物质的磁性
2. 磁介质的磁化
rr
B r B0
μr ─相对磁导率
rr r B B0 B
B0 B
I0
长直密绕螺线管
▲ 弱磁质， r 1
•顺磁质
r 1
如：Mn ，Al，O2，N2 ，…
g，Cl2，H2， …
▲ 铁磁质 r 1 如：Fe，Co，Ni， …
2
第15章 物质的磁性
二、 磁介质的磁化
第 i 个电子受的磁力矩 rr r Mi Pm,i B0
电子轨道磁矩受磁力矩方向垂直纸面向内
r
Mi
r
电子轨道角动量增量
rr
r
Li
d Li Mi dt Li
轨道角动量绕磁场旋进
∴ 电子旋进，它引起的感应
r
r
r
磁矩 Δ Pm,i 反平行于 B0
Pm,i
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。
电子轨道半径不变
当外场方向与原子磁矩反方向时
f Pm (Pm )
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第15章 物质的磁性
B0
Pm
o
r
e
f
Pm
v
磁介质的磁化磁化电流磁化强度
M
选 dl ∥Mt
dI M dl
M t dl
磁化面电流密度
n
dl
d I S
j
dI S dl
Mt
j M nˆ
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3. 磁化规律
各向同性线性磁介质
M
mH
r
1H
m 介质的磁化率
对比 电介质
P
0
er0 E1E
e 极化率
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§2 有磁介质时磁场的规律 一、 有介质时的环路定理 二、 环路定理的应用举例 三、 磁场的界面关系 *静磁屏蔽
m H dl m I0
介 dl
质
L
L
若 I0 0，则 I 0
L任取 且可无限缩小
故 I0 = 0 处 I = 0
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例2 一充满均匀磁介质的密绕细螺绕环，
n 103匝/米 I 2安 5104 特密/安
求：磁介质内的
H,
B,
M
解：
r
0
5 104 4π 107
398
pm
5
3.磁化电流
由于分子磁矩的取向一致 考虑到它们相对应的
分子电流
如 长直螺线管内部充满均匀的各向同性介质将 被均匀磁化
均匀磁场
B
pm
螺线管截面
I
视频安培
表面电流
6
三、磁化强度
1.磁化强度
pmi
M lim i
ΔV 0 ΔV
对比电介质
极化强度
pei
P lim i
ΔV 0 ΔV
2.磁化强度与磁化电流的关系
对比各向同性线性
电介质
P
0 r
简述磁介质磁化的过程
简述磁介质磁化的过程磁介质磁化的过程是指磁介质中的磁场通过线圈、电流或其他方式被生成、变化和维持的过程。
磁介质磁化是通过将磁介质中的磁场磁化来实现的。
这是一种机械、电磁、物理学中大量用到的过程。
此外，它也是许多电子设备，比如磁带、磁性存储设备及磁性记忆器中使用的重要技术。
磁介质磁化的基本过程是：磁介质和磁体之间存在相互作用，其主要原理是磁场的磁场线在磁体表面上形成微小的微环，从而形成一种微环磁场，从而使磁介质内的磁性物质磁化。
首先，将磁体放置在磁介质中，磁介质会吸收磁体表面上磁场线的能量，因此磁介质会受到磁场的影响，并会受到磁场的作用，从而磁介质中的磁性物质会被磁化。
其次，磁场的作用会使磁介质中的磁性物质产生磁力，磁力会改变磁介质中磁场的方向，从而使磁介质中的磁性物质被磁化。
磁介质磁化后，磁体上所有的磁性物质都会受到磁场的影响，并会受到磁场的磁力的影响，从而使所有的磁性物质都能够被磁化。
磁化过程中，当磁体上的磁场太强时，磁介质内的磁性物质会被磁化得更强，如果磁体上的磁场太弱则磁介质内的磁性物质会被磁化得更弱。
因此，为了获得良好的磁介质磁化效果，需要选择合适的磁体强度。
最后，磁介质磁化后，磁介质中的磁场会改变，也就是磁介质会被磁化。
磁介质磁化后，磁介质的外部特性会发生变化，这些外部特性主要受到磁介质的磁化程度和磁体强度的影响。
总之，磁介质磁化的过程是指磁介质中的磁场通过线圈、电流或其他方式被生成、变化和维持的过程。
磁介质磁化过程需要磁介质和磁体之间存在相互作用，从而使磁介质中的磁性物质磁化，磁介质磁化后会使磁介质外部特性发生变化。
因此，磁介质磁化也是许多电子设备，比如磁带、磁性存储设备及磁性记忆器中使用的重要技术。
第十二章 磁介质
B B0 顺磁质(锰、铬、铂、氧、氮等)
B B0 抗磁质(铜、铋、硫、氢、银等)
B B0 铁磁质(铁、钴、镍等)
在介质均匀充满 磁场的情况下
定义
r
B B0
r
1 1 1
顺磁质 抗磁质 铁磁质
相对 磁导率
2. 分子电流和分子磁矩
分子电流：把分子或原子看作一个整体，分子 或原子中各个电子对外界所产生磁效应的总和，可 用一个等效的圆电流表示，统称为分子电流。 分子磁矩：把分子所具有的磁矩统称为分子磁 矩，用符号 pm 表示。 子中和每个电子相联系的磁矩都受到磁力矩的作用， 由于分子或原子中的电子以一定的角动量作高速转 动，这时，每个电子除了保持环绕原子核的运动和 电子本身的自旋以外，还要附加电子磁矩以外磁场 方向为轴线的转动，称为电子的进动。
或
(
B
0
M ) dl
I
磁介质中的安培环路定理
定义 H
M为磁场强度 0 B ( M ) dl
B
0
I
有磁介质时的 安培环路定理
则
H dl
I
磁介质中的安培环路定理： 磁场强度沿任
意闭合路径的线积分等于穿过该路径的所有传导电 流的代数和，而与磁化电流无关。 表明：磁场强度矢量的环流和传导电流I有关， 而在形式上与磁介质的磁性无关。其单位在国际单 位制中是A/m.
m
§12-2 磁化强度 1. 磁化强度
磁化电流
反映磁介质磁化程度(大小与方向)的物理量。 磁化强度：单位体积内所有分子固有磁矩的 矢量和 p 加上附加磁矩的矢量和 p ，称为磁 化强度，用 M表示。
m m
真正空中的磁介质常数和电磁场常数
真正空中的磁介质常数和电磁场常数随着科学技术的不断发展，人们对电磁场的研究日益深入。
电磁场理论是物理学的基础，对于生活中的许多现象和技术应用都起着至关重要的作用。
在电磁场理论中，磁介质常数和电磁场常数是两个十分重要的物理量，它们在电磁场中扮演着非常重要的角色。
一、磁介质常数的概念及意义1. 磁介质的概念磁介质是指那些在外加磁场下可以磁化的物质。
在磁介质中，原子或分子的磁矩能够在外磁场下发生相应的取向，从而表现出磁性。
常见的磁介质包括铁、镍、钴等金属，以及铁氧体等。
2. 磁介质常数的定义磁介质常数是描述磁介质在外磁场下磁化特性的物理量，通常用字母κ表示。
它是一个无量纲的物理常数，用来表示磁介质中磁化强度与外磁场之间的比值关系。
磁介质常数的大小决定了磁介质在外磁场下的磁化程度，是描述磁介质性质的重要参量。
3. 磁介质常数的意义磁介质常数反映了磁介质对外磁场的响应能力，它在电磁波传播和电磁学器件设计中起着非常重要的作用。
在实际应用中，磁介质常数的大小决定了磁介质在外磁场下的磁化程度和磁场的变化规律，对于电磁器件的设计和性能优化具有重要意义。
二、电磁场常数的概念及意义1. 电磁场的概念电磁场是电荷和电流在空间中产生的相互作用所形成的场。
它是描述电磁相互作用的物理场，包括电场和磁场两部分。
电磁场的存在和传播对于电磁波的产生和传播、电磁感应现象等具有重要作用。
2. 电磁场常数的定义电磁场常数是描述电磁场在空间中传播特性的物理量，通常用字母ε和μ表示。
其中ε是电磁场中的介质常数，μ是电磁场中的磁介质常数。
它们分别表示了电磁场在介质中传播的速度和磁介质中磁场的强度与磁化强度之间的关系。
3. 电磁场常数的意义电磁场常数反映了电磁场在介质中传播的速度和磁介质对磁场的影响程度，它们对于电磁波的传播和电磁现象的发生具有重要影响。
在电磁学理论和工程应用中，电磁场常数的确定对于研究电磁场的传播特性和设计电磁器件具有重要意义。
第15章磁介质
第15章磁介质一、物质的磁化1、磁介质中的磁场设真空中的磁感应强度为的磁场中，放进了某种磁介质，在磁场和磁介质的相互作用下，磁介质产生了附加磁场，这时磁场中任意一点处的磁感应强度2、磁导率由于磁介质产生了附加磁场磁介质中的磁场不再等于原来真空中的磁场，定义和的比值为相对磁导率：介质中的磁导率：式中为真空中的磁导率3、三种磁介质（1）顺磁质：顺磁质产生的与方向相同，且。
略大于1（2）抗磁质：抗磁质产生的与方向相反，且。
略小于1（3）铁磁质：铁磁质产生的与方向相同，且。
远大于1二、磁化强度1、磁化强度定义为单位体积中分子磁矩的矢量和即：2、磁化强度与分子面电流密度的关系：式中为磁介质外法线方向上的单位矢量。
3、磁化强度的环流即磁化强度对闭合回路的线积分等于通过回路所包围面积内的总分子电流三、磁介质中的安培环路定律1、安培环流定律在有磁介质条件下的应用即：2、磁场强度定义为：3、磁介质中的安培环路定律：4、应用磁介质中的安培环路定律的注意点：（1）的环流只与传导电流有关，与介质（或分子电流）无关。
（2）的本身（）既有传导电流也与分子电流有关。
既描写了传导电流磁场的性质也描写了介质对磁场的影响。
（3）要应用磁介质中的安培环路定律来计算磁场强度时，传导电流和磁介质的分布都必须具有特殊的对称性。
5、磁介质中的几个参量间的关系：（1）磁化率（2）与的关系（3）与等之间的关系四、磁场的边界条件（界面上无传导电流）ေ、壁介蔨分界面伤边磁感应强度的法向分量连廭，即Ҩ2、磁介谨分界面两龹的磁场强嚦纄切向分量连续，即：Ƞ3 磃感应线的折射定律ā＊怎义如图15-1所示）五、铁磁物贩q、磁畴：电子ꇪ旋磁矩取向相同的對区域。
2、磁化曲线（图55-2中曲线）ေ磁导率曲线（图15-2中??曲线）4、磁滞回线ေ图17耩3）图中乺矫끽嚛㠂5、铁磁质与非铁㳁质的主要区别：铁磁物质产生的附加磁场错误!未定义书签。
的比原来真空中的磁场大得多。