磁介质对磁场的影响
磁学中的磁场对电流和磁介质的影响研究
磁学中的磁场对电流和磁介质的影响研究磁学是物理学中的一个重要分支，研究磁场的产生、性质以及与物质相互作用的规律。
磁场是由电流或磁介质产生的，而电流和磁介质又受到磁场的影响。
在磁学中，我们探讨磁场对电流和磁介质的影响，这对于理解磁学的基本原理和应用具有重要意义。
首先，我们来看磁场对电流的影响。
根据安培定律，电流会在磁场中受到力的作用。
当电流通过导线时，周围会形成一个磁场，而磁场会对电流产生力的作用。
这个力的大小和方向由洛伦兹力定律给出。
洛伦兹力定律指出，电流元所受的力与电流元的长度、磁场的强度以及两者之间的夹角有关。
具体来说，当电流元与磁场垂直时，力的大小最大；当二者平行时，力的大小为零。
这一定律不仅解释了电流在磁场中的受力情况，也为电磁感应现象的理解提供了基础。
其次，磁场对磁介质的影响也是磁学研究的重要内容之一。
磁介质是指那些能够被磁场磁化的物质，如铁、镍等。
磁介质在磁场中会发生磁化，即磁矩的方向会发生变化。
这种磁化现象可以通过磁化曲线来描述，磁化曲线反映了磁介质在不同磁场下的磁化程度。
磁介质的磁化程度与磁场的强度、磁介质的特性以及温度等因素有关。
当磁场的强度增大时，磁介质的磁化程度也会增大，但随着磁场的继续增大，磁化程度会趋于饱和。
此外，不同的磁介质具有不同的磁化特性，如铁的磁化能力较强，而铜的磁化能力较弱。
磁介质的磁化程度对于磁场的分布和磁性材料的应用具有重要影响。
除了对电流和磁介质的影响研究，磁场还与其他物理现象密切相关。
例如，磁场与电磁感应现象有着密切的联系。
根据法拉第电磁感应定律，当磁场的强度发生变化时，会在导线中产生感应电流。
这一现象在发电机、变压器等电器设备中得到了广泛应用。
此外，磁场还与磁力线、磁通量等概念有关，这些概念在磁学中起着重要的作用。
总之，磁学中的磁场对电流和磁介质的影响研究是磁学的重要内容之一。
磁场对电流的影响可以通过洛伦兹力定律来描述，而磁场对磁介质的影响则可以通过磁化曲线来分析。
普通物理学简明教程(第2版) 胡盘 新二版下 (67)[7页]
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一、 磁介质
磁介质：在磁场作用下，其内部状态发生变化，并 反过来影响磁场分布的物质。 磁 化：磁介质在磁场作用下内部状态的变化称为磁 化。 磁化后 介质内部的 磁场与附加 磁场和外磁 场的关系：
B B0 B
外加 磁感 强度
总磁 感强 度
附加磁 感强度
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分子磁矩：把分子所具有的磁矩统称为分子磁矩， 用符号 表示。 m分子 电子的进动：在外磁场 B0 的 作用下，分子或原子中和每个电 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 陀螺的进动 为轴线的转动，称为电子的进动。
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*四、
顺磁质的磁化
对顺磁质而言，由于热运动，各分子磁矩杂乱 无章，总体磁矩矢量和为零。在外磁场作用下，这 些分子磁矩将趋与外磁场方向一致的状态。热运动 破坏这种有序性的形成。在较强磁场和较低温度下， 分子磁矩排列越整齐，这时,在顺磁体内任意取一体 V 积元 ，其中各分子磁矩的矢量和 将有一 m分子 定的量值，因而在宏观上呈现出一个与外磁场同向 的附加磁场，这就是顺磁性的起源。
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选择进入下一节 §8-0 教学基本要求 §8-1 恒定电流 §8-2 磁感应强度 §8-3 毕奥-萨伐尔定律 §8-4 稳恒磁场的高斯定理与安培环路定理 §8-5 带电粒子在电场和磁场中的运动 §8-6 磁场对载流导线的作用 §8-7 磁场中的磁介质 §8-8 有磁介质时的安培环路定理 磁场强度 *§8-9 铁磁质
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12 有磁介质时的安培环路定理 磁场强度
r B0
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（或束缚面电流）。
v B
=
v B0
+
v B
'
磁介质中的 总磁感强度
真空中的 介质磁化后的 磁感强度 附加磁感强度
顺磁质 抗磁质 铁磁质
§11-11 有磁介质时的安培环路定理 磁场强度
1. 磁介质 若磁场中有实物物质存在，由于物质的分子或
原子中都存在着运动的电荷，所以当物质放入磁场 中，其中的运动电荷将受到磁力的作用而处于一种 特殊的状态，又会反过来影响磁场的分布，这时的 物质统称为磁介质。
磁 化：磁场对磁场中的物质的作用称为磁化。
对于各向同性的磁介质：
磁场强度
v H
=
Bv
= Bv
μ0μr μ
单位：A/m.
μ : 磁介质的磁导率
则
∫
r H
⋅
r dl
=
∑
I
有磁介质时的 安培环路定理
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。
r 例: 有两个半径分别为R 和 的“无限长”同
轴圆筒形导体，在它们之间充以相对磁导率为μr 的
B
r ⋅ dl
=
μ0
(
I0 + Is)
一般来说，自有电流可以由人们主动控制，束
缚电流比较复杂
由Bv
v
=
μv r
r B0
B = B0
∫L
∫ ∫ Bv
μ0μr
⋅
v dl
=
9-磁介质 大学物理
当线圈中通入电流后，在磁化场的力矩作用下， 当线圈中通入电流后，在磁化场的力矩作用下，各分子环 流的磁矩在一定程度上沿着场的方向排列起来，此时， 流的磁矩在一定程度上沿着场的方向排列起来，此时，软 铁棒被磁化了。 铁棒被磁化了。
对于各向同性的均匀介质，介质内部各分子电流相互抵消， 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， 而在介质表面，各分子电流相互叠加，在磁化圆柱的表面出 磁化面电流（ 现一层电流，好象一个载流螺线管，称为磁化面电流 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） 培表面电流）。
(2)电子自旋磁矩 (2)电子自旋磁矩 实验证明： 实验证明：电子有自旋磁矩
ps = 0.927×10-23 A⋅m2 0.927×
(3)分子磁矩 (3)分子磁矩 分子磁矩是分子中所有电子的轨道磁矩和自旋磁矩 与所有核磁矩的矢量和。 与所有核磁矩的矢量和。 三.顺磁质与抗磁质的磁化 顺磁质与抗磁质的磁化 1、顺磁质及其磁化（如铝、 1、顺磁质及其磁化（如铝、铂、氧) 分 子 磁 矩 分子的固有磁矩不为零 pm ≠ 0 无外磁场作用时， 无外磁场作用时，由 于分子的热运动， 于分子的热运动，分 子磁矩取向各不相同, 子磁矩取向各不相同 整个介质不显磁性。 整个介质不显磁性。
B0
I0 Is
Is——磁化电流 磁化电流 js——沿轴线单位长度上的磁 沿轴线单位长度上的磁 化电流（磁化面电流密度） 化电流（磁化面电流密度）
3、磁化强度和磁化电流密度之间的关系： 磁化强度和磁化电流密度之间的关系：
以长直螺线管中的圆柱形磁介质来说明它们的关系。 以长直螺线管中的圆柱形磁介质来说明它们的关系。
磁场中的磁介质
磁介质和磁强度的相关性
磁介质和磁强度的相关性知识点：磁介质和磁强度相关性一、磁介质的概念磁介质是指在外磁场的作用下，能够表现出磁性的物质。
磁介质分为顺磁质、抗磁质和铁磁质三类。
顺磁质在外磁场作用下，磁化强度与外磁场强度方向相同；抗磁质在外磁场作用下，磁化强度与外磁场强度方向相反；铁磁质在外磁场作用下，磁化强度远大于外磁场强度，并且具有自发磁化的特点。
二、磁强度的定义磁强度是指磁场在某一点上的磁力线密度，是描述磁场强度的一个物理量。
磁强度用符号B表示，单位是特斯拉（T）。
三、磁介质与磁强度的关系1.磁介质对磁场的影响：磁介质放入磁场中，会受到磁场的磁化作用，使磁介质内部产生磁畴，从而改变磁场的分布。
不同类型的磁介质对磁场的影响程度不同。
2.磁介质的磁化强度：磁介质的磁化强度与外磁场强度有关。
当外磁场强度增大时，磁介质的磁化强度也会增大；当外磁场强度减小时，磁介质的磁化强度也会减小。
3.磁介质的磁化率：磁化率是描述磁介质磁化程度的一个物理量，用符号χ表示。
磁化率越大，磁介质的磁性越强。
不同类型的磁介质具有不同的磁化率。
4.磁介质的磁滞现象：磁介质在反复磁化过程中，磁化强度与外磁场强度之间的关系曲线不是直线，而是呈现出一定的滞后现象。
这种现象称为磁滞现象。
磁滞现象反映了磁介质的磁性强弱和稳定性。
5.磁介质的磁损耗：磁介质在磁化过程中，会产生能量损耗，表现为热能。
磁损耗是由于磁介质内部的磁畴壁移动和磁畴转动引起的。
磁损耗越大，磁介质的磁性越弱。
四、磁介质的应用1.磁记录：磁介质在磁记录技术中具有重要应用，如磁盘、磁带等。
不同类型的磁介质具有不同的记录密度和存储时间。
2.磁性材料：磁介质在磁性材料领域有广泛应用，如永磁体、磁性传感器、磁性滤波器等。
磁性材料的性能取决于磁介质的磁性强弱和稳定性。
3.磁疗：磁介质在磁疗领域也有应用，通过磁场作用于人体，达到治疗疾病的目的。
4.磁悬浮：磁介质在磁悬浮技术中起到关键作用，如磁悬浮列车、磁悬浮硬盘等。
磁场中磁介质
磁介质的分类
顺磁性介质
抗磁性介质
铁磁性介质
反铁磁性介质
在磁场中容易被磁化的 物质，如铝、铂等。
在磁场中不容易被磁化 的物质，如铜、金等。
在磁场中极易被磁化的 物质，如铁、钴、镍等。
在磁场中具有反铁磁性 的物质，如锰、铬等。
02
磁场对磁介质的影响
磁场对磁介质的作用
磁化现象
磁场对磁介质产生作用，使其内 部磁矩定向排列，形成磁化现象。
剩余磁化强度
当磁场去除后，磁介质仍会保留一部分磁化强度， 称为剩余磁化强度。
磁介质的磁导率
相对磁导率
描述磁介质在磁场中的导磁能力与真空导磁能 力的比值。
最大磁导率
在一定磁场强度下，磁介质的磁导率达到最大 值。
温度系数
表示磁导率随温度变化的系数，某些材料的温度系数较大，对温度变化较为敏 感。
03
磁介质的性质与特点
磁滞现象
磁介质在磁化过程中会出现滞后现 象，即当磁场反向时，磁介质的磁 化强度不会立即消失，而是逐渐减 小。
磁损耗
在交变磁场中，磁介质会因为磁滞 现象和涡流效应产生能量损耗。
磁介质的磁化过程
起始磁化
磁介质在磁场中开始被磁化的过程，起始磁化曲 线通常是非线性的。
磁饱和
随着磁场强度的增加，磁介质的磁化强度逐渐达 到饱和状态，此时磁导率不再变化。
3
磁滞损耗
由于磁滞现象产生的能量损耗，通常表现为热量。
磁介质的损耗特性
介电损耗
01
由于电场作用在磁介质上产生的能量损耗，通常表现为热量。
涡流损耗
02
由于磁场变化产生的涡旋电流在磁介质中产生的能量损耗，通
常表现为热量。
大学物理-第十一章静磁学C
例11-24 图示为三种不同的磁介
质的B~H关系曲线，其中虚线表示 B
a
的是B=oH的关系。a、b、c各代
表哪一类磁介质的B~H关系曲线：
b
a代表铁磁质 的B~H关系曲线。
c
b代表顺磁质 的B~H关系曲线。
H
c代表抗磁质 的B~H关系曲线。
抗磁质和顺磁质的B和H间是线性关系, 相对磁导率r
与1相差不大。在一般性(精度要求不高)的问题中，可
χmH
其中m叫磁介质的磁化率。
由：
H
B
M
μo
得： B 0 (H M ) 0 (1 m )H
可证明1+m=r相对磁导率, or= 磁导率, 则
B μ0 μr H μH
21
磁场强度
真正有物理意义的, 对磁场中的运动电荷或 电流有力的作用的是B而不是H, 磁学中H仅 是一个辅助量, 相当于电学中的D,由于历史
M
dL
I
dt
dL Mdt
dL垂直于磁矩和磁场构成的平面，在虚线的圆周上， 绕磁场转动。
7
因此抗磁质中
B
B0
B
B0
这是抗磁性的重要表现。
(2)顺磁质：
pm Δpm pm 0 称为取向磁化。
分子的固有磁矩pm产生的附加磁场B´的方向总是 与外磁场Bo的方向相同, 因此顺磁质中
求解思路
选高斯面
（2）由
求 （3）由
（2）由
D dS
s
q0
（S内）
求
D E
D
（3）由
0 r
H dl l
I o内
H
B 0rH 求 B
求E
24
有磁介质时的磁场课件
磁场强度的计算公式
磁场强度的单位和物理意义
不同类型磁介质的磁场计算实例
铁氧体的磁导率与磁场强度的关系 硅钢片的磁导率与磁场强度的关系 空气的磁导率与磁场强度的关系
磁场计算中的注意事项
磁介质的磁导率是变化的，需要 考虑不同磁介质对磁场的影响。
磁场强度与距离有关，需要考虑 不同距离对磁场的影响。
磁场强度与电流有关，需要考虑 不同电流对磁场的影响。
变压器
利用磁介质可以制造变压器，实 现电能和磁能的转换。
电机
利用磁介质可以制造电机，实现 电能和机械能的转换。
磁介质在磁场中的局限性
温度稳定性差
磁介质的磁性能容易受到温度的影响，稳定性较 差。
机械强度低
磁介质在机械强度方面较低，容易受到外力的影 响。
成本较高
一些高性能的磁介质成本较高，价格较贵。
05
磁介质的物理性质
磁化
在磁场作用下，磁介质会 发生磁化现象，即产生磁 畴和磁矩。
磁滞
磁介质在交变磁场作用下 会产生滞后现象，即磁滞 。
退磁
当磁场减弱或消失时，磁 介质会失去磁性，即发生 退磁现象。
03
有磁介质时的磁场计算方 法
磁介质的磁场计算公式
01
磁介质的磁化强度矢量
02
磁介质的磁导率
03
04
07
参考文献及致谢
参考文献
教科书
《电磁学》
期刊论文
《磁介质在磁场中的行为研究》
网络资源
各类在线教育平台关于磁场和磁介质的教学视频
致谢
对指导教师表示衷心感谢，感谢他们在 课程设计、内容讲解和答疑解惑方面给
予的大力帮助。
对参与课件制作和资料整理的同学表示 感谢，感谢他们的辛勤付出和团队协作
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磁介质对磁场的影响
磁介质指的是对磁场具有一定响应能力的物质。
与真空相比，磁介质
对磁场的影响一般可以分为增强磁场、减弱磁场和改变磁场方向等方面。
首先，磁介质可以增强磁场。
当一个磁介质置于外磁场中时，磁介质
内部的微观磁性小区域会发生磁矩的重新排列，从而产生新的磁场。
这些
磁矩的重新排列，使得磁场在磁介质内部的分布不再均匀，产生了一种微
观的磁化强度。
这种磁化强度使得磁场在磁介质中的分布比外磁场强，并
且沿磁介质内磁化强度的方向。
因此，磁介质可以增强磁场的强度。
其次，磁介质可以减弱磁场。
当一个磁介质取出磁场中时，磁介质里
的微观磁性小区域的磁矩被强磁场重新排列时，可能由于各种原因（如晶
体结构或化学性质）而不能完全恢复。
这种情况下，磁介质会保留一部分
磁矩，这部分磁矩产生的磁场与原磁场相反。
这样，磁介质减弱了外磁场，降低了磁场的强度。
此外，磁介质还可以改变磁场的方向。
当一个磁介质置于外磁场中时，磁介质内的微观磁性小区域的磁矩会发生重新排列，产生一个磁化强度。
这种磁化强度会改变磁场线的方向。
例如，当外磁场指向北极时，磁介质
内的磁化强度可能指向南极。
因此，磁介质可以改变磁场线的方向。
除了以上三个方面的影响外，磁介质还会对磁场的参数产生影响，如
改变磁场的磁导率、磁化强度等。
其中，磁导率是磁介质相对于真空的磁
场传导性能。
磁介质的磁导率可以比真空的磁导率大或小，因此可以改变
磁场的传导能力。
总结起来，磁介质对磁场的影响主要包括增强磁场、减弱磁场、改变
磁场方向以及改变磁场参数等方面。
这些影响是由磁介质微观磁性小区域
的磁矩重新排列产生的。
这种磁矩的重新排列会引起磁介质内磁化强度的变化，从而影响磁场的强度、方向和参数。
这些影响在磁学领域和相关应用中具有重要意义。