大學(xué)物理課件：磁場中的磁介質(zhì)

7.8.1磁介質(zhì)及磁化強(qiáng)度1.磁介質(zhì)：能夠影響磁場的物質(zhì)為磁介質(zhì)。由于磁性是物質(zhì)最基本的屬性之一，故各種物質(zhì)都是磁介質(zhì)，但具有不同程度的磁性。絕大多數(shù)物質(zhì)的磁性較弱，少數(shù)物質(zhì)有顯著的磁性?？捎糜懻撾娊橘|(zhì)類似方法研究磁介質(zhì)對磁場的影響，以及場量之間的關(guān)系。磁介質(zhì)的磁化：磁介質(zhì)放入磁場中會(huì)產(chǎn)生附加磁場，使原磁場發(fā)生變化，該現(xiàn)象稱為磁介質(zhì)的磁化；

磁場中的磁介質(zhì)a.順磁質(zhì)：在外場中呈現(xiàn)微弱磁性，附加磁場與外場同向，大多數(shù)物質(zhì)屬于此類，如鋁、氧、錳等——弱磁質(zhì)；注意：附加磁場與磁介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)；磁介質(zhì)的分類：介質(zhì)磁化后附加磁感應(yīng)強(qiáng)度真空中磁感應(yīng)強(qiáng)度磁介質(zhì)中總磁感應(yīng)強(qiáng)度b.抗磁質(zhì)：處在外場中呈現(xiàn)微弱磁性，附加磁場與外場反向，如銅、鉍、氫等——弱磁質(zhì)；c.鐵磁質(zhì)：處在外場中呈現(xiàn)很強(qiáng)的磁性，附加磁場與外場同向，如鐵、鈷、鎳等——強(qiáng)磁質(zhì)；磁介質(zhì)的微觀機(jī)理：a.順磁質(zhì)：其分子電流對應(yīng)磁矩，無外場時(shí)由于熱運(yùn)動(dòng)，分子電流取向不規(guī)則，對外不顯磁性；分子電流受外場影響時(shí)，其磁矩轉(zhuǎn)向外場方向，產(chǎn)生沿外場方向的附加磁場；－－分子電流取向磁化，呈現(xiàn)順磁性；b.抗磁質(zhì)：無外場時(shí)，其分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)使得分子電流為零，對外不顯磁性；有外場時(shí)，抗磁質(zhì)分子產(chǎn)生感應(yīng)電流，直到外場撤消引起反向感應(yīng)電流與其抵消，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場總是與外場方向相反，故抗磁質(zhì)產(chǎn)生的附加磁場與外場方向相反，分子產(chǎn)生感應(yīng)電流，呈現(xiàn)抗磁性；無外磁場順磁質(zhì)的磁化分子圓電流和磁矩:有外磁場2.磁化強(qiáng)度分子磁矩的矢量和體積元單位（安/米）抗磁質(zhì)內(nèi)磁場:順磁質(zhì)內(nèi)磁場:意義：磁介質(zhì)中單位體積內(nèi)分子的合磁矩.定義：磁介質(zhì)的磁化強(qiáng)度等于單位體積內(nèi)的分子磁矩的矢量和，表示為：一般情況下，磁介質(zhì)中任一點(diǎn)的磁場為兩部分：傳導(dǎo)電流產(chǎn)生的磁場與分子電流產(chǎn)生的磁場，可表示為：故將安培環(huán)路定理應(yīng)用于磁介質(zhì)中的磁場可得：(1)(2)其中：閉合回路包圍的傳導(dǎo)電流代數(shù)和；閉合回路包圍的分子電流代數(shù)和；7.8.2磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理磁場強(qiáng)度輔助矢量：通常分子電流分布復(fù)雜，不易事先給定，故為簡化計(jì)算，希望上式不出現(xiàn)分子電流項(xiàng)。引入一個(gè)輔助矢量可解決該問題：磁場強(qiáng)度：

(3)注意：1.磁場強(qiáng)度是描述、計(jì)算磁場的輔助物理量；2.上式揭示了磁場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁化強(qiáng)度三者的普遍關(guān)系，定理：磁場強(qiáng)度沿任何閉合回路的線積分，等于該回路所包圍的傳導(dǎo)電流的代數(shù)和，此即磁介質(zhì)中的安培環(huán)路定理。于是可得：

(4)相對磁導(dǎo)率：磁導(dǎo)率：(5)(6)各向同性磁介質(zhì)：（磁化率）三者的普遍關(guān)系：總之：引入可使磁介質(zhì)中求解磁場的問題簡化，特別是具有一定對稱性的問題。此時(shí)可以不涉及分子電流而僅與傳導(dǎo)電流有關(guān)。由定理求出后再求。順磁質(zhì)（非常數(shù)）抗磁質(zhì)鐵磁質(zhì)對于相對磁導(dǎo)率：(7)鐵磁質(zhì)應(yīng)用廣泛，但其磁性較復(fù)雜，其特點(diǎn)如下：1.磁疇取向磁化產(chǎn)生較大的附加磁場；2.相對磁導(dǎo)率可以較大，且是磁場強(qiáng)度的函數(shù)；3.磁感強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度是非線性關(guān)