大學物理課件：磁場中的磁介質(zhì)

7.8.1磁介質(zhì)及磁化強度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，以及場量之間的關系。磁介質(zhì)的磁化：磁介質(zhì)放入磁場中會產(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；磁介質(zhì)的分類：介質(zhì)磁化后附加磁感應強度真空中磁感應強度磁介質(zhì)中總磁感應強度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)很強的磁性，附加磁場與外場同向，如鐵、鈷、鎳等——強磁質(zhì)；磁介質(zhì)的微觀機理：a.順磁質(zhì)：其分子電流對應磁矩，無外場時由于熱運動，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，其磁矩轉向外場方向，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，其分子內(nèi)部結構使得分子電流為零，對外不顯磁性；有外場時，抗磁質(zhì)分子產(chǎn)生感應電流，直到外場撤消引起反向感應電流與其抵消，感應電流產(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)中任一點的磁場為兩部分：傳導電流產(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)路定理磁場強度輔助矢量：通常分子電流分布復雜，不易事先給定，故為簡化計算，希望上式不出現(xiàn)分子電流項。引入一個輔助矢量可解決該問題：磁場強度：

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

(4)相對磁導率：磁導率：(5)(6)各向同性磁介質(zhì)：（磁化率）三者的普遍關系：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。此時可以不涉及分子電流而僅與傳導電流有關。由定理求出后再求。順磁質(zhì)（非常數(shù)）抗磁質(zhì)鐵磁質(zhì)對于相對磁導率：(7)鐵磁質(zhì)應用廣泛，但其磁性較復雜，其特點如下：1.磁疇取向磁化產(chǎn)生較大的附加磁場；2.相對磁導率可以較大，且是磁場強度的函數(shù)；3.磁感強度與磁場強度是非線性關