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§4-2 磁介质（一）——分子电流观点 (研究方法与电介质类比） 磁化电流与传导电流 传导电流 载流子的定向流动，是电荷迁移的结果，产生焦耳热，产生磁场，遵从电流产生磁场规律 磁化电流 磁介质受到磁场作用后被磁化的后果，是大量分子电流叠加形成在宏观范围内流动的电流，是大量分子电流统计平均的宏观效果 相同之处：同样可以产生磁场，遵从电流产生磁场规律 不同之处：电子都被限制在分子范围内运动，与电荷宏观迁移引起的传导电流不同；分子电流运行无阻力，即无热效应 不与S相交——A 整个为S所切割，即分子电流与S相交两次——B 被L穿过的分子电流，即与S相交一次——C 证明： 在介质表面和里面附近取闭合回路 穿过回路的表面磁化电流 * * 磁场 磁介质 磁化 后果影响外场 场对介质的作用和介质的磁化互相影响、互相制约 研究方法 磁荷观点 分子电流观点 在外磁场的作用下，原来没有磁性的物质，变得具有 磁性，简称磁化。磁介质被磁化后，会产生附加磁 场，从而改变原来空间磁场的分布 磁性、磁介质、磁化 磁性：吸铁、钴、镍 物质的基本属性之一，即物质的磁学特性 吸铁石——天然磁体——具有强磁性 多数物质一般情况下没有明显的磁性 磁介质（magnetic medium） 对磁场有一定响应,并能反过来影响磁场的物质 一般物质在较强磁场的作用下都显示出一定程度的磁 性，即都能对磁场的作用有所响应，所以都是磁介质 磁化（magnetization） 2.1 磁介质的磁化 铁芯对电磁感应产生的影响 ——使线圈中的磁通量大大增加。 分子电流假说：磁介质的“分子”相当于一个环形电流，是电荷的某种运动形成的，它没有像导体中电流所受的阻力，分子的环形电流具有磁矩——分子磁矩，在外磁场的作用下可以自由地改变方向 磁介质棒在外磁场中的磁化 磁化的微观机制与宏观效果（分子电流观） 各向同性的磁介质只有介质表 面处分子电流未被抵销，形 成磁化电流 介质对磁场作用的响应——产 生磁化电流 磁化电流不能传导，束缚在介 质表面，也叫束缚电流。 它也能产生磁场，满足毕奥-萨 伐尔定律，可以产生附加场B’ 附加场反过来要影响原来空间 的磁场分布 束缚电流产生的附加磁场 铁芯内的磁感应强度 比没有铁芯时的磁感应强度大 2.2 磁化强度矢量M （1）定义 为了描述磁介质的磁化状态（磁化方向和强 度），引入磁化强度矢量M的概念 磁化程度越高，矢量和的值也越大 M:单位体积内分子磁矩的矢量和 磁化后在介质内部任取一宏观体积元，体积元内的分子磁矩的矢量和 未磁化时 磁化时 （2）磁化电流的分布与磁化强度的关系 磁化强度矢量M沿任意闭合回路L的积分等于通过以L为周界的曲面S的磁化电流的代数和，即 通过以L为界,S面内全部分子电流的代数和 证明 把每一个宏观体积内的分子看成是完全一样的 电流环即用平均分子磁矩代替每一个分子的真实磁矩 设单位体积内的分子环流数为n，则单位体 积内分子磁矩总和为 设想在磁介质中划出任意一宏观面S来考察：令 其周界线为L，则介质中的分子环流分为三类： A与B对穿过S面总电流无贡献，只有C有贡献 在L上取一线元，以dl为轴线，a为底面，作一圆柱体 体积为ΔV=adlcosθ，凡是中心处在ΔV内的分子环流都为dl所穿过，ΔV内共有分子数 这N个分子对穿过以L为边界的面S的电流的总贡献： 沿闭合回路L积分得普遍关系 M与介质表面磁化电流密度的关系 磁化电流 表面磁化电流密度:单位长度上的表面磁化电流(线密度) 即 M=0 bc、da l *