《电磁学》第33章磁介质.pptx

磁介质;物质的磁性;1.抗磁效应（diamagneticeffect）

——原子轨道磁矩对磁场的响应(P257);由此解出

电子形成的轨道电流为

电子的轨道磁矩为;有外磁场时，电子的速度将发生变化：（电子感应加速器）

此时电子的运动方程为

;电子的轨道磁矩为

磁场引起电子轨道磁矩的改变量

;2.磁介质的磁化

(1)抗磁质（diamagneticmaterials）

有些介质，整个原子或分子的总磁矩为零.在外磁场的作用下，每个轨道电子都将出现与外磁场方向相反的附加磁矩△m，于是，所有原子或分子都显示出与外场反向的净磁矩m.;分子磁矩处于这个方向时，势能不是最小值，它们为什么不转动到势能最小的方向？;;由于分子中每个轨道电子都会出现与外磁场反向的附加磁矩，因此顺磁质在外磁场作用下，也显示出一定的抗磁效应，但通常情况下，每个分子的反向附加磁矩△m要比其固有磁矩m小得多，因而抗磁性被顺磁性掩盖了.;(3)铁磁质（ferromagneticmaterials）(P602);磁畴(domain)结构;MagneticdomainwallofCo-Ptmultilayersurface;有外磁场B0时，与B0方向一致或接近的磁畴体积扩大，这类物质开始显示出宏观磁性.

当外磁场B0达到一定值时，所有原子或分子磁矩的取向将达到完全一致，于是进入“饱和磁化”状态.;铁磁质的一个最重要的性质:

是当温度降到某个临界温度（相变温度）TC以下时，即使没有外磁场的作用，也会进入“自发磁化”状态，此时其内部磁畴的取向变得高度一致而表现出宏观磁性.

;4.磁化强度和磁化电流（P235）;分子电流磁矩;在介质内取任一曲面S，其边界为L,

求通过该曲面的电流.显然，只有与边界L连环的那些分子才对通过S的电流有贡献.;在边界上取线元矢量dl，并以面积元△S矢量为底作一小柱体,dl与△S的夹角为q，由于单位体积内的分子数为n，因此与dl连环的电流为

(*);与曲面S的整个边界L连环的总磁化电流就是

设介质内部磁化电流密度为Jm,则通过任意曲面的总磁化电流是

便得到该点的磁化电流密度：;如果介质均匀磁化，则▽×M=0,介质内部的磁化电流密度Jm处处为零；但是对于非均匀磁化的介质，其内部将有Jm分布.;介质表面的磁化电流;在介质表面取一矩形回路，长△l，高h→0，设介质在该处的磁化强度为M，于是由(*)，有;5．磁化电流产生的磁场（P239）;[例]无限长均匀介质圆柱磁化强度为M，被其表面的通电螺线管磁化，螺线管单位长度的匝数为n，其中通以强度为If的传导电流，求其内的磁感应强度（P239）

[解]传导电流If在轴上任一点P的磁感应强度

;内部的磁化电流密度Jm=▽×M=0，而表面磁化电流密度——沿介质圆柱表面纵向单位长度的磁化电流为im=M，这电流分布就好像另一个密绕的“螺线管”.

根据上式的结果，它在轴上P点产生的磁感应强度为;因此，P点的总磁感应强度为

于是介质柱内任何一点上的总磁感应强度为

如果能够求出磁化强度M，就可以求出总磁场B.;6．磁场强度（教材P240）;引入一个辅助场量——磁场强度H（magneticintensity），定义为

得关于磁场强度H的安培环路定理：;是稳恒情况下，磁场安培环路定理的两种表示形式，它们的微分形式分别是

在有介质存在的情况下，磁场的“高斯定理”仍然是

;在均匀磁化的无限大磁介质中挖去一半径为r高度为h的圆柱形空穴，其轴平行于磁化强度矢量M，试证明：

1）对细长空穴(hr)，空穴中点的H与磁介质中的H相等；

2）对于扁平空穴(hr)，空穴中点的B与磁介质中的B相等。;7.介质的磁化规律（教材P584）;顺磁质和抗磁质的磁化规律;顺磁质和抗磁质的磁化规律;一些顺磁质和抗磁质在室温下的磁化率.;由定义H=B/m0-M，得到上述两类各向同性线性介质内部，总磁感应强度B与磁场强度H的关系：;由于顺磁质的cm0，故其相对磁导率mr1；

虽然抗磁质的cm0，但一般的抗磁质cm的绝对值是远小于1的，因而其相对磁导率mr很接近于1的.

因此，各向同性的线性磁介质内部的每一点上，磁感应强度B正比于磁场强度H，而且两者有相同的取向.

在真空中，cm=0，M=0，mr=1，因此;

比较：

电介质P与磁介质M的