第十四章

磁場中的磁介質

MediuminMagneticField本章主要內容§14-1

磁介質對磁場的影響§14-2

原子的磁矩§14-3

磁介質的磁化§14-4

的環路定理§14-5

鐵磁質第十四章磁場中的磁介質磁介質是所有實物物質的統稱。物質由帶電粒子（分子、原子）組成，原子中存在運動電荷，它們會受到磁場的作用。因此，磁場和磁介質會產生相互作用。磁場和磁介質的相互作用相似于電場和電介質的相互作用，研究方法也是類似的。電介質：極化束縛電荷極化強度電位移

磁介質：磁化束縛電流磁化強度磁場強度§14-1磁介質對磁場的影響

InfluenceofaMagneticMediumexertingonMagneticField

磁介質的分類如氧、鋁、鎢、鉑、鉻等如氮、水、銅、銀、金、鉍等

磁介質對磁場的影響相對磁導率:

實驗發現：有、無磁介質的螺線管內磁感應強度

B

和

B0不相等，但它們的比值表征磁介質本身的性質。如鐵、鈷、鎳等強磁介質弱磁介質順磁質抗磁質鐵磁質

磁化電流與附加磁場磁化在宏觀上表現為：磁介質表面產生一種束縛在介質內部的等效電流——磁化（面）電流，或束縛（面）電流。

（附加磁場）（外磁場）總磁場：§14-2原子的磁矩

AtomicMagneticMoment總之，原子中每一個電子的運動（包括自旋）都產生一個磁矩，它的方向總是與電子的角動量反向。

原子中電子的磁矩軌道角動量電子繞原子核作圓周運動，等效于有圓電流，有磁矩：自旋磁矩自旋角動量軌道磁矩由原子組成的分子，其中所有的電子磁矩的矢量和構成了分子的固有磁矩。（電子和核的自旋磁矩可忽略）

分子固有磁矩正常情況下，固有磁矩為零的分子組成的物質就是抗磁質。固有磁矩不為零的分子組成的物質就是順磁質。鐵磁質是順磁質的一種特例。固有磁矩在外磁場中，會受到磁場的力矩作用：§14-3磁介質的磁化

MagnetizationofMagneticMedia

感生磁矩1.磁化的微觀機制在外磁場作用下，電子的軌道運動和自旋運動都會發生變化，變化的結果是這個電子在磁場的反方向產生一個附加磁矩

。（是物質本身抵抗被磁化的一種屬性）每個電子的附加磁矩的總和，就構成了分子在被磁化時的感生磁矩。感生磁矩的方向總是與磁場方向相反。不論是抗磁質還是順磁質，感生磁矩是普遍存在的。外磁場

感生磁矩

抗磁質的磁化抗磁質分子的固有磁矩等于零。無外磁場時：宏觀不顯磁性。有外磁場時：在外磁場作用下，產生感生磁矩。附加磁場分子感生磁矩在宏觀上形成束縛電流，它產生附加磁場。有序排列的分子磁矩，在宏觀上形成束縛電流，它產生附加磁場，

順磁質的磁化

固有磁矩外磁場附加磁場無外磁場時：分子固有磁矩無規則排列。宏觀上不顯磁性。有外磁場時：分子固有磁矩在磁場作用下向磁場方向偏轉。（無序

有序）順磁質分子的固有磁矩不為零。說明：

抗磁效應普遍存在。順磁質中也有，只是順磁質的磁化效應大于抗磁效應，宏觀就表現為順磁性。

鐵磁質的磁化機制類似于順磁質。鐵磁質中存在一種天然磁化單元——磁疇（在一個微觀較大的區域里分子固有磁矩同向排列）。在外磁場的作用使磁疇的排列趨向于磁場方向，由于有序性很強，宏觀上表現強磁化。

磁化強度在磁介質中任取一宏觀小、微觀大的體積，設表示內所有分子磁矩（感生、固有）的矢量和，

則磁化強度定義為：

理論上可以證明：

束縛面電流密度與磁化強度的關系為：

實驗證明：

均勻、各向同性的弱磁介質被磁化時，有，或

磁化場強度的環流等于與回路相套的束縛電流的電流強度：§14-4H

的環路定理

CircuitalTheoremforH把安培環路定理應用到有磁介質的情況中，有引入磁場強度得的環路定理于是有定理：沿任一閉合路徑磁場強度的環路積分等于與該閉合路徑相套的自由電流的代數和。自由電流束縛電流對均勻、各向同性的磁介質：磁導率：í

磁場強度是一個輔助量，它本身無物理意義。與類似í

利用的環路定理可以在有對稱性的情況下，求出；進而求出的分布（均勻、各向同性介質）。[例1]計算均勻密繞、充滿磁導率為mr的均勻各向同性磁介質的環形螺線管內部的磁場強度、磁感應強度、介質的磁化強度和磁化面電流密度。已知傳到電流為I

，單位長度繞有線圈

n

匝。解：因介質充滿環體，磁場（和）的分布同無磁介質時相同。取與環同心的回路

L，利用的環路定理，有如果磁介質為順磁質，，如果磁介質為抗磁質，，表示；表示。利用，解得（方向如圖所示，的方向與相同）§14-5鐵磁質

FerromagneticMaterial軟磁材料?。冭F、硅鋼、坡莫合金等）硬磁材料大（碳鋼、鎢鋼、鋁鎳鈷合金等）

鐵磁質的磁化特性—傳導電流飽和起始磁化

磁滯現象(B的變化總是落后H的變化的現象)—剩磁—矯頑力變壓器鐵芯磁記錄、永磁體S’SORCC’R’磁滯回線鐵磁質在交變磁場中被磁化時，由于內部分子（磁疇）的反復運動，引起鐵心發熱而帶來能量的損耗。它是由磁滯現象引起的。

居里點當