磁场中的电介质9.

1X.SUN第9章磁场中的磁介质电磁学（第三册）2§9.1磁介质对磁场的影响§9.2原子的磁矩§9.3磁介质的磁化§9.4H的环路定理§9.5铁磁质§9.6简单磁路目录3§9.1磁介质对磁场的影响0BBr＝r—相对磁导率顺磁质抗磁质铁磁质1r1r1r4抗磁质（例如铜）1100.115r顺磁质（例如铝）11065.115r铁磁质（铁、钴、镍及其合金，铁氧体）1r且与B0有关坡莫合金31052107纯铁硅钢5101r1r工程上取5§9.2原子的磁矩rverml221、电子的轨道磁矩Lmemel22、电子自旋磁矩Smemes22相对论效应Lmevrmmeeee22zL-e,rml轨道磁矩轨道角动量mevS:自旋角动量L:轨道角动量63、磁矩的量子化角动量是量子化的，其取值只能是普朗克常数的整数或半奇数倍。sJ1005.134磁矩(轨道、自旋磁矩)和角动量成正比，因此，磁矩也是量子化的。J/T241027.92eBmem电子磁矩的取值，等于玻尔磁子的整数倍。75、分子的磁矩4、原子核的磁矩等于核磁子的整数倍原子核的磁矩可以忽略。pme2eme2核磁子玻尔磁子分子磁矩：所有电子的轨道磁矩和自旋磁矩以及核的自旋磁矩的矢量和经典电磁学：用圆电流等效固有磁矩－“分子电流模型”SISIm81、顺磁介质§9.3磁介质的磁化分子具有固有磁矩(分子磁矩不为零)固有磁矩趋向外磁场方向表面出现束缚(磁化)电流加强磁场jB0B一、磁化的机制BmM92、抗磁介质但是，电子磁矩在外磁场力矩作用下进动产生和外磁场反向的感生磁矩。分子固有磁矩(电子轨道、自旋磁矩的矢量和）为零。出现反向的表面束缚电流减弱磁场j0BB10感生磁矩的解释—磁矩进动LMB-eppMBpL-epBmMLMp感生磁矩和外磁场反向，减弱磁场。m11但感生磁矩固有磁矩所以，顺磁介质的抗磁性被顺磁性掩盖。顺磁介质也有抗磁性。3、铁磁质电子自旋磁矩自发平行排列，形成磁性很强的磁化区域—“磁畴”，强磁场。12二、磁化强度矢量VmMiiV0lim各向同性线性介质（顺磁、抗磁、线性区域的铁磁介质）BMrr01—描述介质磁化的程度实验证明131、束缚电流面密度MLSjLSMSLj总磁矩：Mj束缚电流面密度：三、束缚电流的计算14nMjˆnˆ—表面外法线单位矢量MSjnˆ考虑束缚电流的方向：束缚电流面密度：15与dl铰链（套住）的束缚电流lMIdd2、束缚电流体密度Mld16ilanI)cosd(d2证明：Mlda凡中心在斜柱体内的束缚电流都与dl铰链cosdcoslMdlnmcosd)(2lianlMIdd17L包围的总束缚电流：LLlMIIdd010BMJrr【例】均匀磁场均匀介质束缚电流体密度：MJSJSMlMISSLddd均匀磁场中均匀介质无体束缚电流。LMSld18§9.4H的环路定理无磁介质时内）（LLIrBint00d有磁介质时)'(dintint00IIrBlMId')d(dint00rMIrBint00d)(IrMB或19定义为磁场强度MBH0int0dIrH则表明：磁场强度矢量的环流和传导电流I有关，而在形式上与磁介质的磁性无关。其单位在国际单位制中是A/m.int00d)(IrMB磁介质中的安培环路定理：磁场强度沿任意闭合路径的线积分等于穿过该路径的所有传导电流的代数和，而与磁化电流无关。有磁介质时的安培环路定理20MBH0MHB00实验证明：各向同性线性介质BMrr01HHBr0相对磁导率磁导率值得注意：为研究介质中的磁场提供方便而不是反映磁场性质的基本物理量，才是反映磁场性质的基本物理量。HB21有磁介质时计算磁场的分布：内cLIlHdH（对称性分析)BMrr01M教材P297－298例9.1,9.2BrBH0束缚电流nMjˆMJ22静电场和静磁场的比较静电场静磁场ttnnEEDD2121ttnnHHBB2121cLcinLSSinJHEBDIlHlESBqSD00d0d0dd0023§9.5铁磁介质1、基本性质：高值、非线性、磁滞性2、磁化规律—B与H间的关系05101520磁强计磁强计ARIH=NI2RB24（1）起始磁化曲线H(I)0B，rrIrM饱和r-HB-H起始磁化曲线HBr0磁导率与H有关rBH0非线性饱和性25在一个循环磁化过程中，单位体积磁滞损耗的能量与磁滞回线的面积成正比。（2）磁滞回线26（3）铁磁体分类软磁材料：磁滞损耗小，交变磁场中的铁芯。矩磁材料：“记忆”元件。硬磁材料：矫顽力和剩磁大，永磁体。273、铁磁介质磁化机理磁畴（Magneticdomain）：电子自旋磁矩自发平行排列形成自发磁化区域，10-12～10-8m3，含1017～1021个原子，磁化强度非常大。磁滞的解释：掺杂、内应力、耗散。“畴壁位移”和“磁矩取向”过程不可逆。磁致伸缩：畴壁位移和磁矩取向，改变晶格间距（体积）。居里点：温度TTC磁畴瓦解、铁磁质顺磁质。【演示实验】居里点【演示实验】巴克豪森效应28简单磁路：磁场基本集中在铁芯内部，忽略漏磁。由铁芯（磁隙）构成磁力线的通路－磁路。IB0BS0C教材p307例9.3