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1、二.顺磁质和抗磁质磁化的微观机制,分子电流所对应的磁矩在外磁场中的行为决定磁介质的特性。,1.原子中电子参与两种运动:自旋及绕核的 轨道运动,对 应有轨道磁矩和自旋磁矩。,用等效的分子电流的磁效应来表示各个电子对外界磁效应的总合,称为分子电流、分子的固有磁矩。,在外电场B0作用下:,结论:无论与 B0 同向,还是反向, 总是与 B0同 向,导致 pm 总与B0 反向,在理论上可以证 明当 与 B0 成任意角时, 总是与 B0的方 向一致,从而导致 pm总是与 B0方向相反。,2.由于顺磁质和抗磁质电结构不同,导致它们产生磁效应的 根源不同。,磁介质的电结构:,(1)分子中,各电子的磁矩不完全抵
2、消,整个分 子具有磁矩 Pm,(2)分子中,各电子的磁矩完全抵消,整个分 子不具有磁矩,即Pm=0,构成顺磁质的分子为(1)类分子; 抗磁质的分子为(2)类分子。,两种磁介质磁效应的来源:,顺磁质:每个分子都有固有磁矩,在无B0时,由于分子 磁矩取向的无规则,所以 介质处于未 磁化状态,在有外磁场时,每个 将受到一力 矩作用,其趋势使各个 转到外磁场方向上 去,在一定程度上沿B0排列起来。 此种介质: 可以忽略,所以,顺 磁 质 的 磁 化,说明,外磁场B0与磁介质相互作用,使其 处于特殊状态能产生新的磁矩,或 者说附加的磁场B, 这过程为磁化。,抗 磁 质 的 磁 化,四.束缚电流:在均匀外
3、磁场中,各向同性均匀的 磁介质被磁化,未被抵消的分子电 流沿着柱面流动,称为磁化面电流,三 .磁化强度:描述磁介质被磁化强弱的物理量,设 js 为圆柱形磁介质表面上“每单位长度的分子面电流”。 (称分子表面电流的线密度),S为磁介质的截面,l为所 选取的一段磁介质的长度,说明:一般情况下,分子电流线密度的大小等于磁化强度的切向分量。,五. 磁化强度的环流,在均匀外磁场中, 各向同性顺磁质均匀的 被磁化。,磁化强度沿任一回路的环流,等于穿过此回路的分子电流 IS的代数和.,其中:B为总场强; I为传导电流; Is分子电流,1. 有介质存在时的安培环路定理,6.15 磁介质的磁场 磁场强度,定义磁
4、场强度 则有:,表述:沿任一闭合路径磁场强度的环流等于该闭合路径 所包围的传导电流的代数和。,说明:H 的环流仅与传导电流I有关,与介质无关。(当I相 同时,尽管介质不同,H 在同一点上也不相同, 然而环流却相同。因此可以求场量H,就象求D 那样。,2. 磁场强度、极化强度、磁感应强度之间的关系,实验证明:对于各向同性介质,磁导率,例题1:长直螺旋管内充满相对磁导率为 r 均匀磁介质。 设励磁电流I 0,单位长度上的匝数为 n 。 求:管内的磁感应强度和磁介质表面的面束缚电流密度。,解:因管外磁场为零,取如图所示安培回路,例题2:长直单芯电缆的芯是一根半径为R 的金属导体,它与外壁之间充满相对磁导率为r均匀磁介质,电流从芯流过再沿外壁流回。求:介质中磁场分布及与导体相邻的介质表面的束缚电流。,方向沿圆的切线方向,方向与轴平行,磁介质内表面的总束缚电流:,解:,半径为R 的磁介质球被均匀磁化,磁化强度为M,,求:球心处的B 和H 。,弧宽度: dl = R d,面束缚电流密度: js = Mt = Msin,例题3:,面束缚电流强度:dIs= js dl=MRsind,球心处磁场:,解:设磁化沿Z 轴方向,如图,在球面上取一半径为 r宽为dl 的圆环,则其半径 :r = R sin,由,得,所以,