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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,
