磁介质(Magnetic materials).pdfVIP

第五章　磁介质(Magnetic materials) 第五章　磁介质(Magnetic materials) 5.1　磁化(Magnetization) • 物质按磁化性质分类： 将物质置于磁场中，物质中的磁场与外界磁场相比较，改变的情形有不同。 • 抗磁性(diamagnetic): 物质内的磁场小于外界磁场。若抗磁性的棒置于通电螺线管(solenoid)中， 螺线管两端的磁场略有减小。将抗磁性物质置于强的非均匀磁场(strong non-uniform fields) 中，会受到弱的排斥力。物质中的原子没有固有磁矩 (permanent magnetic dipole moments) ，在外磁场中就表现出抗磁性。 • 顺磁性(paramagnetic): 与抗磁性相反。顺磁性物质使螺线管的磁场略有增强；在强的非均匀磁 场中受到弱的吸引力；原子有固有磁矩。 5 抗磁性物质和顺磁性物质对磁场的改变只 1/10 。 • 铁磁性(ferromagnetic): 铁磁性物质可使磁场增强数百倍；在强的非均匀磁场中受到很强的吸引 力。物质中的原子整齐排列，形成很强的磁场。铁(iron)、钴(cobalt)、镍 (nickel)和某些合金(alloys)是铁磁性物质。 • 磁化强度(magnetization) ： 设物质中的原子在外磁场中磁化后的磁矩为m 。对大量原子的磁矩取平均， 其平均值记为 m  。 定义：磁化强度为单位体积中的原子磁矩的矢量和。 M =N m  。 (5.1) 其中， 为单位体积中的原子数。磁化强度是描述物质磁化性质的量。 5.1.5　抗磁性(Diamagnetism) (了解) • 原子中的电子固有磁矩为零，在外磁场(applied magnetic field) 中获得与外场 反向的诱导磁偶极矩(induced magnetic dipole moment) 。 • 原子中电子轨道运动的磁矩(magnetic moment of the orbital mition of the electrons in an atom) ：原子中有若干个电子。第i 个电子绕原子核在半径 为r 的圆轨道上以速度v 运动。等效电流(equivalent current)为 i i ev i I = 2 r i 等效电流环产生的磁偶极矩的大小为 99 5.1　磁化(Magnetization) 2 evi 2 e 1 e m =I r = r = v r = L i i 2 r i 2 i i 2 m i . i e 2 其中， L =m  r 是第 i 个电子的角动量(angular momentum) ， i 为 i e i i 其角速度，me　是电子的