(电磁学06)物质的磁性.pptVIP

* §15-1 磁介质对磁场的影响 放入磁场中的物质，通称磁介质。 由于磁介质分子中的分子电流具有分子磁矩， 磁介质的特点： 磁介质： 若把磁介质放入磁场中，就会使原磁场起变化。 实验表明： 称相对磁导率 磁介质内部总磁场得到加强—顺磁质。 磁介质内部总磁场得到削弱—抗磁质。 强磁性物质—铁磁质。见附表15。1（P128页） 而磁介质中为什么会有上述情况，则须了解其内部的微观结构。 （1）顺磁质 在有些磁介质中，磁分子中的原子磁矩矢量耦合后具有一定的值，即具有分子的固有磁矩 ， 但由于各分子磁矩 取向杂乱无章，即 ，宏观上不显示有磁性。 （2）抗磁质 在另一些磁介质中，磁分子中的原子磁矩矢量耦合后为零，即无分子的固有磁矩 ， 于是在宏观上也不显示有磁性。 1、加外磁场后 （1）顺磁质 在外磁场的 作用下，各磁分子的固有磁矩 受到磁力矩 的作用，都力图转到 的方向，这样由分子磁矩所产生的附加磁场 就与 的方向相同，于是磁介质内部总的 就得到加强。 顺磁效应 在外磁场的作用下，抗磁质中的电子附加磁矩 总是与 的方向相反，因此这附加磁矩所产生的附加磁场 的方向也总是与 方向相反，这时在抗磁质中的总磁场为： 抗磁效应 （2）抗磁质 上述： 顺磁质 抗磁质 通称弱磁性物质 也就是说，其所产生的附加磁场很小，约为： 以上是从微观角度来讨论不同的磁性物质所出现的不同情况。而从宏观上看，磁介质放入磁场中，在介质的表面上会出现电流，此现象称为磁化。 由于通以电流 后，使在管内的磁介质中产生一均匀磁场 而 使得磁介质中的分子磁矩都规则排列，在磁介质内部的任意位置处，分子电流成对出现，且方向相反，相互抵消，而在截面边缘，分子电流彼此加强，形成与截面边缘重合的圆电流，此出现在介质表面的这种电流称为： 一无限长载流螺线管内冲满均匀磁介质 §15-2 磁介质的磁化 （安培表面电流） 磁化电流 说明： 磁化电流是分子电流因磁化而呈现的宏观电流。 这电流并不伴随着带电粒子的宏观移动。所以， 不同于带电粒子定向运动所产生的传导电流 §15-3 H 的环路定理 一、磁场强度 在真空中，安培环路定理为： 这里 指真空中的磁场； 指传导电流。 现引入磁介质以后，安培环路定理仍成立，但需作适当修正，即在磁介质中的环路定理为： 令： 称磁场强度 二、磁介质中的安培环路定理 磁场强度沿任意闭合回路的线积分等于通过该回路所包围的传导电流的代数和 称磁导率 §15-4 铁磁质 铁磁质是一种非线性介质，其磁化规律，磁化的微观结构都与顺、抗磁质不一样。下面先讨论铁磁质的微观结构。 一、磁畴 近代的科学实践证明，铁磁质磁性的主要来源于电子的自旋磁矩。 1、无外磁场时 电子自旋磁矩可在小范围内自发地排列起来，形成一个个小的“自发磁化区”，这种自发磁化区称为磁畴。 至于电子自旋磁矩为什么会形成 “自发磁化区”，1907年（外斯）有一种“分子场”理论可以解释；即铁磁质中存在某种内部磁场——分子场，在其作用下电子自旋磁矩定向地排列起来。（唯象理论）——不能真正解释磁畴的微观本质。 自从量子力学问世以后，才真正有了自发磁化的微观理论。按量子理论，电子之间存在着一种“交换作用”，它使电子自旋在平行排列时能量更低。交换作用是一种纯量子效应。 从上述理论看，虽然在每个磁畴中电子自旋磁矩趋于同一方向，但由于各磁畴内自发磁化的方向不同，所以在宏观上不显示有磁性。 2、加外磁场后 磁畴将发生变化，这种变化分为两步： （1）外磁场较弱时： 凡是磁矩方向与外磁场相同或相近的磁畴要扩大自己的体积（畴壁外移）(a,b)。 （2）外磁场较强时： 每个磁畴的磁矩方向都程度不同地向外磁场方向取向，外磁场越强，取向也越强。(c,d) 无磁场 a b c d *