8.6 磁介质

• ​磁介质

  • 基本概念

    • ​定义

      • ​磁场中能够对磁场产生影响

    • ​分类

      • ​弱磁质

        • ​顺磁质

          • ​磁化后对磁场有增强作用

            • ​铝、氧、锰

        • ​抗磁质

          • ​磁化后对磁场有减弱作用

            • ​铜、铋、氢

      • ​强磁质

        • ​铁磁质

  • ​分子磁矩

    • ​每个分子的电子都参与两种运动

      • ​轨道运动：轨道磁矩

      • ​自旋运动：自旋磁矩

    • ​轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和即分子磁矩

    • ​可用一个等效圆电流表示（分子电流）

• ​磁化机制

  • ​顺磁质

    • ​无外磁场时

      • ​分子无规则热运动，分子磁矩取向杂乱无章

      • ​宏观体积元内分子磁矩矢量和为零，不显磁性

    • ​有外磁场时

      • ​分子磁矩受力矩作用，方向与外磁场趋于相同

      • ​合成结果：使磁介质中磁场增强

  • ​抗磁质

    • ​无外磁场时

      • ​分子磁矩等于零（不存在固有磁矩）

      • ​对外不显磁性

    • ​有外磁场时

      • ​电子做轨道运动同时产生附加磁矩，方向与外磁场相反

      • ​合成结果：使磁介质中磁场减弱

  • ​顺磁质也产生附加磁矩，但因为有固有磁矩，所以表现不明显

  • ​铁磁质

    • ​磁饱和现象

      • ​饱和磁感应强度B

    • ​闭合的磁滞回线

      • 磁畴间摩擦使​B的变化滞后于H的变化

      • 
        

      • 剩磁 $B_r$ 

        • ​H=0

      • ​矫顽力 $H_c$ 

        • ​B=0

    • ​温度效应

      • ​磁畴来源于电子的自旋磁矩相互作用

      • ​磁滞损耗：磁畴间摩擦使部分磁化能转化成热能

      • ​温度升高到某一温度时，分子热运动影响磁畴互解，铁磁质变成顺磁质

      • ​居里温度

• ​磁化强度 $\vec M$ 

  • ​定义

    • ​ $\vec M=\dfrac{\sum\vec m}{\Delta V}$ 

  • ​介质中磁感应强度由外加磁场 $\vec B_0$ 和介质磁化强度 $\vec M$ 共同作用

  • ​磁场强度 $\vec H=\dfrac{\vec B}{\mu_0}-\vec M$ 

    • ​ $\mu_0$指真空中磁导率

    • ​ $\vec H$ 是外加磁场固有量

  • ​实验发现磁化强度 $\vec M$ 与外场强度 $\vec H$ 比例关系

    •  $\vec M=\chi_m \vec H$ 

      • ​ $\chi_m$ 称为磁化率

    • 各向同性非铁磁介质

    • ​ $\vec B=\mu_0(1+\chi_m)\vec H=\mu\vec H$ 

  • 磁导率量值

    • ​顺磁质

      • ​ $\chi_m>0,\ \mu_r>1$ 

    • ​抗磁质

      • ​ $\chi_m<0,\ \mu_r<1$ 

    • ​铁磁质

      • ​ $\chi_m、\mu_r$ 值很大，不与 $\vec H$ 成正比关系

    • ​真空中

      • ​ $\chi_m=0,\ \mu_r=1,\ \mu=\mu_0$