1、第五章 磁介质 磁介质磁化有介质存在时的磁场各种磁介质边界条件作业： p208 5-1、 2、 3、 5、 6 * 北京大学物理学院王稼军编* 北京大学物理学院王稼军编磁介质 (研究方法与电介质类比） n 磁场 磁介质 磁化 后果影响外场n场对介质的作用和介质的磁化互相影响、 互相制约 n研究方法 n磁荷观点 n分子环流 以此观点讨论n物质的磁性起源于原子的磁性n原子磁性 量子力学n严格的磁学理论必须建立在量子力学基础上 * 北京大学物理学院王稼军编磁性、磁介质、磁化 n 磁性：n 物质的基本属性之一，即物质的磁学特性n 吸铁石 天然磁体 具有强磁性n 多数物质一般情况下没有明显的磁性n 磁介
2、质（ magnetic medium）：n 对磁场有一定响应 ,并能反过来影响磁场的物质n 一般物质在较强磁场的作用下都显示出一定程度的磁性，即都能对磁场的作用有所响应，所以都是磁介质 n 磁化（ magnetization）n 在外磁场的作用下，原来没有磁性的物质， 变得 具有磁性，简称磁化。磁介质被磁化后，会产生 附加磁场 ，从而 改变 原来空间磁场的分布 * 北京大学物理学院王稼军编“分子电流 ”模型n 问题的提出 n 为什么物质对磁场有响应 ? n 为什么不同类型的物质对磁场有不同的响应 ,即具有不同的磁性？ n 与物质内部的电磁结构有着密切的联系n 分子电流n 安培的大胆假设 n 磁
3、介质的 “分子 ”相当于一个环形电流 ，是电荷的某种运动形成的，它没有像导体中电流所受的阻力，分子的环形电流具有磁矩 分子磁矩，在外磁场的作用下可以自由地改变方向 * 北京大学物理学院王稼军编假设的重要性 n 把种种磁相互作用归结为电流 电流相互作用，建立了 安培定律 磁作用理论 n 以 “分子电流 ”模型 取代 磁荷模型 ，从根本上揭示了物质极化与磁化的内在联系n 其实 在安培时代，对于物质的分子、原子结构的认识还很肤浅，电子尚未发现，所谓 “分子 ”泛指介质的微观基本单元 n 继续* 北京大学物理学院王稼军编“磁荷 ”模型要点 n 磁荷有正、负，同号相斥，异号相吸n 磁荷遵循磁的库仑定律（
4、类似于电库仑定律） n 定义磁场强度 H为单位点磁荷所受的磁场力 n 把磁介质分子看作磁偶极子 n 认为磁化是大量分子磁偶极子规则取向使正、负磁荷聚集两端的过程，磁体间的作用源于其中的磁荷 n 但没有单独的磁极存在 ？n 返回* 北京大学物理学院王稼军编现代的观点 n 分子磁矩 m分子 = ml+ ms （ 矢量和 ）n 轨道磁矩 ml ：由原子内各电子绕原子核的轨道运动决定n 自旋磁矩 ms ：由核外各电子的自旋的运动决定n 所谓磁化：n 就是在外磁场作用下大量分子电流混乱分布（无序） 整齐排列（有序）n 每一个分子电流提供一个分子磁矩 m分子n 磁化了的介质内分子磁矩矢量和 m分子 0n
5、分子磁矩的整齐排列贡献宏观上的磁化电流 I （虽然不同的磁介质的磁化机制不同）* 北京大学物理学院王稼军编磁化的描绘 p188n 磁化强度矢量 M n 为了描述磁介质的磁化状态（磁化方向和强度），引入磁化强度矢量 M的概念 n 磁化后在介质内部任取一宏观体元，体元内的分子磁矩的矢量和 m分子 0n 磁化程度越高，矢量和的值也越大n M:单位体积内分子磁矩的矢量和 * 北京大学物理学院王稼军编磁化电流 n 介质对磁场作用的响应 产生磁化电流n 磁化电流不能传导，束缚在介质内部，也叫束缚电流。n 它也能产生磁场，满足毕奥 -萨伐尔定律，可以产生附加场 Bn 附加场反过来要影响原来空间的磁场分布。n 各向同性的磁介质只有介质表面处，分子电流未被抵销，形成磁化电流* 北京大学物理学院王稼军编磁化电流与传导电流n 传导电流n 载流子的定向流动，是电荷迁移的结果， 产生焦耳热，产生磁场，遵从电流产生磁场规律 n 磁化电流 n 磁介质受到磁场作用后被磁化的后果，是大量分子电流叠加形成的在宏观范围内流动的电流，是 大量分子电流统计平均的宏观效果 n 相同之处 ：同样可以产生磁场，遵从电流产生磁场规律 n 不同之处 ：电子都被 限制 在分子范围内运动，与因电荷的宏观迁移引起的传导电流不同；分子电流运行无阻力，即 无热效应
