電介質(zhì)和磁介質(zhì)的比較

一、電介質(zhì)和磁介質(zhì)的定義電介質(zhì)定義：能夠被電極化的介質(zhì)。在特定的頻帶內(nèi)，時(shí)變電場(chǎng)在其內(nèi)給定方向產(chǎn)生的傳導(dǎo)電流密度分矢量值遠(yuǎn)小于在此方向的位移電流密度的分矢量值。在正弦條件下，各向同性的電介質(zhì)滿足下列關(guān)系式：式中是電導(dǎo)率，是電常數(shù)，是角頻率，是實(shí)相對(duì)電常數(shù)。各向異性介質(zhì)可能僅在某些方向是介電的。電介質(zhì)包括氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)等范圍廣泛的物質(zhì)。固態(tài)電介質(zhì)包括晶態(tài)電介質(zhì)和非晶態(tài)電介質(zhì)兩大類，后者包括玻璃、樹脂和高分子聚合物等，是良好的絕緣材料。凡在外電場(chǎng)作用下產(chǎn)生宏觀上不等于零的電偶極矩，因而形成宏觀束縛電荷的現(xiàn)象稱為電極化，能產(chǎn)生電極化現(xiàn)象的物質(zhì)統(tǒng)稱為電介質(zhì)。電介質(zhì)的電阻率一般都很高，被稱為絕緣體。有些電介質(zhì)的電阻率并不很高，不能稱為絕緣體，但由于能發(fā)生極化過(guò)程，也歸入電介質(zhì)。通常情形下電介質(zhì)中的正、負(fù)電荷互相抵消，宏觀上不表現(xiàn)出電性，但在外電場(chǎng)作用下可產(chǎn)生如下3種類型的變化：原子核外的電子云分布產(chǎn)生畸變，從而產(chǎn)生不等于零的電偶極矩，稱為畸變極化；原來(lái)正、負(fù)電中心重合的分子，在外電場(chǎng)作用下正、負(fù)電中心彼此分離，稱為位移極化；具有固有電偶極矩的分子原來(lái)的取向是混亂的，宏觀上電偶極矩總和等于零，在外電場(chǎng)作用下，各個(gè)電偶極子趨向于一致的排列，從而宏觀電偶極矩不等于零，稱為轉(zhuǎn)向極化。磁介質(zhì)定義：由于磁場(chǎng)和事物之間的相互作用，使實(shí)物物質(zhì)處于一種特殊狀態(tài)，從而改變?cè)瓉?lái)磁場(chǎng)的分布。這種在磁場(chǎng)作用下，其內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生變化，并反過(guò)來(lái)影響磁場(chǎng)存在或分布的物質(zhì)，稱為磁介質(zhì)引。磁介質(zhì)在磁場(chǎng)作用下內(nèi)部狀態(tài)的變化叫做磁化。真空也是一種磁介質(zhì)。磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁通密度間的關(guān)系決定于所在之處磁介質(zhì)的性質(zhì)。這種性質(zhì)來(lái)源于物質(zhì)內(nèi)分子、原子和電子的性狀及其相互作用，有關(guān)理論屬于固體物理學(xué)的重要內(nèi)容。在磁場(chǎng)作用下表現(xiàn)出磁性的物質(zhì)。物質(zhì)在外磁場(chǎng)作用下表現(xiàn)出磁性的現(xiàn)象稱為磁化。所有物質(zhì)都能磁化，故都是磁介質(zhì)。按磁化機(jī)構(gòu)的不同，磁介質(zhì)可分為抗磁體、順磁體、鐵磁體、反鐵磁體和亞鐵磁體五大類。在無(wú)外磁場(chǎng)時(shí)抗磁體分子的固有磁矩為零，外加磁場(chǎng)后，由于電磁感應(yīng)每個(gè)分子感應(yīng)出與外磁場(chǎng)方向相反的磁矩，所產(chǎn)生的附加磁場(chǎng)在介質(zhì)內(nèi)部與外磁場(chǎng)方向相反，此性質(zhì)稱為抗磁性。順磁體分子的固有磁矩不為零，在無(wú)外磁場(chǎng)時(shí)，由于熱運(yùn)動(dòng)而使分子磁矩的取向作無(wú)規(guī)分布，宏觀上不顯示磁性。在外磁場(chǎng)作用下，分子磁矩趨向于與外磁場(chǎng)方向一致的排列，所產(chǎn)生的附加磁場(chǎng)在介質(zhì)內(nèi)部與外磁場(chǎng)方向一致，此性質(zhì)稱為順磁性。介質(zhì)磁化后的特點(diǎn)是在宏觀體積中總磁矩不為零，單位體積中的總磁矩稱為磁化強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)表明，磁化強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比，比例系數(shù)xm稱為磁化率?？勾朋w和順磁體的磁性都很弱，即cm很小，屬弱磁性物質(zhì)?？勾朋w的cm為負(fù)值，與磁場(chǎng)強(qiáng)度無(wú)關(guān)，也不依賴于溫度。順磁體的cm為正值，也與磁場(chǎng)強(qiáng)度無(wú)關(guān)，但與溫度成反比，即cm=C/T，C稱為居里常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度，此關(guān)系稱為居里定律。二、 混淆的各物理概念電磁學(xué)中的一些概念之間存在著相似之處，正因?yàn)榇巳菀缀雎愿魑锢砹恐g的本質(zhì)差別。比如三個(gè)電矢量（電場(chǎng)強(qiáng)度E、電位移矢量D、電極化強(qiáng)度P）與三個(gè)磁矢量（磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁場(chǎng)強(qiáng)度H、磁化強(qiáng)度M）之間會(huì)因?yàn)槊Q相似或公式相近而發(fā)生混淆。要深刻地認(rèn)識(shí)這些物理概念的實(shí)質(zhì)，并能夠加以區(qū)分。電場(chǎng)強(qiáng)度E與磁感應(yīng)強(qiáng)度B對(duì)應(yīng)，電位移矢量D與磁場(chǎng)強(qiáng)度H對(duì)應(yīng)，電極化強(qiáng)度P與磁化強(qiáng)度M對(duì)應(yīng)；通過(guò)對(duì)三個(gè)電矢量的通量的比較，弄清楚它們不同的源；通過(guò)對(duì)三個(gè)磁矢量環(huán)流的比較，弄清楚3、H、M三種矢量線所包圍的電流分別是全電流、傳導(dǎo)電流（穩(wěn)恒情況下）、磁化電流。三、 引入磁介質(zhì)的磁化現(xiàn)象在電介質(zhì)中，首先由電介質(zhì)的微觀電結(jié)構(gòu)提出其分子模型為電偶極子，然后考慮在無(wú)外場(chǎng)情況下電介質(zhì)中的不同類型分子（有極分子和無(wú)極分子）的電偶極矩表現(xiàn)，然后再考慮在有外場(chǎng)作用下的無(wú)極分子的位移極化和有極分子的取向極化。如圖①比較電介質(zhì)磴介質(zhì)分子模型電偶極子分了電流：分子中所有原子<電子源于核）無(wú)外場(chǎng)有梃分子電介質(zhì)國(guó)H0順磁質(zhì)此#_9肉I無(wú)極分子電介質(zhì)￡瓦=?？箲嵸|(zhì)1 I■,*外場(chǎng)中極化磁化引入磁介質(zhì)的磁化現(xiàn)象的過(guò)程，與電介質(zhì)中引入極化現(xiàn)象的過(guò)程類似，都是首先確定分子模型，然后通過(guò)觀察介質(zhì)在無(wú)外場(chǎng)情況下的表現(xiàn)來(lái)將介質(zhì)進(jìn)行分類，最終在外場(chǎng)的作用下，根據(jù)介質(zhì)分子的表現(xiàn)提出了極化和磁化的概念。然而對(duì)于電介質(zhì)和磁介質(zhì)兩種不同的介質(zhì)，其順磁質(zhì)的磁矩表現(xiàn)與有極分子電介質(zhì)的電偶極矩的表現(xiàn)類似;抗磁質(zhì)的磁矩表現(xiàn)與無(wú)極分子的電偶極矩的表現(xiàn)類似。

四、認(rèn)識(shí)各物理規(guī)律電介質(zhì)中的物理規(guī)律與磁介質(zhì)中的物理規(guī)律也具有對(duì)稱性。注意到種對(duì)稱性并加以較，如圖所示②比較電弁質(zhì)磁介質(zhì)與場(chǎng)相互作用機(jī)制位移概化? ,轉(zhuǎn)向球均產(chǎn)生與如白理加砥與A；.抗敬肪：只有￡四順破質(zhì)r植向i附如碌扣￡；.十Zp?描罐根化強(qiáng)度:廣石礦極化屯荷:時(shí)項(xiàng)§pdAyqri.5W?-t抗醐Wrl勺日■:，反向￡1V-玨F-響!理吒:粕K、.J%1時(shí)向ELV磁化電atds-Mm ￡].c^Lio括匝中的場(chǎng)F-?? -pl)—B —* —*E—E「+E-，―9 —#■ti—MT中?1B—ETi%電位移尖堂方注nE+P卉畫中的存浙定理|ND-dS%甌場(chǎng)強(qiáng).既E，土一福M口介質(zhì)中的安蝌環(huán)踏定理*孑司i=￡1.■M1】耳他對(duì)心