《電磁場與電磁波》課件-4.2節(jié)

4.2磁介質(zhì)的磁化、磁場強(qiáng)度

物質(zhì)的分類磁化強(qiáng)度磁化介質(zhì)的磁矢位束縛電流密度媒質(zhì)的本構(gòu)方程本節(jié)要點(diǎn)1.物質(zhì)的分類抗磁體(diamagnetic)—感受輕微推斥力的物質(zhì)。順磁體(paramagnet)—受到輕微力量拉向中心的物質(zhì)。鐵磁體(ferromagnetic)—被磁力吸進(jìn)去的物質(zhì)。鐵磁物質(zhì)所受磁力可能是順磁物質(zhì)所受磁力的5000倍。如鐵、磁鐵礦等像金屬鋁、銅等由于順磁物質(zhì)與抗磁物質(zhì)所受的力很弱，因此將它們歸在一起，統(tǒng)稱為非磁性物質(zhì)，且非磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率與自由空間的相同。所有的有機(jī)化合物和大部分無機(jī)化合物是抗磁體2.磁性物質(zhì)的磁化

其磁偶極矩的表達(dá)式為在沒有外加磁場時(shí)，就一般媒質(zhì)而言，由于各分子磁矩的取向隨機(jī)而相互抵消，對外不呈磁性。在外施磁場作用下，各分子磁矩沿磁場方向排列，媒質(zhì)內(nèi)部磁偶極子的有序排列，相當(dāng)于沿媒質(zhì)表面流動(dòng)的這些電流稱為束縛電流(boundcurrent)它在媒質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)附加場。分子中的電子以恒速圍繞原子核作圓周運(yùn)動(dòng)形成分子電流，它相當(dāng)于一個(gè)微小電流環(huán)可以等效為磁偶極子3.磁化的物理過程

(a)(b)(c)(a)磁偶極子隨機(jī)排列的磁性物質(zhì)(b)外場使磁偶極子有序排列

(c)(b)中排列好的電流環(huán)等效于沿物質(zhì)表面的電流4.磁化強(qiáng)度設(shè)在體積內(nèi)有n個(gè)原子，pmi是第i個(gè)原子的磁矩，于是單位體積的磁矩定義為設(shè)在磁化介質(zhì)中取一個(gè)體積元，其磁矩為，由它所產(chǎn)生的磁矢位為體積V內(nèi)的磁化磁矩所產(chǎn)生的磁矢位為如果M

，表明該物體是已經(jīng)磁化的5.束縛電流密度利用恒等式磁矢位可重寫為束縛體電流密度

束縛面電流密度

6.本構(gòu)方程(constitutiveequations)

對于線性、均勻、各向同性的媒質(zhì)，有比例常數(shù)稱為磁化率(magneticsusceptibility)

本構(gòu)方程——

媒質(zhì)的磁導(dǎo)率(permeability)——

在計(jì)算磁化后總的合成磁場時(shí)，可以把媒質(zhì)所占空間視為真空，由束縛電流和自由電流在真空中產(chǎn)生的磁場進(jìn)行疊加討論對于順磁物質(zhì)，

m數(shù)量級為10-3的正數(shù)；對于抗磁物質(zhì)，

m數(shù)量級為10-610-9的負(fù)數(shù)；對于上述兩種物質(zhì)的

r都接近于1。一般工程中常把這些物質(zhì)的磁性質(zhì)看作與真空相同。鐵磁物質(zhì)的B與H不成線性關(guān)系，且B與H的函數(shù)關(guān)系隨鐵磁物質(zhì)的結(jié)構(gòu)而異，但仍滿足B=

H，只是其中的

不再是常數(shù)。BrHm-HmBm-B