Chapter10Magnetismofmatter§1Magneticmediumanditsclassification§2MagnetizationMagneticfieldintensity§3Ferromagneticsubstance§4Example§1Magneticmediumanditsclassification1Magneticmedium

Magneticmedium

磁介質在磁場作用下發生變化，并能反過來影響磁場的物質(2)TheMagnetizationofmagneticmedium:磁介質的磁化磁介質在磁場作用下的變化稱為磁化2TheclassificationofmagneticmediumRelativepermeability相對磁導率Inmedium:各種物質都具有一定的磁性，都能對磁場產生影響，因此一切物質都可以認為是磁介質。(2)Paramagneticmedium順磁質

manganese、chrome、oxygenetc.TheBinmediumislargerthaninvacuum.(3)Ferromagneticmedium鐵磁質iron、cobalt、nickeletc.TheBinmediumismorelaregerthaninvacuum.

Diamagneticmedium抗磁質copper、plumbum、hydrogenetc.TheBinmediumislessthaninvacuum.Typicallyrdiffersfromunitybyonlyafewpartsin105(2)Additionalmagneticmoment附加磁矩Inanexternalmagneticinduction,theeveryelectronofmoleculeexperiencesforcewhichiscalledLorentzforce.電子的運動狀態發生改變。這時，每個電子的運動，除了自旋運動和繞核運動之外，還要附加一個以外磁場為軸線的轉動，稱為電子的進動—theprecessionalmotionofelectron.無外磁場時，分子磁矩的排列雜亂無章；Inanexternalmagneticinduction,molecularmagneticmomentexperiencestorquesItshowsthatthemagneticmomenttendstoorientitselfparalleltothefield分子磁矩沿外磁場方向排列------順磁性paramagnetism其方向總是與外磁場相反—抗磁性diamagnetism用電磁感應現象可以說明附加磁矩方向與外磁場方向相反：Ifthefluxthroughacircuitchanges,anelectromotiveforceisinducedaroundit.Thepolarityoftheinducedemfissuchastoopposethechangethatcausedit.Theinducedcurrentalwaysflowstocreateamagneticfieldthatoppositethechangeinfluxthroughthecircuit.UsingtheLorentzforceofelectronexperiencedthediamagnetismcanbeexplainedtoo:根據電子受力方向判斷電子進動形成的電流流向，從而確定對應的附加磁矩的方向Themotionofelectronformsadditionalmagneticmoment電子的進動，形成附加磁矩2MagnetizationandMagnetizationcurrent單位體積內分子磁矩或附加磁矩的矢量和。表征介質的磁化程度Paramagneticmedium：分子磁矩起主要作用Diamagneticmedium：附加磁矩起作用(1)Magnetization

(2)Magnetizationcurrent磁化電流由于磁化而在磁介質的邊緣形成的環形電流Longsolenoid：TherelationshipbetweenmagnetizationcurrentandmagnetizationThelineintegralofmagneticfieldintensityalongaclosedpathLisequaltothesumofconductingcurrentthroughL.Magneticfieldintensityhasnothingtodowithmagnetizationcurrent.magneticfieldintensity磁場強度Amperecircuitaltheoreminmedium:5TherelationshipbetweenBandHExperimentshow：Paramagneticmedium：Diamagneticmedium：Invacuum：Inmedium：§3Ferromagneticsubstance鐵磁質Experimentsexpress:Thecharacteristicsofferromagneticsasfollows:（1）

r>>1Forhigh-permeabilitysubstance,r

canbeashighas106Pureiron純鐵：（2）非線性關系r

isnotaconstant.（3）thephenomenonofhysteresis磁滯現象

B的變化落后H的變化（4）Curiepoint居里點鐵磁質轉化為順磁質B

isnotasingle-valuedfunctionofH.2TheclassificationofferromagneticsubstanceAccordingtocoerciveforceferromagneticsubstancecanbeclassifiedastwokinds:(1)Softmagneticmaterials軟磁材料：asmallercoerciveforce矯頑力小矯頑力小，意味著磁滯回線狹長，它所包圍的面積小，磁滯損耗小，適合于在交變磁場中應用：變壓器，鐵芯(2)Hardmagneticmaterials硬磁材料：alargercoerciveforce矯頑力大矯頑力大，意味著磁化后剩余磁感應強度很大，稱為永磁鐵permanentmagnet或永磁體permanentmagnetmaterial：磁化后撤去外磁場而仍能長期保持較久磁性的物質，電表，揚聲器和錄音機等都離不開永磁體。碳鋼，鎢鋼，鉻鋼等各種合金3Magnetizationmechanismofferromagnetics鐵磁質的磁化機理鐵磁質的磁性來源于電子的自旋磁矩。無外磁場時，鐵磁質中電子的自旋磁矩可以在小范圍內自發地排列起來，形成一個個小的自發磁化區—Magneticdomain磁疇。由于熱運動，各磁疇的磁化方向不同，因而在宏觀上對外不顯磁性。當鐵磁質受到外磁場作用時，它將通過以下兩種方式實現磁化：外場較弱時，磁化方向與外場相近或相同的那些磁疇的體積將逐漸增大（疇壁位移）；外場較強時，每個磁疇的自發磁化方向將作為一個整體，在不同程度上轉向外磁場方向；當所有磁疇都沿外磁場方向排列時，磁化達到飽和。Magneticdomain磁疇Ex1如圖所示，相對磁導率(relativepermeability)為r1的無限長磁介質圓柱，半徑為R1，其中通以電流I，且電流沿橫截面均勻分布。在磁介質圓柱的外面有半徑為R2的無限長同軸圓柱面，該圓柱面上通有大小也為I但方向相反的電流。在圓柱面和圓柱體之間充滿相對磁導率為r2(>r1)的均勻磁介質，圓柱面外為真空。試求B和H的分布。（1）r<R1：（2）R