《大学物理》课程教学资源（讲稿）第三篇 电磁学（Electromagnetism）第12章 磁介质中的磁场

介反中的

s12-1磁介质对磁场的影响 磁介质中的磁感应强度为 B=Bn+B′ 真空中的 磁介质磁化而 磁感应强度 生附加磁场 B 定义μrB 相对磁导率

§12-1 磁介质对磁场的影响 磁介质对磁场的影响 磁介质中的磁感应强度为 磁介质中的磁感应强度为 B = B + B′ v v v 0 磁介质磁化而 产生附加磁场 真空中的 磁感应强度 z定义 B0 B µ r = ----相对磁导率

B (1)顺磁质:p4>1,即B>B0 ur Bo (2)抗磁质:4x1,即B1,即B>>Bo 顺磁质和抗磁质: ≈1+105≈1-—弱磁性物质 铁磁质:4>1--强磁性物质

B0 B µ r = (1)顺磁质：µr>1, 即 B>B0 (2)抗磁质：µr>1, 即 B>>B0 顺磁质和抗磁质 顺磁质和抗磁质: µr ≈ 1±10-5 ≈ 1 ----弱磁性物质 铁磁质： µr>>1 ----强磁性物质

12-2原子的磁矩顺磁质和抗磁质 原子的磁矩 圆电流磁矩:Pn=ISen 电子轨道运动的磁矩: 2rar y 2rar Pm=ls 2 27r

§12-2 原子的磁矩 顺磁质和抗磁质 顺磁质和抗磁质 一 . 原子的磁矩 m n p ISe v v 圆电流磁矩: = 电子轨道运动的磁矩 电子轨道运动的磁矩: r ev r v e I 2π / 2π = = 2 2 2 evr r r ev pm = IS = π = π

电子轨道运动角动量L=m,w 22m 原子内所有电子的总轨道 角动量是量子化的L=mh 原子电子轨道总磁矩 也是量子化的 m1=1时 ②S的 方=927×10-44J/T

电子轨道运动角动量 电子轨道运动角动量 L m vr = e 2 evr p m = 原子内所有电子的总轨道 原子内所有电子的总轨道 角动量是量子化的 角动量是量子化的 L = m l h L m e e 2 = 原子电子轨道总磁矩 原子电子轨道总磁矩 也是量子化的 9 .27 10 J/T 2 −24 = h = × e m m e p = 1 m l 时

顺磁质和抗磁质的微观解释 分子固有磁矩Pm:分子中所有的电 子轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和 抗磁质分子:Pmn=0 ●顺磁质分子:Pn≠0

二.顺磁质和抗磁质的微观解释 顺磁质和抗磁质的微观解释 z分子固有磁矩 ：分子中所有的电 分子中所有的电 子轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和 子轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和 m p v z抗磁质分子: z顺磁质分子: = 0 mpv pm ≠ 0 v

1抗磁质 B 电子轨道磁矩:Dn 轨道角动量 L=F×(mv) 外加磁场:电子的轨道 运动受到磁力矩的作用 M=pmn×B

M v pm v − L v B0 v 1.抗磁质 电子轨道磁矩：mpv L r (mv ) v v v = × 轨道角动量 外加磁场：电子的轨道 运动受到磁力矩的作用 运动受到磁力矩的作用 B0 M pm v v v = ×

dt时间内 M=pm×B L→L+Mdt B 0 电子产生一个与进动 相应的附加磁矩 与B反向 个分子的附加磁矩 An=∑4

mp v p v ∆ M v pm v − L v B0 v M pm B0 v v v = × dt 时间内: L M dt v v L + v 电子产生一个与进动 电子产生一个与进动 相应的附加磁矩 相应的附加磁矩 p v ∆ ----与 B0反向 v 一个分子的附加磁矩 一个分子的附加磁矩 ∆pm = ∑∆p v v

任一体积元中,大 量分子的附加磁矩矢 量和与外磁场反向, 产生与外磁场方向相 反的附加磁场 ●附加磁矩是产生抗磁性的唯一原因

p v ∆ M v pm v − L v B0 v 任一体积元中，大 任一体积元中，大 量分子的附加磁矩矢 量分子的附加磁矩矢 量和与外磁场反向， 量和与外磁场反向， 产生与外磁场方向相 产生与外磁场方向相 反的附加磁场 z附加磁矩是产生抗磁性的唯一原因 是产生抗磁性的唯一原因

2顺磁质 加外磁场后,固有磁矩Pm在磁力矩 作用下转向外磁场方向排列。外磁 场越强,这样的排列越整齐。 呈现出一个与外磁场同方向的 附加磁场B 分子固有磁矩转向是产生顺磁性 的主要原因(分子附加磁矩可忽略 不计)

2.顺磁质 加外磁场后，固有磁矩 加外磁场后，固有磁矩 在磁力矩 作用下转向外磁场方向排列。外磁 作用下转向外磁场方向排列。外磁 场越强，这样的排列越整齐。 场越强，这样的排列越整齐。 mp v 呈现出一个与外磁场同方向的 呈现出一个与外磁场同方向的 附加磁场B′ v 分子固有磁矩转向 分子固有磁矩转向是产生顺磁性 的主要原因(分子附加磁矩可忽略 分子附加磁矩可忽略 不计)