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磁介质对磁场的影响 ​

磁介质对磁场的影响 ​

类比电介质对电场的影响,有介质时的磁场可以被表示为

B=B0+B′

其中,B 是介质中的磁感应强度,B0 原磁场,B′ 是介质产生的磁场。

根据实验表明,磁介质内的磁感应强度 B 为真空时的 μr 倍,即

B=μrB0

式中,μr 是磁介质的相对磁导率,为无量纲量。

磁介质的种类 ​

顺磁质 ​

μr>1

抗磁质 ​

μr<1

铁磁质 ​

顺磁质和抗磁质的混合体的 μr 接近于1,而铁磁质的 μr 远大于1。
B 和 B′ 方向相同,内部磁场被大大增强。

磁介质的磁化 ​

磁介质内由大量杂乱的 分子磁矩 组成,可以用等效的圆电流即 分子电流 来描述 有外磁场时,磁介质的状态就会发生变化,这种现象称为 磁化 。

  • 顺磁质在外磁场的作用下,分子磁矩的方向与外磁场方向一致,磁介质内部的磁场增强。
  • 抗磁质在外磁场的作用下,在原有的磁矩方向上产生一个与外磁场方向相反的磁矩,磁介质内部的磁场减弱。

这些方向相同的附加磁矩的矢量和就是一个分子在外磁场中产生的 感生磁矩。

磁化强度 ​

M=∑mV

磁化电流 ​

I′=∮LM⋅dl

有磁介质时的安培环路定理 ​

类似于有介质时的高斯定理,通过引入适当的物理量可以简化问题。

∮LB⋅dl=μ0(∑I0内+I内′)

移项得到

∮L(Bμ0−M)⋅dl=∑I0内

引入磁场强度 H,定义为

H=Bμ0−M

故安培环路定理可以简化为

∮LH⋅dl=∑I0内

磁化强度与磁场强度的关系 ​

M=χmH

式中,χm 为磁化率,是无量纲量。

代入 $$\boldsymbol{H} = \frac{\boldsymbol{B}}{\mu_0} - \boldsymbol{M}$$ 得到

B=μ0(H+M)=μ0(1+χm)H=μ0μrH=μH

即

B=μH

μr=1+χm 为磁介质的相对磁导率,μ=μ0μr 为磁介质的磁导率。

大学物理AII 学习笔记