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若在线圈中插入铁芯若在线圈中插入铁芯,接通或断开电键时接通或断开电键时,在次级线圈在次级线圈中产生的中产生的感应电流大大地增大。感应电流大大地增大。实实 验验:新新 授授 电电 介介 质质磁磁 介介 质质实验实验:将电介质放入一电场中将电介质放入一电场中实验实验:将磁介质放入一磁场中将磁介质放入一磁场中总电场强度发生了变化总电场强度发生了变化总磁感应强度是否变化总磁感应强度是否变化?如何变化？如何变化？电介质被极化电介质被极化磁介质被磁化磁介质被磁化极化微观机制极化微观机制磁化微观机制磁化微观机制描绘极化描绘极化:极化规律极化规律描绘磁化描绘磁化:?磁化规律磁化规律有电介质存在的高斯定理有电介质存在的高斯定理有磁介质存在的有磁介质存在的?定理定理4.2 磁介质磁介质磁介质（磁介质（magnetic medium）：）：对磁场有一定响应对磁场有一定响应,并能反过来影响磁场的物质并能反过来影响磁场的物质.一般物质在较强磁场的作用下都显示出一定程度一般物质在较强磁场的作用下都显示出一定程度的磁性，即都能对磁场的作用有所响应，所以都是的磁性，即都能对磁场的作用有所响应，所以都是磁介质。磁介质。磁化（磁化（magnetizationmagnetization）在外磁场的作用下，原来没有磁性的物质，在外磁场的作用下，原来没有磁性的物质，变得变得具有磁性，简称磁化具有磁性，简称磁化。磁介质被磁化后，会产生附。磁介质被磁化后，会产生附加磁场，从而改变原来空间磁场的分布加磁场，从而改变原来空间磁场的分布 一、磁介质与一、磁介质与磁化磁化问题的提出问题的提出 为什么物质对磁场有响应为什么物质对磁场有响应?为什么不同类型的物质对磁场有不为什么不同类型的物质对磁场有不同的响应同的响应,即具有不同的磁性？即具有不同的磁性？与物质内部的电磁结构有着密切的与物质内部的电磁结构有着密切的联系联系二、二、“磁荷磁荷”模型要点模型要点 磁荷有正、负，同号相斥，异号相吸磁荷有正、负，同号相斥，异号相吸磁荷遵循磁的库仑定律（类似于电的库仑定律）磁荷遵循磁的库仑定律（类似于电的库仑定律）定义磁场强度定义磁场强度 H H，为单位点磁荷所受的磁场力，为单位点磁荷所受的磁场力 把磁介质分子看作磁偶极子（类似于电偶极子）把磁介质分子看作磁偶极子（类似于电偶极子）认为磁化是大量分子磁偶极子规则取向使正、负认为磁化是大量分子磁偶极子规则取向使正、负磁荷聚集两端的过程，磁体间的作用源于其中的磁荷聚集两端的过程，磁体间的作用源于其中的磁荷磁荷 但没有单独的磁极存在但没有单独的磁极存在？三、三、“分子电流分子电流”模型模型现代的观点现代的观点 分子磁矩分子磁矩 m分子分子=ml+ms（矢量和矢量和）轨道磁矩轨道磁矩ml：由原子内各电子绕原子核的轨道：由原子内各电子绕原子核的轨道运动决定运动决定自旋磁矩自旋磁矩ms：由核外各电子的自旋的运动决定：由核外各电子的自旋的运动决定所谓磁化：所谓磁化：就就是是在在外外磁磁场场作作用用下下大大量量分分子子电电流流混混乱乱分分布布（无序）（无序）整齐排列（有序）整齐排列（有序）每一个分子电流提供一个分子磁矩每一个分子电流提供一个分子磁矩m分子分子磁化了的介质内分子磁矩矢量和磁化了的介质内分子磁矩矢量和 m分子分子 0分分子子磁磁矩矩的的整整齐齐排排列列贡贡献献宏宏观观上上的的磁磁化化电电流流I I （虽然不同的磁介质的磁化机制不同）（虽然不同的磁介质的磁化机制不同）四、磁化的描绘四、磁化的描绘 1、磁化强度矢量、磁化强度矢量 M 为为了了描描述述磁磁介介质质的的磁磁化化状状态态（磁磁化化方方向向和和强强度度），引入磁化强度矢量引入磁化强度矢量M的概念的概念 磁磁化化后后在在介介质质内内部部任任取取一一宏宏观观体体元元，体体元元内内的的分分子磁矩的矢量和子磁矩的矢量和 m分子分子 0磁化程度越高，矢量和的值也越大磁化程度越高，矢量和的值也越大M:单位体积内分子磁矩的矢量和单位体积内分子磁矩的矢量和 2 2、磁化电流、磁化电流 介质对磁场作用的响应介质对磁场作用的响应产生产生磁化电流。磁化电流。磁磁化化电电流流不不能能传传导导，束束缚缚在在介介质质内部，也叫内部，也叫束缚电流束缚电流。它它也也能能产产生生磁磁场场，满满足足毕毕奥奥-萨萨伐尔定律，可以产生附加场伐尔定律，可以产生附加场B附附加加场场反反过过来来要要影影响响原原来来空空间间的的磁场分布。磁场分布。各向同性的磁介质只有介质表面各向同性的磁介质只有介质表面处，分子电流未被抵销，形成磁处，分子电流未被抵销，形成磁化电流。化电流。3 3、磁化电流与传导电流、磁化电流与传导电流传导电流传导电流载流子的定向流动，是电荷迁移的结果，载流子的定向流动，是电荷迁移的结果，产生焦耳热产生焦耳热，产生磁场，遵从电流产生磁场规律。产生磁场，遵从电流产生磁场规律。磁化电流磁化电流 磁介质受到磁场作用后被磁化的后果，是大量分子电磁介质受到磁场作用后被磁化的后果，是大量分子电流叠加形成的在宏观范围内流动的电流，是流叠加形成的在宏观范围内流动的电流，是大量分子大量分子电流统计平均的宏观效果。电流统计平均的宏观效果。相同之处相同之处：同样可以产生磁场，遵从电流产生磁：同样可以产生磁场，遵从电流产生磁场规律。场规律。不同之处不同之处：电子都被：电子都被限制限制在分子范围内运动，与在分子范围内运动，与因电荷的宏观迁移引起的传导电流不同；分子电因电荷的宏观迁移引起的传导电流不同；分子电流运行无阻力，即流运行无阻力，即无热效应。无热效应。4、磁化的后果、磁化的后果三者从不同角度定量地描绘同一物理现象三者从不同角度定量地描绘同一物理现象 磁化，磁化，之间必有联系，这些关系之间必有联系，这些关系磁介质磁化遵循的规律磁介质磁化遵循的规律五、磁化强度矢量五、磁化强度矢量M与磁化电流与磁化电流I关系关系 磁化强度矢量磁化强度矢量M沿任意闭合回路沿任意闭合回路L的积分等的积分等于通过以于通过以L为周界的曲面为周界的曲面S的磁化电流的代的磁化电流的代数和，即：数和，即：通通过过以以L为为界界S面面内内全全部部分分子子电电流流的的代代数和。数和。证明证明 把每一个宏观体积内的分子看成把每一个宏观体积内的分子看成是完全一样的电流环即用平均分是完全一样的电流环即用平均分子磁矩代替每一个分子的真实磁子磁矩代替每一个分子的真实磁矩矩。n设单位体积内的分子环设单位体积内的分子环流数为流数为n，则单位体积内分则单位体积内分子磁矩总和为子磁矩总和为 n设想在磁介质中划出任意宏观面设想在磁介质中划出任意宏观面S来考察：来考察：令其周界线为令其周界线为L，则介质中的分子环流分为三，则介质中的分子环流分为三类类：不与不与S相交相交A 整整个个为为S所所切切割割，即即分分子子电电 流流与与S相交两次相交两次B被被L穿穿过过的的分分子子电电流流，即即与与 S相相交一次交一次CA与与B对对S面面 总电流无贡献，总电流无贡献，只有只有C有贡献有贡献 n在在L上取一线元上取一线元,以以dl为轴线，为轴线，a为底，作一圆柱体为底，作一圆柱体n体积为体积为 V=adlcos ，凡是中心处在，凡是中心处在 V内的分子环内的分子环流流 都为都为dl所穿过所穿过，V内共有分子数内共有分子数nN个分子总贡献个分子总贡献 六、六、M与介质表面磁化电流的关系与介质表面磁化电流的关系 证明证明 在介质表面取闭合回路在介质表面取闭合回路穿过回路的磁化电流穿过回路的磁化电流 面磁化电流密度面磁化电流密度 bc、da1，其数量级为，其数量级为102106以上以上当当M与与H无单值关系时无单值关系时，不再引用，不再引用 m、的概念了的概念了 地位和作用类似于地位和作用类似于 e 例题：例题：有有一一磁磁介介质质细细铁铁环环，在在外外磁磁场场撤撤消消后后，仍仍处处于于磁磁化化状状态态，磁磁化化强强度度矢矢量量M 的的大大小小处处处处相相同同，M的的方方向向如如图图所所示示。求求环环内内的的磁磁场场强强度度H和和磁磁感应强度感应强度B。问：公式问：公式B=0 H是否适用？是否适用？答：答：不适用不适用，因为铁环属于铁磁质，因为铁环属于铁磁质可以用可以用B=0(H+M)来讨论来讨论方法一方法一：用：用H的安培环路定理的安培环路定理 求求HMB方法二方法二：MIBH H=0与螺绕环类比与螺绕环类比B和和M方向一致为方向一致为 4、磁场中有磁介质存在的时候如何求、磁场中有磁介质存在的时候如何求 设设 传导电流传导电流 束缚电流束缚电流 安培环路定理安培环路定理困难：求：困难：求：？办法：引入辅助量办法：引入辅助量 磁场强度磁场强度定义定义:磁场强度磁场强度 有有 的环路定理的环路定理 磁场中沿任一闭合路径的磁场强度的环流磁场中沿任一闭合路径的磁场强度的环流,等于该闭合路径所等于该闭合路径所套连的传导电流的代数和。套连的传导电流的代数和。对各向同性的磁介质对各向同性的磁介质 磁介质的性能方程（点点对应）磁介质的性能方程（点点对应）若传导电流的分布有对称性若传导电流的分布有对称性,就可以利用就可以利用 的环路定理，的环路定理，由传导电流求出由传导电流求出 ,然后再得到磁感应强度然后再得到磁感应强度 。磁化强度与磁场强度的关系：磁化强度与磁场强度的关系：称为磁化率称为磁化率 作业作业 P290:425；P290:434；
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