12-1顺磁性和抗磁性资料

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,12.1,顺磁性和抗磁性,12.1,顺磁性和抗磁性,12.1.1,磁介质,12.1.2,顺磁性和抗磁性的磁化,试验觉察：假设在载流导线四周空间不是真空，而是布满某种各向同性的磁介质，则磁感应强度增加r倍,r,:,磁介质的相对磁导率,(1),r,1,：顺磁质，如氧、铝、钨、铂、铬等。,(2),r,1,：铁磁质，如铁、钴、镍等,r=0表示完全抗磁性，如超导体是抱负的抗磁体,12.1.1,磁介质,一、原子中电子的磁矩,电子的轨道磁矩,L,的大小,演示动画：电子的轨道运动,电子的轨道运动可用一个闭合的圆电流来代替,12.1.2,顺磁性和抗磁性的磁化,轨道磁矩,自旋磁矩,原子中电子除了作绕核的轨道运动外，还有自旋，相应地有自旋磁矩S和自旋角动量S，试验说明S和S之间有如关系,二、电子的拉莫进动,一个作轨道运动的电子放在外磁场,B,0,中，与电子轨道运动对应的圆电流在磁场中受到磁力矩,拉莫进动,使电子获得了一个附加的转动，转动角速度方向沿外磁场方向。这个附加的转动同样等效于一个圆电流，从而产生一个附加磁矩,l,。因电子带负电，故附加磁矩方向与外磁场方向相反。,附加磁矩又称为感应磁矩。,演示动画：拉莫进动,磁力矩使轨道角动量产生变化，其变化量,d,L,与,L,垂直，即电子绕核运动的轨道平面绕外磁场方向进动,拉莫进动,三、顺磁性和抗磁性,介质的分子原子中的全部电子的轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和，称为分子(固有)磁矩,磁介质的分子磁矩为零,，在外磁场中，各个分子中的电子都因拉莫进动而产生,感应磁矩,。感应磁矩的方向与外磁场方向相反。这样抗磁质体内的感应磁矩激发一个和外磁场方向相反的,附加磁场,，使介质中的磁感应强度减弱。,抗磁质,抗磁质在外磁场中的磁化过程称为,感应磁化,磁介质的分子磁矩不为零,，但在无外磁场时，因其无规的取向，宏观上不产生磁效应。,顺磁质,有外磁场时，分子磁矩将不同程度地沿外磁场方向排列起来，在宏观上呈现出附加磁场，这个附加磁场的方向与外磁场方向一样，使介质中的磁感应强度增加。,顺磁场在外磁场中的磁化过程称为,取向磁化,三、顺磁质和抗磁质的区分,抗磁质：附加磁矩是抗磁质产生磁效应的唯一缘由。,顺磁质：分子磁矩附加磁矩，分子磁矩是产生磁效应的主要缘由。,12.2,磁化强度和磁化电流,12.2.1,磁化强度,12.2.2,磁化电流,磁化强度表征物质的宏观磁性或介质的磁化程度。,磁化强度的,单位,：安培,/,米,(A/m),磁化强度矢量,M,：,单位体积内分子磁矩的矢量和,磁化强度矢量,M,与描述电介质的极化强度,P,相当,12.2.1,磁化强度,抗磁质：发生,感应磁化,，,M,的方向与外磁场方向相反；,顺磁质：发生,取向磁化,，,M,的方向与外磁场同向。,有外磁场时,外磁场越大，磁化强度越强。,磁介质的磁化，还可用,磁化电流,来表示。,一载流长直螺线管，管内布满均匀磁介质。,磁化电流,与电介质极化时在电介质上产生的,极化电荷,相当。极化电荷产生附加电场，,磁化电流产生附加磁场。,特例,12.2.2,磁化电流,磁介质边缘的,磁化面电流,抗磁质,顺磁质,演示动画：磁化面电流,L,S,取一长为,l,面积为,S,的磁介质。则：,M,磁化强度与磁化电流间的关系,单位长度的磁化面电流,e,n,磁介质外表某处磁化强度的切向重量等于此处单位长度的磁化面电流。,3.,磁化强度对任意闭合回路,L,的线积分等于回路所包围的面积内的总磁化电流,2.在不均匀磁介质中，磁介质内部各点都有磁化电流,小 结,一、在外磁场,B,0,中，与电子的轨道运动相应的圆电流受磁力矩作用而进动,(,以外磁场方向为轴线转动,),，产生与,B,0,反向的分子附加磁矩。,轨道磁矩,自旋磁矩,二、分子 电子,磁效应总和,等效圆电流,分子磁矩,三、磁化强度,四、磁化电流,概念检测,磁介质有顺磁质、抗磁质和铁磁质三种，用相对磁导率表征它们各自的特征时,A.,顺磁质,r,0,，抗磁质,r,0,B.,顺磁质,r,1,，抗磁质,r,=1,，铁磁质,r,1,C.,顺磁质,r,1,，抗磁质,r,1,D.,顺磁质,r,0,，抗磁质,r,1,结论：电子进动产生的附加磁矩 总是 减弱外磁场。,附加磁矩 与 相比要小得多，相差两个数量级。因此顺磁质中的磁场是加强了。,