15-17磁介质的磁化磁化强度矢量

磁介质的磁化与磁化强度的计算磁介质是一类能够被磁化并保持磁化状态的物质。

它的磁化过程和磁化强度的计算对于理解磁性材料的性质和应用具有重要意义。

本文将详细介绍磁介质的磁化过程以及如何计算磁化强度。

1. 磁化过程磁介质的磁化过程可以分为自由磁化和感应磁化两个阶段。

自由磁化是指在磁场的作用下，磁介质中的磁性微区域（磁畴）发生磁矩定向的过程。

在自由磁化过程中，磁介质内部的磁矩会逐渐定向，并在达到饱和磁化强度时停止变化。

饱和磁化强度是指磁介质中所有磁矩都在磁场的作用下达到最大定向程度的状态。

感应磁化是指在外加磁场存在的情况下，磁介质中的磁矩发生进一步的调整，以适应外加磁场的变化。

感应磁化过程中，磁介质的磁矩会随着外加磁场的变化而变化，但总体上仍保持相对的定向。

2. 磁化强度的计算磁化强度是描述磁介质磁化程度的物理量，用字母H表示。

磁化强度的计算方法根据磁场类型的不同而有所不同。

对于恒定磁场，磁化强度可以通过以下公式计算：H = B/μ0 - M其中，B为磁感应强度，μ0为真空中的磁导率，M为磁化强度。

恒定磁场中，磁化强度的方向和磁感应强度的方向相同。

对于交变磁场，磁化强度可以通过以下公式计算：H = Im(B)/μ0 - M其中，Im(B)为磁感应强度的实部，μ0为真空中的磁导率，M为磁化强度。

交变磁场中，磁化强度的方向和磁感应强度的实部方向相同。

需要注意的是，磁化强度和磁感应强度的单位一般为安培/米（A/m）。

3. 磁介质的应用磁介质由于其特殊的磁化特性，在很多领域都有广泛的应用。

以下是几个常见的磁介质应用：（1）磁存储器件：磁介质的磁性能使其成为磁存储器件（如硬盘驱动器、磁带等）中的重要组成部分。

（2）变压器：磁介质广泛应用于变压器中，通过磁化和磁感应的相互作用来实现电能的传输和转换。

（3）磁共振成像：磁介质的磁性质使其成为核磁共振成像（MRI）技术中的重要材料，用于获取人体内部的磁共振信号。

（4）磁随机存取存储器：磁介质的磁性使其成为磁随机存取存储器（MRAM）等新型存储器件的关键部件。

一、名词解释1.通量、散度、高斯散度定理通量：矢量穿过曲面的矢量线总数。

（矢量线也叫通量线，穿出的为正，穿入的为负）散度：矢量场中任意一点处通量对体积的变化率。

高斯散度定理：任意矢量函数A的散度在场中任意一个体积内的体积分，等于该矢量函在限定该体积的闭合面的法线分量沿闭合面的面积分。

2.环量、旋度、斯托克斯定理环量：矢量A 沿空间有向闭合曲线C 的线积分称为矢量A沿闭合曲线l的环量。

其物理意义随A所代表的场而定，当A为电场强度时，其环量是围绕闭合路径的电动势；在重力场中，环量是重力所做的功。

旋度：面元与所指矢量场f之矢量积对一个闭合面S的积分除以该闭合面所包容的体积之商，当该体积所有尺寸趋于无穷小时极限的一个矢量。

斯托克斯定理:一个矢量函数的环量等于该矢量函数的旋度对该闭合曲线所包围的任意曲面的积分。

3.亥姆霍兹定理在有限区域V内的任一矢量场，由他的散度，旋度和边界条件（即限定区域V的闭合面S上矢量场的分布）唯一的确定。

说明的问题是要确定一个矢量或一个矢量描述的场，须同时确定其散度和旋度4.电场力、磁场力、洛仑兹力电场力：电场对电荷的作用称为电场力。

磁场力：运动的电荷，即电流之间的作用力，称为磁场力。

洛伦兹力：电场力与磁场力的合力称为洛伦兹力。

5.电偶极子、磁偶极子电偶极子：一对极性相反但非常靠近的等量电荷称为电偶极子。

磁偶极子：尺寸远远小于回路与场点之间距离的小电流回路（电流环）称为磁偶极子。

6.传导电流、位移电流传导电流：自由电荷在导电媒质中作有规则运动而形成的电流。

位移电流：电场的变化引起电介质内部的电量变化而产生的电流。

7.全电流定律、电流连续性方程全电流定律（电流连续性原理）：任意一个闭合回线上的总磁压等于被这个闭合回线所包围的面内穿过的全部电流的代数和。

电流连续性方程：8.电介质的极化、极化矢量电介质的极化：把一块电介质放入电场中，它会受到电场的作用，其分子或原子内的正，负电荷将在电场力的作用下产生微小的弹性位移或偏转，形成一个个小电偶极子，这种现象称为电介质的极化。

11-1 磁介质 磁化强度一、磁介质 磁化强度磁场对处于磁场中的物质也有作用，使其磁化。

一切能够磁化的物质称为磁介质。

而磁化了的磁介质要激起附加磁场，也会对原磁场产生影响。

应当指出的是，磁介质对磁场的影响远比电介质对电场的影响要复杂得多。

不同 的磁介质在磁场中的表现则是很不相同的。

假设没有磁介质（即真空）时，某点的磁感强度为0B ，放入磁介质后，因磁介质被磁化而建立的附加磁感强度为B '，那么该点的磁感强度B 应为这两个磁感强度的矢量和，即B B B '+=0实验表明，附加磁感强度B '的方向随磁介质而异。

有一些磁介质，B '的方向与0B 的方向相同，使得0B B >，这种磁介质叫做顺磁质，如铝、氧、锰等；还有一类磁介质，B '的方向与0B 的方向相反，使得0B B <，这种磁介质叫做抗磁质，如铜、铋、氢等。

但无论是顺磁质还是抗磁质，附加磁感强度的值B '都较0B 要小得多（约几万分之一或几十万分之），它对原来磁场的影响极为微弱。

所以，顺磁质和抗磁质统称为弱磁性物质。

实验还指出，另外有一类磁介质，它的附加磁感强度B '的方向虽与顺磁质一样，是和0B 的方向相同的，但B '的值却要比0B 的值大很多（可达102-104倍），即0B B >>，并且B 和B 0的比值不是常量。

这类磁介质能显著地增强磁场，是强磁性物质；我们把这类磁介质叫做铁磁质，如铁、镍、钴及其合金等。

弱磁性物质的顺磁性和抗磁性的微观机理，与强磁性物质的铁磁性显著不同。

这节用安培的分子电流学说简单说明顺磁性和抗磁性的起源。

关于铁磁质的铁磁性将在第11-3节中介绍。

在物质的分子中，每个电子都绕原子核作轨道运动，从而使之具有轨道磁矩（参阅第10-2节）；此外，电子本身还有自旋（参阅第17-10节），因而也会具有自旋磁矩。

一个分子内所有电子全部磁矩的矢量和，称为分子的固有磁矩，简称分子磁矩，用符号 m 表示。

第15章磁介质一、物质的磁化1、磁介质中的磁场设真空中的磁感应强度为的磁场中，放进了某种磁介质，在磁场和磁介质的相互作用下，磁介质产生了附加磁场，这时磁场中任意一点处的磁感应强度2、磁导率由于磁介质产生了附加磁场磁介质中的磁场不再等于原来真空中的磁场，定义和的比值为相对磁导率：介质中的磁导率：式中为真空中的磁导率3、三种磁介质（1）顺磁质：顺磁质产生的与方向相同，且。

略大于1（2）抗磁质：抗磁质产生的与方向相反，且。

略小于1（3）铁磁质：铁磁质产生的与方向相同，且。

远大于1二、磁化强度1、磁化强度定义为单位体积中分子磁矩的矢量和即：2、磁化强度与分子面电流密度的关系：式中为磁介质外法线方向上的单位矢量。

3、磁化强度的环流即磁化强度对闭合回路的线积分等于通过回路所包围面积内的总分子电流三、磁介质中的安培环路定律1、安培环流定律在有磁介质条件下的应用即：2、磁场强度定义为：3、磁介质中的安培环路定律：4、应用磁介质中的安培环路定律的注意点：（1）的环流只与传导电流有关，与介质（或分子电流）无关。

（2）的本身（）既有传导电流也与分子电流有关。

既描写了传导电流磁场的性质也描写了介质对磁场的影响。

（3）要应用磁介质中的安培环路定律来计算磁场强度时，传导电流和磁介质的分布都必须具有特殊的对称性。

5、磁介质中的几个参量间的关系：（1）磁化率（2）与的关系（3）与等之间的关系四、磁场的边界条件（界面上无传导电流）ေ、壁介蔨分界面伤边磁感应强度的法向分量连廭，即Ҩ2、磁介谨分界面两龹的磁场强嚦纄切向分量连续，即：Ƞ3 磃感应线的折射定律ā＊怎义如图15-1所示）五、铁磁物贩q、磁畴：电子ꇪ旋磁矩取向相同的對区域。

2、磁化曲线（图55-2中曲线）ေ磁导率曲线（图15-2中??曲线）4、磁滞回线ေ图17耩3）图中乺矫끽嚛㠂5、铁磁质与非铁㳁质的主要区别：铁磁物质产生的附加磁场错误!未定义书签。

的比原来真空中的磁场大得多。

磁介质的磁化与磁化强度在日常生活中，我们常常会接触到一些与磁性有关的物品，比如磁铁、磁卡等等。

这些物品之所以具有磁性，是因为它们含有一种特殊的物质，即磁介质。

那么，磁介质的磁化与磁化强度是如何产生的呢？首先，我们来了解一下什么是磁介质。

磁介质是指能够被磁场影响而发生磁化的物质，它可以是固体、液体或气体。

在磁介质中，存在着微观的磁性基本元件，如铁磁颗粒或分子磁矩。

当外加磁场作用于磁介质时，这些基本元件会发生重新排列，从而产生宏观上的磁化效应。

磁介质的磁化过程可以分为自发磁化和感应磁化两种方式。

自发磁化是指在没有外加磁场作用时，磁介质自身就具有磁化强度。

这一现象主要存在于铁磁体中，比如铁、镍和钴等物质。

在自发磁化过程中，铁磁体中的微观磁矩会自发地同向排列，并形成磁畴结构。

这种自发磁化的状态使得铁磁体对外加磁场有较强的响应能力，也使得它具有较高的磁导率和磁化强度。

而感应磁化则是指在外加磁场的作用下，磁介质发生磁化的过程。

在感应磁化的过程中，外加磁场会引起磁介质中微观磁矩的重新排列，从而使整个磁介质产生磁化效应。

感应磁化主要存在于顺磁体和抗磁体中。

顺磁体是指在外加磁场作用下，磁介质中的微观磁矩会沿外磁场方向排列，从而增强外磁场的磁感应强度。

相反，抗磁体是指在外加磁场作用下，磁介质中的微观磁矩会沿外磁场方向反向排列，从而减弱外磁场的磁感应强度。

磁化强度是描述磁介质磁化程度的物理量，它反映了磁介质对外磁场的响应能力。

磁化强度可以通过磁化矢量来表示，其大小与物质的磁化程度成正比。

磁化矢量的方向则与磁介质中的微观磁矩排列方向一致。

磁化强度与磁场强度之间存在着一种重要的关系，即磁化强度与磁场强度的比值等于磁介质的磁导率。

磁导率可以分为磁化导率和非磁化导率两种。

磁化导率是指磁介质发生磁化时的磁导率，而非磁化导率则是指磁介质未发生磁化时的磁导率。

一般情况下，磁化导率要远大于非磁化导率。

这是因为磁介质在磁化过程中，其微观磁矩的排列会引起磁感应强度的增大，从而增强了磁导率。