内容发布更新时间 : 2024/6/20 20:10:15星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

4.3 磁介质中的稳恒磁场

4.3.1 磁介质的磁化

自然界中所有实体物质都是磁介质。

磁介质是由原子组成的，原子内的电子围绕原子核形成轨道运动产生环形电流，形成磁偶极子。

这些磁偶极子在没有外磁场时，由于热运动而杂乱无章地排列，大量微观电流产生的磁场互相抵消，在宏观上介质没有磁性。

当有外磁场作用时，磁偶极子发生有规则地取向，大量磁偶极子产生磁场合成的结果，使介质产生了附加磁场，这就是介质的磁化现象。

为了衡量磁介质的磁化程度，可以定义一个磁化矢量来度量：

M??mi=1Ni?V?A/m?

磁化矢量是一个强度量，磁化矢量又叫磁化强度。

从产生磁场的角度看，磁化后的介质可看成是磁介质不存在，代之以大量的磁偶极子充满磁介质所占据的真空区域。这样就可以利用真空中的磁场表达式来分析磁介质磁化后的磁场。

基于这个认识，我们把

?mi=1Ni看成是一个微分量

dm=MdV

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从而求出dm产生的磁矢位：

dAm?r???0dm?r????r?r??4πr?r?3

介质V磁化后全部磁偶极矩产生的磁矢位就成为

Am?r???04π?M????V1dV? ?r?r????M?Am?r??dV??04πVr?r?4π?0???SM??n?dS? r?r?

记 Jm???M2??A/m?? Km?M?n m?A/?分别称为体磁化电流密度和面磁化电流密度。

这样，由这两种电流密度产生的磁矢位就可写成

Am?r???04π?VJm?r???dV?r???0r?r?4π

??SKm?r??dS?r?? ?r?r4.3.2 磁介质中的场方程

在磁介质中，虽然磁化电流的形成机制与传导电流不同，但在产生磁场的特性上两者完全一样。

当磁场中有磁介质时，由传导电流和磁化电流所共同产生的磁场为

B?Be?Bm

这里Be是由传导电流产生的外磁场，Bm是由磁化电流产生的磁场。

先考虑磁场的旋度。在磁介质中，因

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??Bm??0Jm??0??M

所以 ??B???Be???Bm??0J??0??M 或 ??B?J???M B?0???0???M?J

?B?????M??J ??0?引入矢量

H?B?0?M

则

??H?J

矢量H称为磁场强度，单位是安/米(A/m)，它是一个中间变量，并不代表真实磁场，仅仅是为了便于分析而引入的一个辅助量。

由旋度的物理意义(见第1章)可知，稳恒磁场是有旋场，“漩涡”中心是外源的电流密度，磁场强度线围绕传导电流构成闭合线。

接下来讨论磁场的散度。因Bm???Am，所以

??B????Be?Bm????Be??????Am??0

这说明，磁介质中的稳恒磁场是无散场，场中无“源泉”也无“漏洞”，磁场线是无头无尾的闭合线。

实验表明，非铁磁介质中的磁化矢量M与磁场强度H之间满足线性关系

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