§4-3-磁介质(二)——磁荷观点

§4-3磁介质（二）——磁荷观点“磁荷”模型的要点：磁荷有正、负，同号相斥，异号相吸磁荷遵循磁的库仑定律（类似于电库仑定律）定义磁场强度H为单位点磁荷所受的磁场力把磁介质分子看作磁偶极子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。3.1磁介质的磁化磁极化强度矢量J铁芯的磁化：将一个没有磁化的铁芯插在线圈中，当线圈里通入直流电时，铁芯将显出磁性，在其两端出现了N、S极。用磁荷观点解释磁化的微观机制未磁化时0分子mp0分子mp当线圈中通入电流后，它产生一个磁场，叫做磁化场0H磁化场将对每个磁偶极分子产生一个力矩，使它们的磁偶极矩转向磁场的方向Ho在磁化场的力矩作用下，各磁偶极分子在一定程度上沿着磁场的方向排列起来在整个磁棒的两个端面上分别出现N(+)、S(-)极或者说+、-磁荷HoHo磁极化强度矢量J定义：单位体积内分子磁偶极矩的矢量和。VpJm分子未磁化时0分子mp0J有磁化场时0分子mpJ是一个沿0H方向的矢量分子磁偶极矩p分子定向排列的程度愈高，它们的矢量和的数值愈大，从而磁极化强度矢量J的数值就愈大3.2磁荷分布与磁极化强度矢量J的关系与电介质中的电极化强度矢量P比较，磁极化强度矢量J的通量为)()(SSmqSdJ内nmmJnJJdSdqcos说明S是任意闭合面)(内Smq包含在S内磁荷的代数和m为磁介质表面上磁荷的面密度n是磁介质表面的外法向单位矢量Jn是之间的夹角与举例：均匀磁化介质球上的磁荷的分布cosJm3.3退磁场与退磁因子退磁场HHH0附加磁场H的方向和大小各处不同0H当时，JH取决于退磁场越大，介质越不容易磁化，退磁场总是不利于介质磁化的。退磁场的方向与磁化场的方向相反退磁因子b较大dla.dlcl/d较小dl/d→0将右侧几根磁棒磁化到同样大小的，从而端面上有同样的磁荷面密度。Jm介质棒内中点附近的退磁场=?H●细而长的磁棒，端面积小，总磁荷小，磁荷离中点远，在中点附近的退磁场较弱SqmmHmnJnJ●短而粗的磁棒，端面积大，总磁荷大，磁荷离中点近，在中点附近的退磁场较强SqmmH退磁场mHJmJH当J给定时，与棒的几何因素有关H故0/JNHD★ND是一个纯数，其大小由棒的几何因素l/d决定，ND叫做介质的退磁因子★l/d愈大，ND是愈小，l/d愈小，ND是愈大，ND随l/d的增大而减小退磁因子的定量计算棒端面上的磁荷面密度Jm根据磁的库仑定律和叠加原理可算得它们在中心产生的退磁场，其结果为(自己去推，依据书上方法)212021201111dldlJdldlHm0JNHD21211dldlND又故对于无限长磁棒dll/,0DN0H对于很薄的磁介质片0/dl1DN0JH书4.194.604.61掉平方2不同l/d值时退磁因子的数值（ND介于0和1之间）l/dNDl/dND0.00.20.40.60.81.01.52.01.0000000.7504840.5881540.4758260.3944400.3333330.2329810.1735643.05.010.020.050.0100.01000.0∞0.1087090.0558210.0202860.0067490.0014430.0004300.0000070.000000表中数值是通过对旋转椭球体计算而来的●l和d相当于椭球体的纵向和横向主轴的长度●理论上证明，只有椭球形的磁介质才能在均匀外磁场中均匀磁化，而有限长的圆柱形磁介质在均匀外磁场中的磁化也是不均匀的。●用椭球体代替圆柱体计算退磁因子，是因为严格说来，只有在均匀磁化的情形下退磁因子才有意义。3.4安培环路定理高斯定理按磁荷观点，总磁场HHH0H0是电流产生的，应由毕奥-萨伐尔公式决定)(21212110ˆ41LrrldIHH0满足的安培环路定理和高斯定理分别为)()(00LLIldH内)(00SSdH传导电流满足的安培环路定理和高斯定理分别为HH是磁荷产生的，服从库仑定律)(0LldH)()(01SSmqSdH内H满足的安培环路定理和高斯定理分别为)(0)()(0)(00内内LLLLIIldHHldH)(0)(内LLIldH)(0)()(0)(0110内内SmSSmSqqSdHHSdH3.5磁感应强度矢量B由)()(SSmqSdJ内)(0)(1内SmSqSdH0)()(0SSdJH引入一个辅助物理量BJHB0定义磁感应强度矢量在真空中0JHB00)()(0SSdJH0)(SSdB3.6磁化率和磁导率电介质中极化强度P与电场强度E的关系EPe0磁介质中引入磁极化强度J与磁场强度H的关系HJm0磁化率JHB00rHHm011mr磁导率例11（P249）自己看mMH磁化强度00mJMH磁极化强度对比：0ePE类似