磁化強度

1、我們知道，物質(zhì)是由分子組成，分子由原子組成。近代物理證明，原子中的每個電子都在作繞核的循軌運動和自旋運動，這兩種運動都產(chǎn)生磁效應。如果把分子看成一個整體，分子中各個電子對外所產(chǎn)生的磁效應的總和，可以用一個等效的圓電流來表示。這個等效的圓電流稱為分子電流，其相應的磁矩稱為分子磁矩，用pm來表示，顯然，pm是分子中各個電子軌道磁矩和自旋磁矩的矢量和。在無外磁場時，磁介質(zhì)內(nèi)部任一體積元△V內(nèi)所有分子磁矩的矢量和為零，即∑pm=0。這是因為受分

2、子雜亂無章的熱運動的影響，使分子磁矩指向各向概率相等，因而磁介質(zhì)對外不顯磁性。當磁介質(zhì)處于外磁場B中時，每個分子都受到一個力矩，Lo=pmB，該力矩迫使分子磁矩轉(zhuǎn)向外磁場B的方向，于是，在外磁場的作用下，任一體積元△V內(nèi)所有分子磁矩的矢量和不為零，即∑pm≠0。這樣，磁介質(zhì)對外就顯示出一定的磁性，或者說磁介質(zhì)被磁化了。為了描述磁介質(zhì)的磁化狀態(tài)（磁化程度和磁化方向）我們引入磁化強度矢量M，它表示單位體積內(nèi)所有分子磁矩的矢量和，即V???m

3、pM單位是安米。如果在磁介質(zhì)中各點的磁化強度矢量的大小和方向都相同，我們稱該磁化是均勻的；否則，磁化是不均勻的。在外磁場中，磁化了的磁介質(zhì)會激發(fā)附加磁場；這附加磁場起源于磁化了的介質(zhì)內(nèi)所出現(xiàn)的束縛電流（實質(zhì)上是分子電流的宏觀表現(xiàn)）。設有一“無限長”的載流直螺線管，管內(nèi)充滿均勻磁介質(zhì)，電流在螺線管內(nèi)激發(fā)均勻磁場。在此磁場中磁介質(zhì)被均勻磁化，這時磁介質(zhì)中各個分子電流平面將轉(zhuǎn)到與磁場的方向相垂直，圖215表示磁介質(zhì)內(nèi)任一截面上分子電流排列的情

4、況。從圖215（b）和（c）中可以看出，在磁介質(zhì)內(nèi)部任意一點處，總是有兩個方向相反的分子電流通過，結(jié)果相互抵消；只有在截面邊緣處，分子電流未被抵消，形成與截面邊緣重合的圓電流。對磁介質(zhì)的整體來說，未被抵消的分子電流是沿著柱面流動的，稱為束縛面電流。對順磁性物質(zhì)，束縛面電流和螺線管上導體中的電流I方向相同；對抗磁性物質(zhì)，則兩者方向相反。圖215均勻磁化的磁介質(zhì)中的分子電流設為圓柱形磁介質(zhì)表面上“單位長度的束縛面電流”，S為磁介質(zhì)的截面積，

5、為所s?l選取的一段磁介質(zhì)的長度。在長度上，束縛電流的總量值為，因此在這段磁介lsslI??質(zhì)總體積中的總磁矩為Sl???SlSIpssm?根據(jù)M的定義有在圖215(a)所示的圓柱形磁介質(zhì)的邊界附近，取一長方形閉合回路ABCD，AB邊在磁介質(zhì)內(nèi)部，它平行于圓柱軸線，長度為l，而BC、AD兩邊則垂直于柱面。在磁介質(zhì)內(nèi)部各點處，M都沿AB方向，大小相等，在柱外各點處M=0。所以M沿BC、CD、DA三邊的積分為零，因而M對閉合回路ABCD的積