3 - 磁介质的磁化

磁介质的磁化

磁介质在外磁场中产生磁化（分子磁矩需与磁场平行，电子轨道朝向改变的进动产生附加磁场），其内部出现磁化电流（束缚电流）。

磁化强度

$$\vec{M}=\frac{\sum \vec{m}}{\Delta V}$$

单位体积内分子磁矩的矢量和。单位：$\text{A/m}$。

磁化电流

$$\oint \vec{M}\cdot d\vec{l}=I_s$$

电流体密度：${\vec{J}}_s=\nabla \times \vec{M}$

面密度：${\vec{K}}_s=\vec{M}\times \hat{n}$

磁化电流是分子电流的宏观表现，不同于传导电流（不被欧姆定律描述）。

磁化电流，内部分子电流相互抵消，只保留最外侧的磁化电流

物理图像：外磁场使分子磁矩趋向一致排列 → 介质内部磁矩相消 → 等效为表面有磁化电流环绕。

符号	含义	单位
$\vec{M}$	磁化强度	A/m
$\vec{m}$	分子磁矩	A·m²
${\vec{J}}_s$	磁化电流体密度(适用于内部)	A/m²
${\vec{K}}_s$	磁化电流面密度(适用于表面)	A/m

磁介质的磁化类比于电介质的极化：$\vec{M}\leftrightarrow \vec{P}$，磁化电流 $\leftrightarrow$ 极化电荷。

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顺磁质的磁化

分子有固有磁矩，外磁场使其趋向排列（$\vec{M}\parallel {\vec{B}}_0$），热运动对抗排列，磁化弱。

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抗磁质的磁化

分子无固有磁矩，外磁场引起电子轨道拉莫尔进动，感生反向磁矩（$\vec{M}\parallel -{\vec{B}}_0$）。

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顺磁质与抗磁质对比

对比项	顺磁质	抗磁质
固有磁矩	有	无
磁化方向	与外场同向	与外场反向
${\chi }_m$	$>0$，$10^{-5}\text{–}10^{-3}$	$<0$，$\sim -10^{-5}$
微观机制	固有磁矩取向排列	拉莫尔进动感应反向磁矩
普遍性	仅部分物质	所有物质均有

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