水电之家讯：各种磁介质的内部结构不完全相同，按磁性可将介质分为三种。 我们先说明在没有外磁场作用时的情况。

1、无外磁场作用时

（1）在第一种磁介质中，每个分子的磁矩（相当于电介质中的有极分子），但各个分子磁矩的取向杂乱无章，沿各个方向都不占优势，因而所有分子磁矩的矢量和



结论：无外磁场时这种磁介质在宏观上不显磁性。

（2）在第二种磁介质中，每个分子里电子磁矩之和为零，即（相当于电介质中的无极分子）因此所有分子磁矩的总和为



结论：无外磁场时这种磁介质在宏观上不显磁性。

（3）在第三种磁介质中，原子间的相互作用特别强，在这种情况下，介质内部形成一个个微小的区域，如图7-2所示。在每个小区域中，原子磁矩的排列整齐，取向相同，因而具有很强的磁性，在图中用一个箭头符号表示。这样的小区域称为磁畴。由于介质中有大量的磁畴，在没有外磁场时，这些磁畴磁矩的取向是杂乱无章的，因此

磁畴



所以这种磁介质在无外磁场时宏观上不显磁性。

实际上，磁畴的形状并不象示意图那样简单，其几何线度也随材料不同而异。磁畴可以在实验室中观察到，其线度从微米 数量级到毫米 数量级范围内。



2、有外磁场作用时

当存在磁场时，在每个电子磁矩 上要增加一个附加磁矩。我们取电子的轨道平面与外磁场的磁感应强度互相垂直的特殊情况进行讨论。如图7-3所示，电子自身的磁矩与平行反向。中外磁场由0增加到的过程中，在空间要激发感生磁场，与反向，使电子在轨道上某点受到的感生电场力与电子在该点处的速度同向，因此电子被加速，其速度 从增大到，角速度也相应地从增大到。在电子运动轨道不变的情况下，电子运动速度增大相当于电流环流增强，因而电子磁矩也要增大即由增加到。下面，对附加磁矩与磁场的关系作定量的分析。

在没有外磁场时，电子眼圆形轨道运动的线速度的大小为，设轨道半径为，则



使电子作圆周运动的法向力是原子核对电子的吸引力，即



式中m为电子的质量。当外磁场的磁感应强度为时，运动电子受到的洛仑兹力为



按右手螺旋关系，与同向。这时电子运动的角速度变为。假设轨道的半径不变，则

（7-4）

将式（7-4）展开后减去式（7-3），得



当 不太大时 ，上式两边的第二项均可忽略，即可解得

（7-5）

当外磁场的磁感应强度为时，电子运动的角速度增加了 ，电子磁矩也有相应的增量，按式（7-1），得



上式减去式（7-1）得



将式（7-5）代入，得

（7-6）

式中的负号表明，与反向。同理可证，当电子自身的磁矩与平行时，电子的附加磁矩与的关系仍满足式（7-6）。所以说，电子的附加磁矩具有反抗外加磁场的性质。

式（7-6）是从电子的轨道平面与外磁场的感应强度互相垂直的特例中导出的，而在一般情况小，电子的轨道平面与并不垂直。如图7-4所示，这时电子的附加磁矩 的方向与仍然反向，式（7-6）虽然是通过特例导出，但它具有普遍的意义。下面，我们对三种磁介质在有外磁场的情况进行讨论。



（1）第一种磁介质，无外磁场时分子磁矩 ；在有外磁场时，一方面分子磁矩沿方向取向，另一方面附加分子磁矩 与反向，由于 ，所以总磁矩不为零，总磁矩沿的方向，介质被磁化了。也就是说，这种介质处于外磁场中时，在宏观上显示了磁性并产生附加磁场，使介质所在空间的磁场增强。设附加磁场的磁感应强度为，则磁场强度为 或

我们将这种磁介质称为顺磁质。实际上，由于分子的热运动，分子磁矩的取向总不可能完全一致。一定的温度下，的取向按一定的统计规律分布。外磁场越强，温度越低，的取向越整齐，磁性越强。撤去外磁场后磁性又消失。氧（）、氧化氮（）及顺磁性盐（某些碱性元素、碱土元素及稀土元素的盐）都是顺磁质。

（2）第二种磁介质，无外磁场时分子磁矩 ；在有外磁场时,其分子磁矩仍为零，而附加分子磁矩 与反向，因此总磁矩仍不为零，而附加分子磁矩与 反向，因此总磁矩也不为零，而且与反向。这种磁介质在宏观上显示的附加磁场减弱了外磁场的作用，即

而

我们将这种磁介质称为抗磁质。附加磁矩抗磁质产生磁化的唯一原因。磁化的强弱不随温度而变，撤去外磁场则磁化立即消失。碱金属盐类及卤素等都是抗磁质。

（3）第三种磁介质，在无外磁场时所有磁畴磁矩的矢量和为零；在有外磁场时，每个磁畴的磁矩都沿的方向规则地排列，从而在空间上显示出很强的附加磁场。这个附加磁场显著地增强了介质所在空间的磁场，不仅有



及



而且，既使外磁场很弱（），介质的磁化也很强。我们将这种磁介质称为铁磁质。铁（）镍（Ni） 钴（）三种元素， 以及这三种和其他元素的多种合金都是铁磁质。

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