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磁化强度

 DMAIC_WORKROOM 2018-03-13

如果媒质是各向异性的,则Ⅹ为一张量。对于铁磁质MBH之间有复杂的非线性关系(见磁滞回线)。

在外磁场作用下,磁介质磁化后出现的磁化电流要产生附加磁场,它与外磁场之和为总磁场B。对于线性各 向同性磁介质,M与B、H成正比,顺磁质的M与B、H同方向,抗磁质的M与B、H反方向。对于各向异性磁介质,M与B、H成正比,但比例系数是一个二阶张量。对于铁磁质,M和B、H之间有复杂的非线性关系,构成磁滞回线。

国际单位制(SI)中,磁化强度M的单位是安培/米(A/m)。

还有一个我们需要了解和知道的概念叫磁化强度,也是经常出现的。

磁化强度,又称磁化矢量,是衡量物体的磁性的一个物理量,定义为单位体积的磁偶极矩,如下方程:;

其中,M{\displaystyle \mathbf {M} }是磁化强度,n是磁偶极子密度,m{\displaystyle \mathbf {m} }是每一个磁偶极子的磁偶极矩。

当施加外磁场于物质时,物质的内部会被磁化,会出现很多微小的磁偶极子。磁化强度描述物质被磁化的程度。采用国际单位制,磁化强度的单位是安培/米。

物质被磁化所产生的磁偶极矩有两种起源。

一种是由在原子内部的电子,由于外磁场的作用,其轨域运动产生的磁矩会做拉莫尔进动,从而产生的额外磁矩,累积凝聚而成。

另外一种是在外加静磁场后,物质内的粒子自旋发生"磁化",趋于依照磁场方向排列。这些自旋构成的磁偶极子可视为一个个小磁铁,可以以矢量表示,作为自旋相关磁性分析的经典描述。例如,用于核磁共振现象中自旋动态的分析。

物质对于外磁场的响应,和物质本身任何已存在的磁偶极矩(例如,在铁磁性物质内部的磁偶极矩),综合起来,就是净磁化强度。

在一个磁性物质的内部,磁化强度不一定是均匀的,磁化强度时常是位置矢量的函数。

麦克斯韦方程组就是描述磁感应强度{\displaystyle \mathbf {B} }、磁场强度{\displaystyle \mathbf {H} }、电场{\displaystyle \mathbf {E} }、电势移{\displaystyle \mathbf {D} }、电荷密度{\displaystyle \rho }和电流密度{\displaystyle \mathbf {J} }的物理行为。

但还有一些物质表现出抗磁性,这是为什么呢?抗磁性是物质抗拒外磁场的趋向,因此会被磁场排斥。所有物质都具有抗磁性。可是,对于具有顺磁性的物质,顺磁性通常比较显著,遮掩了抗磁性。

只有纯抗磁性物质才能明显地被观测到抗磁性。例如,惰性气体元素和抗腐蚀金属元素(金、银、铜等等)都具有显著的抗磁性。当外磁场存在时,抗磁性才会表现出来。假设外磁场被撤除,则抗磁性也会遁隐形迹。

在具有抗磁性的物质里,所有电子都已成对,内秉电子磁矩不能集成宏观效应。抗磁性的机制是电子轨域运动,用经典物理理论解释如下:由于外磁场的作用,环绕着原子核的电子,其轨域运动产生的磁矩会做拉莫尔进动,从而产生额外电流与伴随的额外磁矩。

但是大家一定不要忘记,以上所有物理概念,电偶极距,磁偶极距,磁化强度等,都是需要和电磁场挂钩,只有在电磁场"平台"上才能实现这种计算。这正是麦克斯电磁学方程的精髓。

摘自独立学者灵遁者量子力学书籍《见微知著》[1]

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