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磁矩

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  描述电流线圈的磁性质以及微观粒子物理性质的物理量。
  电流的磁矩  圆形电流圈的磁矩为

miSn,

式中i为电流强度,S为电流圈的面积,n为与i成右手螺旋的单位矢量。如图所示任意形式的平面闭合电路的磁矩也可写为电流强度与面积的乘积。

磁矩

  电与磁有许多相似之处。一个小电流圈可以看成正负磁极组成的磁偶极子,它在远区激发的磁场和在外磁场中的行为同电偶极子在远区激发的电场和在外电场中的行为类似。磁矩M在远区的磁场,同电矩p在远区的电场类似,

磁矩,

式中μo为真空磁导率,r为磁矩到场点的位矢。磁矩M在外磁场B中受的力F和力矩L同电偶极子在外电场的情况类似,分别为

F=墷(m ·B),Lm ×B

  与电多极矩类似,也存在磁多极矩,其级次以2l(l=1,2,3,…)表之,l=1,即上述的磁偶极矩,l=2为磁四极矩。这些在电磁辐射中有广泛应用。
  电子磁矩  在原子中,电子绕原子核运动,具有相应的轨道磁矩;电子本身还具有自旋磁矩。无论轨道磁矩还是自旋磁矩都是量子化的,它们在空间任意方向的投影值也是量子化的,经常用的却是后者。自旋磁矩μs在空间任意方向(如磁场方向,常取为z轴)的投影值为

磁矩

式中μBeh/4πme=9.274078×10-24(安·米2)称为玻尔磁子、me为电子质量,e为电子电量的绝对值,h为普朗克常数。
  轨道磁矩在空间任意方向的投影值为μB的正、负整数倍或为零。整个原子的磁矩为原子中各电子轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和。原子磁矩在研究原子能级的精细结构、磁场中的塞曼效应以及磁共振等方面具有重要意义。
  粒子的磁矩  近代物理的理论和实验都证明:原子核、质子、中子以及其他基本粒子都具有确定的自旋角动量和自旋磁矩,不过自旋磁矩与质量成反比,所以质子的自旋磁矩比电子的小得多。这些粒子除具有上述的磁矩(称为正常磁矩)外,还具有反常磁矩,并且,质子的反常磁矩比正常磁矩还大。中子的电荷为零,它没有正常磁矩,但确有很大的反常磁矩,这说明质子、中子等粒子内部具有复杂的结构。

 

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