1.2. 磁与磁场¶
1.2.1. 什么是磁¶
1.2.2. 自旋磁矩与磁力矩¶
磁矩 ( Magnetic Moment )是磁铁物质的物理性质, 决定了其处于外磁场时的转矩. 载流回路、电子、分子或行星等都有磁矩.
自旋 ( Spin )是粒子所具有的内禀性质(如质量、电量), 为粒子与生俱来的一种角动量, 为量子化的且大小不可变, 自旋可以产生磁矩 . 自旋为 \(0\) 的粒子, 从各方向看都一样; 自旋为 \(1, 2\) 的粒子分别旋转 \(360\) 度(如手)、 \(180\) 度后看起来一样; 自旋为 \(\frac{1}{2}\) 的粒子, 旋转 \(720\) 度后看起来一样.
图 1.10 Spin (left), Loop Current Magnetic Moment (midle right)¶
Spin (left), Loop Current Magnetic Moment (midle right)
磁矩 ( \(\mu\) )描述载流线圈或微观粒子磁性的物理量,与外磁场无关;
磁力矩 ( \(M=\mu \times B\) \(M=\mu \times B\) )是载流线圈或微观粒子在外磁场中受到的力矩,与外磁场有关.
力矩做功: \(W=\int_{\theta_0}^\theta M{\rm d}\theta = -\mu B\cos{\theta} + \mu B\cos{\theta_0} = -\mu \cdot B + C\)
磁矩在外磁场中具有的能量 : \(E = -\mu \cdot B + C\) , 如果取磁矩 \(\mu\) 与外磁场 \(B\) 垂直时具有的能量为 \(0\) , 则 \(E = -\mu \cdot B\) . 磁矩在与磁矩方向相反的外加磁场中有了附加能量 \(E = \mu \cdot B\) , 磁矩在与磁矩方向相同的外加磁场中有了附加能量 \(E = -\mu \cdot B\) .
