磁偶极子的初认识

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磁偶极子的初认识

考虑到与静电学的相似之处，磁性传统上被视为强度为p₁和p₂的磁极之间的相互作用，它们之间的距离为r。这类似于带电粒子之间的库仑相互作用，可以写成

式中F是作用在磁极上的力，而μ₀是真空的磁导率。

在一种补充的方法中，也可以说，产生电流的磁场或另一个磁极，将对强度为p的初始磁极施加力F

式中H₀为由电流或另一磁极产生的外加磁场。根据麦克斯韦的电磁理论，我们知道磁极成对出现。因此，当磁铁被切成小块时，每一块都有一对磁极。磁极之间相互施加一种力，类似的磁极相互排斥，其力F由式1描述，而南北两极相互吸引。由式2可知，如果磁性材料靠近磁铁，磁铁的磁场会使材料磁化。因此，磁场有时被称为用线表示的磁化力，也称为图1a所示的力线。这些力线或磁场线是这样画的，磁铁外面的线从北极向外辐射，指南针的针将与它们相切。磁力线离开北极，在南极再次进入磁体，吸引铁磁体向磁体移动，即使两者相隔一定距离。

图1 (a)磁铁或磁化材料外部的磁场表示，(b)放置在磁场H中的长度为l的棒上的一对磁力pH

考虑一个长度为l的条形磁铁，两端磁极分别为p和-p，置于均匀磁场中(图1b)。在这种情况下，磁力对产生扭矩L

其中θ为外加磁场方向H与条形磁铁磁化强度方向M之间的夹角。在这种情况下，积pl是棒的磁化强度M。在没有摩擦力的情况下，力矩所做的功产生势能U：

这个方程特别重要，当讨论磁畴和它们的磁化向外施加磁场的重新排列时。可以看出，势能在θ为0时具有zui小值。

当长l趋近于零值，且磁极强度p同时趋近于无穷大时，称为磁偶极子。另外，磁偶极子也可以由一个跨越零维面积的无限强度的圆形电流来定义。不管我们如何看待它，磁偶极子只是一个数学概念，仅仅对某些磁量的定义有用。例如，磁偶极子的磁矩m是

其中M是磁化强度，dV是单位体积。这个方程在以前的书中被认为是m的定义，强调这个事实是很重要的，希望在本书后面的书中记住，如果磁化体的磁化强度在整个磁化体中是恒定的，从磁的角度来看，磁化体被认为是均匀的。

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