基本介紹
- 中文名：感生磁矩
- 外文名：induced magnetic moment
- 領域：物理
- 學科：電磁學
- 性質：磁矩
- 對象：本身不具磁性的材料
磁性,磁矩,實例——鹼金屬,順磁性,
磁性
能夠吸引鐵、鈷、鎳等物質的性質叫做磁性.
說明：
①把鐵釘、大頭針等鐵制的物品靠近條形磁鐵和蹄形磁鐵，由我們感受到磁鐵對鐵制物品的吸引可知：某些物體能吸引鐵制的物品，就具有磁性.具有磁性的物體除了具有吸鐵性的特點外，還有指向性;具有磁性的物體之間可能產生吸引力，也可能產生排斥力.
②磁體和鐵製品之間放了另一個物體後，它們之間還有吸引力.這說明不相互接觸，磁性所產生的磁力也有作用.
③磁性起源於電流或物體內部電荷（電子、原子核）的運動.
理解與套用
例 有兩根外形完全相同的鋼棒，已知其中一根有磁性，另一根沒有磁性，如何鑑別出有磁性的一根?
解析： 方法一：吸鐵性.觀察它們能否吸引鐵、鈷、鎳等物質，能吸引的說明它有磁性，不能吸引的就沒有磁性.
方法二：指向性.分別將兩根鋼棒用線水平懸掛起來，使它能在水平面自由轉動，靜止時總是指向南北的一根有磁性.
方法三：找一個具有磁性的物體，分別將兩根鋼棒的兩端靠近這個具有磁性的物體，只產生吸引力的一根是鋼棒;既產生吸引力，又產生排斥力的一根有磁性.
方法四：將兩根鋼棒放成T字形，若它們相互吸引，則上面一根是鋼棒，下面一根有磁性;若它們相互不吸引，則上面一根有磁性，下面一根是鋼棒.
注意
第三、四種方法是運用磁性物體的特點，也就是後面所說的磁極間的相互作用規律和磁極的磁性最強.
磁矩
描述載流線圈磁性質及微觀粒子物理性質的物理量。載有電流I、面積為S的平面線圈的磁矩m定義為：
式中，n為沿平面線圈法線方向的單位矢量，其指向與電流I環繞方向間成右螺旋關係，磁矩為m的載流小線圈在磁感應強度為B的磁場中受到的磁力F、磁力矩L分別為：
磁矩為m的載流小線圈所產生的磁場的磁感應強度B在遠處可表示為：
式中r為磁矩到場點的位矢；μ0為真空中的磁導率。
通常講磁矩都是指上面定義的磁偶極矩，此外尚有磁多極矩，其極次以2l(l=1，2，…)表示。l=1時，即為上述磁偶極矩；l=2時，即為磁四極矩等。磁多極矩概念用於電磁輻射理論中。
近代物理理論和實驗研究表明，電子有磁矩，原子和原子核一般也有磁矩。原子中電子繞核的軌道運動相當於一個環形電流，相應地有軌道磁矩μe;電子本身還具有自旋運動，相應地具有自旋磁矩μs，原子磁矩則等於原子核磁矩和原子中各電子磁矩的總和，但原子核磁矩很小，要比電子磁矩小三個數量級，因此可以認為原子磁矩等於原子中各電子軌道磁矩和自旋磁矩的矢量和。無論是電子軌道磁矩、自旋磁矩，還是原子磁矩都是量子化的。不僅如此，它們沿空間任一方向Z (例如外磁場方向)的投影也都是量子化的。
近代物理理論和實驗還證明，質子、中子和其他微觀粒子也都有磁矩。熟悉微觀粒子磁矩在研究粒子、原子核、原子和分子物理學，以及光譜、磁共振等近代實驗技術方面都有著重要意義。
通常說的條形磁鐵的磁矩等於磁鐵兩磁極間的距離和一個磁極強度的乘積。它也是一個矢量，方向規定為沿著兩磁極的連線，自南極指向北極。
實例——鹼金屬
鹼金屬元素包括鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、銣(Rb)、銫(Cs)和鍅(Fr)6種元素，是周期表中第一主族元素。由於鈉、鉀的氫氧化物易溶於水，幾乎全部電離，具有強鹼性，故稱鹼金屬。本族其他元素也有相似的性質，故這一族統稱鹼金屬。其中銣和銫是稀有元素，鍅是放射性元素。
鹼金屬元素區別於其他元素的顯著特點是：(1)金屬性很強，是最典型的金屬。金屬單質化學活潑性很高，還原能力(即失電子能力)很強。(2)它們的氧化物和氫氧化物易溶於水，顯強鹼性。(3)它們的鹽類是典型的離子型化合物，而且絕大多數易溶於水。
鹼金屬元素原子結構的特點是：次外層有8個電子sp(鋰的次外層只有ls兩個電子)，與稀有氣體原子最外層電子結構相似，而最外層僅一個電子ns。每一周期中，鹼金屬元素的原子半徑最大。鹼金屬在化學反應中極容易失去最外層電子，成為+1價的陽離子。它們沒有變價，也不易形成配合物。它們的陽離子獲得一個電子而被還原為金屬單質是很困難的。因此，表現出最典的金屬的化學性質，本族元素自上而下隨著原子序數的增加，原子半徑增大，金屬性隨之而增強。
鹼金屬共同的物理特徵是密度小，是金屬中最輕的，故它們屬於輕有色金屬。它們的熔點也較低。鹼金屬晶格中自由電子活動性強，導電性良好，當它們受到光照射時，電子可以從表面脫出，利用這種性質，銣和銫用於製造光電管。鹼金屬也能形成在常溫下為液態的合金，最重要的有鉀、鈉合金（77.2%K和22.8%Na，熔點260.7K）和鈉汞齊（熔點236.2K），前者由於具有高的比熱而被用作核反應堆的冷卻劑。後者由於具有緩慢的還原性而常在有機合成上用作還原劑。鹼金屬及其揮發性的化合物在灼燒時，發出特殊的光，使火焰表現出特徵的顏色，如鋰的火焰呈紅色，鈉是黃色，鉀、銣、銫呈紫色。在分析化學上常用火焰的顏色來鑑定鈉和鉀。
順磁性
物質受外磁場作用時呈現微弱的磁性，且其磁化強度M方向與磁場強度H方向相同的性質，也稱常磁性。通常把具有順磁性的物質稱為順磁質。由磁化率的定義M=χmH知，順磁質的磁化率為正的，數量級在室溫時一般為10-4～10-5。
順磁質分子的磁矩不為零，無外加磁場時，由於分子熱運動，各分子磁矩取向無規則，因此巨觀上對外不呈現磁性。在外磁場作用下，順磁質中的每個分子都受到一個使分子磁矩沿外磁場方向排列起來的力矩的作用，使得分子磁矩有沿外磁場方向排列的趨勢，因此在外磁場中順磁質的磁化強度M方向與磁場強度H方向相同。對順磁質來說，抗磁性效應也是存在的，只是它們的順磁性效應比抗磁性效應強，以致抗磁性效應被掩蓋。
順磁質的磁化率是與溫度有關的。對分子間相互作用可忽略的氣體常磁質，在溫度不很低、磁場不很強的情況下，磁化率χm與溫度T成反比，即：
χm=C/T
這稱為居里定律，式中C稱為居里常數。
對分子間相互作用不可忽略的液體、固體順磁質，遵從居里-外斯定律，即：
χm=C/(T-θ)
式中C為居里常數；θ為具有溫度量綱的常數，稱為外斯常數。不同順磁質，分子間相互作用不同，一般說來外斯常數也不相同，它可正可負。居里-外斯定律適用範圍為T>|θ|。
從原子結構看，順磁性是與原子、離子或分子具有未被電子填滿的內殼層有關。常見的順磁性氣體有O2和NO等，固態順磁質有過渡族金屬的鹽類、稀土金屬的鹽類及氧化物等。溫度高於轉變溫度時，鐵磁質可轉變為順磁質。
