深度解读磁矩:什么是磁矩?磁矩与磁通的关系

2024-03-03 15:21
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物质的磁性来源于原子中的电子磁矩


物质由原子构成,而原子是由原子核和电子组成的。在原子中,电子因绕原子核运动而具有轨道磁矩;电子因自旋具有自旋磁矩,原子的磁矩主要来源于电子磁矩,这是一切物质磁性的来源。

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磁矩是一个有方向的矢量。原子中电子的自旋方式分为上下两种,在大多数物质中,具有向上自旋和向下自旋的电子数目一样多,他们产生的磁矩会相互抵消,整个原子对外没有磁性。只有少数物质原子内部的电子在不同自旋方向上的数量不一样,这样,在自旋相反的电子磁矩相互抵消后,还剩余一部分电子的自旋磁矩没有被抵消,整个原子具有总的磁矩。单一原子的磁矩取决于原子结构,元素周期表中所有元素的原子都有自己的磁矩。


由于不同原子的磁矩不同,导致宏观物质间原子磁矩相互作用,原子磁矩在室温状态下的排列不同。按照宏观物质在外磁场中磁化强度和磁化率方面的差异,将他们分为顺磁性物质、抗磁性物质、铁磁性物质、亚铁磁性物质和反铁磁性物质。

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磁矩与磁通:可以通过线圈常数进行换算


磁矩(magnetic moment)和磁通量(magnetic field), 都是描述永磁材料磁性强弱的重要参数,他们之间有一定的相关性,但是不同含义的物理量。


磁矩常用的测试方法是根据国际电工委员会的标准IEC60404-14(抽拉或旋转法测试铁磁材料磁偶极矩)开展的。磁矩的测量其实是通过测量开路磁通量进而计算出来的。在严格标定线圈常数为k的一维亥姆霍兹线圈中对开路样品进行测量,可获得磁通值Ø,通过磁通值能计算出材料的磁矩M。计算公式如下:


M = k * Ф


M表示磁体的磁矩,单位是Wb·cm-1


k表示线圈常数,单位: cm-1(线圈常数的单位变化会引起磁矩单位的变化)


Ф表示磁通值,单位:Wb


同一块磁体,在不同线圈常数下测量的磁通值是不同的,但计算出的磁矩是相同,因此,买卖双方沟通磁矩会更准确高效。


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