永久磁石の磁気モーメントはどれくらいですか。 ループの磁気モーメント。 意味。 方式。 経験。 不均一場における磁気モーメントの運動の計算
あらゆる物質。 古典電磁気学によると、磁性の形成源は、その軌道上の電子の運動から生じる微小電流です。 磁気モーメントは、例外なくすべての原子核、原子電子殻、分子に不可欠な特性です。
磁気は、スピン（量子的性質の独自の機械的インパルス）と呼ばれる、それらの機械的モーメントの存在に応じて、すべての素粒子に固有です。 原子核の磁気特性は、原子核の構成部分である陽子と中性子のスピン運動量で構成されています。 電子殻（原子内軌道）にも磁気モーメントがあります。これは、その上の電子の磁気モーメントの合計です。
言い換えれば、素粒子の磁気モーメントは、スピン運動量として知られる原子内量子力学的効果によるものです。 この効果は、それ自体の中心軸を中心とした回転の角運動量に似ています。 スピン運動量は、量子論の基本定数であるプランク定数で測定されます。
プランクによれば、実際には原子が構成されているすべての中性子、電子、陽子は、1/2に等しいスピンを持っています。 原子の構造では、スピン運動量に加えて、原子核の周りを回転する電子も軌道角運動量を持っています。 原子核は静的な位置を占めますが、核のスピン効果によって生成される角運動量も持っています。
原子磁気モーメントを生成する磁場は、この角運動量のさまざまな形によって決定されます。 作成に最も顕著な貢献をするのはスピン効果です。 2つの同一の電子が同時に同じ量子状態にあることはできないというパウリの原理によれば、束縛された電子は融合し、それらのスピン運動量は正反対の射影を獲得します。 この場合、電子の磁気モーメントが減少し、構造全体の磁気特性が低下します。 電子の数が偶数であるいくつかの要素では、このモーメントはゼロに減少し、物質は磁気特性を持たなくなります。 したがって、個々の素粒子の磁気モーメントは、核原子系全体の磁気特性に直接影響を及ぼします。
電子の数が奇数の強磁性要素は、不対電子のために常にゼロ以外の磁性を持ちます。 このような元素では、隣接する軌道が重なり、不対電子のすべてのスピンモーメントが空間内で同じ方向をとるようになり、これが最低のエネルギー状態の達成につながります。 このプロセスは交換相互作用と呼ばれます。
強磁性原子の磁気モーメントのこのような整列により、磁場が発生します。 また、磁気モーメントが乱れた原子からなる常磁性元素には、独自の磁場がありません。 しかし、外部の磁性源でそれらに作用すると、原子の磁気モーメントが整列し、これらの元素も磁気特性を獲得します。
経験によれば、すべての物質は磁性を帯びています。 外部磁場の影響下で、独自の内部磁場を作成することができます（独自の磁気モーメントを取得し、磁化します）。
物体の磁化を説明するために、アンペアは、円形の分子電流が物質の分子内を循環することを示唆しました。 このような微小電流Iiにはそれぞれ独自の磁気モーメントがあり、周囲の空間に磁場を生成します（図1）。 外部場がない場合、分子電流と関連する電流はランダムに配向されるため、物質内部で結果として生じる場と物質全体の合計モーメントはゼロに等しくなります。 物質が外部磁場に置かれると、分子の磁気モーメントは主に一方向に配向し、全磁気モーメントはゼロ以外になり、磁石が磁化されます。 個々の分子電流の磁場はもはや互いに補償せず、それ自体の内部磁場が磁石の内部で発生します。
原子の惑星モデルに基づいて、原子の構造の観点からこの現象の理由を考えてみましょう。 ラザフォードによれば、正に帯電した原子核は原子の中心にあり、その周りを負に帯電した電子が静止軌道で回転します。 原子核の周りを円軌道で移動する電子は、円電流（微小電流）と見なすことができます。 従来、正電荷の移動方向は電流の方向であり、電子の電荷は負であるため、微小電流の方向は電子の移動方向と逆になります（図2）。
微小電流Ｉ ｅの大きさは、以下のように決定することができる。 時間tの間に、電子が原子核の周りでN回転した場合、電子の経路上の任意の場所にある領域を介して、電荷が転送されました（電子の電荷）。
現在の強さの定義によると、
ここで、は電子の回転周波数です。
電流Iが閉ループを流れる場合、そのようなループには磁気モーメントがあり、その弾性率は次のとおりです。
どこ NS-輪郭で囲まれた領域。
微小電流の場合、この領域は軌道領域S = p r2です。
（rは軌道の半径）、そしてその磁気モーメントは
ここで、w = 2pnは周期周波数、は電子の線形速度です。
このモーメントは、その軌道における電子の運動によるものであるため、電子の軌道磁気モーメントと呼ばれます。
電子が軌道上を移動するために持つ磁気モーメントpmは、電子の軌道磁気モーメントと呼ばれます。
ベクトルの方向は、微小電流の方向と右手系を形成します。
円を描いて移動する他の質点と同様に、電子には角運動量があります。
電子が軌道上を移動するために持つ運動量Lのモーメントは、軌道機械モーメントと呼ばれます。 それは電子の運動方向と右巻きのシステムを形成します。 図2からわかるように、ベクトルとの方向は反対です。
軌道モーメントに加えて（つまり、軌道内の運動による）、電子には独自の機械的および磁気モーメントがあることが判明しました。
当初、彼らは電子をそれ自身の軸の周りを回転するボールと見なすことによって存在を説明しようとしたので、電子自身の機械的運動量はスピンと呼ばれました（英語のスピンから-回転する）。 後に、この考えが多くの矛盾につながることがわかり、「回転する」電子の仮説は放棄されました。
電子のスピンとそれに関連する固有の（スピン）磁気モーメントは、電荷や質量など、電子の積分特性であることが今では確立されています。
原子内の電子の磁気モーメントは、軌道モーメントとスピンモーメントの合計です。
原子の磁気モーメントは、その構成電子の磁気モーメントで構成されます（原子核の磁気モーメントは、その小ささのために無視されます）。
物質の磁化。
磁場中の原子。 常磁性および常磁性効果。
原子内を移動する電子に対する外部磁場の作用メカニズムを考えてみましょう。 微小電流について。
ご存知のように、電流のある回路が誘導のある磁場に置かれると、力のトルクが発生します
その影響下で、輪郭の平面が垂直であり、磁気モーメントがベクトルの方向に沿っているように輪郭が方向付けられます（図3）。
電子微小電流も同様に動作します。 ただし、磁場中の軌道微小電流の方向は、電流ループとまったく同じではありません。 事実、原子核の周りを移動し、角運動量を持つ電子は上部に似ているため、外力の影響下でのジャイロスコープの動作、特にジャイロスコープ効果のすべての機能を備えています。 したがって、原子が磁場に置かれると、トルクが軌道微小電流に作用し始め、磁場の方向に沿って電子の軌道磁気モーメントを確立する傾向があり、ベクトルの優先順位が磁場の方向の周りに発生します。ベクトル（ジャイロスコープ効果による）。 この歳差運動の頻度
と呼ばれる ラーモア歳差運動周波数であり、原子のすべての電子で同じです。
したがって、物質が磁場に置かれると、原子の各電子は、外部磁場の方向の周りの軌道の歳差運動のために、外部のものに向けられた追加の誘導磁場を生成し、それを弱めます。 すべての電子の誘導磁気モーメントは同じように（ベクトルの反対側に）向けられるため、原子の総誘導モーメントも外部磁場に向けられます。
誘導磁場（外部磁場中の電子軌道の進行によって引き起こされる）が磁石に出現し、外部磁場の反対側に向けられて弱くなる現象は、反磁性効果と呼ばれます。 反磁性は自然界のすべての物質に固有のものです。
反磁性効果は、磁石の外部磁場の弱体化につながります。
ただし、常磁性と呼ばれる別の効果も可能です。 磁場がない場合、熱運動による原子の磁気モーメントはランダムに配向され、結果として生じる物質の磁気モーメントはゼロになります（図4、a）。
このような物質が誘導によって均一な磁場に導入されると、磁場はそれに沿って原子の磁気モーメントを確立する傾向があるため、原子（分子）の磁気モーメントのベクトルはベクトルの方向の周りで進行します。 熱運動と原子の相互衝突により、歳差運動が徐々に減衰し、磁気モーメントのベクトルとベクトルの方向の間の角度が減少します。磁場と熱運動の複合作用により、優勢な配向がもたらされます。場に沿った原子の磁気モーメントの
（図4、b）、温度が高くなるほど、温度は高くなります。 その結果、物質のすべての原子の全磁気モーメントがゼロ以外になり、物質が磁化され、外部磁場と一緒に方向付けられて増幅される独自の内部磁場がその中に発生します。
外部磁場の方向に沿った原子の磁気モーメントの配向とそれを増幅することによって引き起こされる、固有の磁場が磁石に現れる現象は、常磁性効果と呼ばれます。
常磁性効果は、磁石の外部磁場の増加につながります。
物質が外部磁場に置かれると、それは磁化されます。 ダイアマグネティック効果または常磁性効果により磁気モーメントを獲得します。物質自体には、誘導を伴う独自の内部磁場（微小電流の場）があります。
物質の磁化を定量的に説明するために、磁化の概念を紹介します。
磁石の磁化は、磁石の単位体積の総磁気モーメントに等しいベクトル量です。
SIでは、磁化はA / mで測定されます。
磁化は、物質の磁気特性、外部磁場の大きさ、および温度に依存します。 磁石の磁化が誘導に関連していることは明らかです。
経験によれば、ほとんどの物質では、非常に強い磁場ではなく、磁化は外部磁場の強度に正比例し、磁化を引き起こします。
ここで、cは物質の磁化率、無次元量です。
cの値が大きいほど、物質は特定の外部磁場でより磁化されます。
それを証明することができます
問題の磁場は、外部磁場と微小電流によって生成される内部または固有の磁場の2つの磁場のベクトル和です。 物質内の磁場の磁気誘導のベクトルは、結果として生じる磁場を特徴づけ、外部および内部磁場の磁気誘導の幾何学的な合計に等しくなります。
物質の比透磁率は、特定の物質で磁場の誘導が何回変化するかを示します。
特定の物質の磁場に正確に何が起こるか（増幅されているか弱められているか）は、特定の物質の原子（または分子）の磁気モーメントの大きさに依存します。
ダイアマグネットとパラマグネット。 強磁性体。
磁石外部磁場で磁気特性を獲得することができる物質と呼ばれます-磁化された、すなわち 独自の内部磁場を作成します。
すでに述べたように、すべての物質は磁性を持っています。なぜなら、それらの内部磁場は、各原子の各電子によって生成された微小磁場のベクトル和によって決定されるからです。
物質の磁気特性は、特定の物質の電子と原子の磁気特性によって決定されます。 磁石は、その磁気特性に応じて、反磁性体、常磁性体、強磁性体、反強磁性体、フェライトに細分されます。 これらのクラスの物質を順番に考えてみましょう。
物質が磁場に置かれると、2つの影響が発生する可能性があることがわかりました。
1.常磁性。外部磁場の方向に沿った原子の磁気モーメントの配向により、磁石の磁場が増加します。
2.反磁性、外部磁場の電子軌道の歳差運動による磁場の弱体化につながります。
これらの効果のどちらが発生するか（または両方が同時に）、どちらがより強いことが判明するか、特定の物質の磁場に最終的に何が起こるかを決定する方法-それは増幅または弱められますか？
すでに知っているように、物質の磁気特性はその原子の磁気モーメントによって決定され、原子の磁気モーメントは、その組成に含まれる電子の軌道および固有のスピン磁気モーメントで構成されます。
一部の物質の原子の場合、電子の軌道磁気モーメントとスピン磁気モーメントのベクトル和はゼロに等しくなります。 原子全体の磁気モーメントはゼロです。このような物質が磁場に置かれると、磁場内の原子の磁気モーメントの配向によってのみ発生するため、当然、常磁性効果は発生しませんが、ここではではない。
しかし、反磁性効果を引き起こす外部磁場の電子軌道の歳差運動は常に発生するため、反磁性効果は、それらが磁場に置かれるとすべての物質で発生します。
したがって、物質の原子（分子）の磁気モーメントがゼロの場合（電子の磁気モーメントの相互補償のため）、そのような物質が磁場に置かれると、反磁性効果のみが現れます。それ。 この場合、磁石の固有磁場は外部磁場と反対に向けられ、弱められます。 このような物質は反磁性体と呼ばれます。
反磁性体は、外部磁場がない場合に、原子の磁気モーメントがゼロに等しい物質です。
外部磁場内の反磁性体は、外部磁場の方向に対して磁化され、それを弱めます。
B = B 0-B¢、m< 1.
反磁性体の磁場の弱体化は非常に重要ではありません。 たとえば、最も強力な反磁性体の1つであるビスマスの場合、m»0.99998です。
反磁性体は多くの金属（銀、金、銅）、ほとんどの有機化合物、樹脂、炭素などです。
外部磁場がない場合、物質の原子の磁気モーメントがゼロ以外の場合、そのような物質が磁場に置かれると、反磁性効果と常磁性効果の両方が現れますが、反磁性効果は常に常磁性効果よりもはるかに弱く、その背景に対して実質的に見えません。 磁石の固有磁場は外部磁場と整列し、それを増幅します。 このような物質はパラマグネットと呼ばれます。 常磁性体は、外部磁場がない場合、原子の磁気モーメントがゼロ以外の物質です。
外部磁場中の常磁性体は、外部磁場の方向に磁化され、それを増幅します。 彼らのために
B = B 0 + B¢、m> 1。
ほとんどのパラマグネットの透磁率は、1よりわずかに大きくなっています。
常磁性体には、希土類元素、プラチナ、アルミニウムなどが含まれます。
反磁性効果の場合、B = B 0 -B¢、m< 1.
常磁性および常磁性効果の場合、B = B 0 + B¢、m> 1。
強磁性体。
すべてのダイアマグネットとパラマグネットは非常に弱く磁化される物質であり、それらの透磁率は1に近く、磁場Hの強さに依存しません。ダイアマグネットとパラマグネットに加えて、強く磁化できる物質があります。 それらは強磁性体と呼ばれます。
強磁性体または強磁性体の名前は、これらの物質の主な代表である鉄（鉄）のラテン語の名前に由来しています。 強磁性体には、鉄に加えて、コバルト、ニッケル、ガドリニウム、多くの合金、および化合物が含まれます。 強磁性体は非常に強く磁化できる物質であり、内部（固有）磁場は、それを引き起こした外部磁場よりも数百倍、数千倍も高くなる可能性があります。
強磁性体の性質
1.高度に磁化される能力。
一部の強磁性体の比透磁率mの値は106に達します。
2. 磁気飽和。
図では。 図５は、外部磁場の強度に対する磁化の実験的依存性を示している。 図からわかるように、あるHの値から、強磁性体の磁化の数値は実質的に一定であり、Jsatに等しくなります。 この現象は、ロシアの科学者A.G.によって発見されました。 Stoletovと呼ばれる磁気飽和。
3.非線形依存性B（H）およびm（H）。
強度が増加すると、最初に誘導が増加しますが、磁石が磁化されると、その成長は遅くなり、強磁場では、線形法則に従って増加とともに成長します（図6）。
非線形依存性B（H）により、
それらの。 複雑な透磁率mは、磁場の強さに依存します（図7）。 最初に、電界強度の増加に伴い、mは初期値から特定の最大値まで増加し、その後減少し、漸近的に1になる傾向があります。
4. 磁気ヒステリシス。
強磁性体のもう1つの特徴は、
磁化場を取り除いた後、磁化を維持する能力。 外部磁場の強さがゼロから正の値に向かって変化すると、誘導が増加します（図8、セクション
ゼロに減少すると、磁気誘導は減少が遅れ、ゼロに等しい値では、等しい（残留誘導）、つまり、 外部磁場が除去されると、強磁性体は磁化されたままになり、永久磁石になります。 サンプルを完全に消磁するには、反対方向に磁場をかける必要があります-。 完全に消磁するためにフェロマグネットに適用しなければならない磁場強度の大きさは、 強制力.
大きさや方向が変化する外部磁場の強さの変化による強磁性体の磁気誘導の変化の遅れ現象を磁気ヒステリシスと呼びます。
この場合、への依存は、と呼ばれるループ状の曲線で表されます。 ヒステリシスループ、図8に示します。
ヒステリシスループの形状に応じて、硬磁性強磁性体と軟磁性強磁性体が区別されます。 残留磁化が高く、強制力が高い物質は、ハード強磁性体と呼ばれます。 広いヒステリシスループを備えています。 それらは永久磁石（炭素、タングステン、クロム、アルミニウム-ニッケルおよび他の鋼）の製造に使用されます。
軟強磁性体は、強制力が低く、ヒステリシスループが狭く、再磁化が非常に容易な物質です。 （これらの特性を得るために、いわゆる変圧器鉄が特別に作成されました。これは、シリコンを少量混合した鉄の合金です）。 それらの応用分野は変圧器コアの製造です。 これらには、軟鉄、鉄ニッケル合金（パーマロイ、スーパーマラ）が含まれます。
5. キュリー温度（点）の存在。
キュリー点は、強磁性特性が完全に消失する特定の強磁性体の温度特性です。
サンプルがキュリー点を超えて加熱されると、強磁性体は通常の常磁性体に変化します。 キュリー点以下に冷却すると、強磁性を回復します。 この温度は物質によって異なります（Feの場合-770°C、Niの場合-260°C）。
6. 磁歪-磁化中の強磁性体の変形現象。 磁歪の大きさと符号は、磁場の強さと強磁性体の性質に依存します。 この現象は、ソナー、水中通信、ナビゲーションなどで使用される強力な超音波エミッターのデバイスに広く使用されています。
強磁性体では、逆の現象、つまり変形による磁化の変化も観察されます。 大きな磁歪のある合金は、圧力と変形を測定するための機器に使用されます。
強磁性の性質
強磁性の記述理論は1907年にフランスの物理学者P.ワイスによって提案され、量子力学に基づく一貫した定量理論はソビエトの物理学者J.フレンケルとドイツの物理学者W.ハイゼンベルク（1928）によって開発されました。
現代の概念によれば、強磁性体の磁気特性は、電子のスピン磁気モーメント（スピン）によって決定されます。 強磁性体は結晶性物質にしかなり得ず、その原子は補償されていないスピンを持つ未完成の内部電子殻を持っています。 この場合、電子のスピン磁気モーメントが互いに平行になるように強制する力が発生します。 これらの力は交換相互作用の力と呼ばれ、量子的な性質を持ち、電子の波動特性によるものです。
外部磁場がない状態でのこれらの力の作用下で、強磁性体は多数の微視的領域（ドメイン）に分割され、その寸法は10 -2 -10 -4cmのオーダーになります。 各ドメイン内では、電子スピンが互いに平行に配向しているため、ドメイン全体が飽和状態まで磁化されますが、個々のドメインの磁化方向が異なるため、強磁性体全体の合計（合計）磁気モーメントはゼロになります。 。 ご存知のように、どのシステムもエネルギーが最小の状態になる傾向があります。 強磁性体のドメインへの分割は、ドメイン構造の形成中に強磁性体のエネルギーが減少するために発生します。 キュリー点は、ドメインの破壊が発生する温度であることが判明し、強磁性体はその強磁性特性を失います。
強磁性体のドメイン構造の存在は実験的に証明されています。 それらを観察するための直接的な実験方法は、粉末図形の方法です。 強磁性体の完全に研磨された表面に微細な強磁性粉末（たとえば磁石）の水性懸濁液を適用すると、粒子は主に磁場の最大の不均一性の場所に沈降します。 ドメイン間の境界で。 したがって、沈降した粉末はドメインの境界の輪郭を描き、同様の写真を顕微鏡で撮影することができます。
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-飽和状態での磁石全体の磁化
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知られているように、どのシステムも最小エネルギーになる傾向があるため、ドメイン境界の変位プロセスが発生し、エネルギーの低いドメインの体積が増加し、エネルギーが高くなると減少します（図9b）。 非常に弱い磁場の場合、境界のこれらの変位は可逆的であり、磁場の変化に正確に従います（磁場がオフになっている場合、磁化は再びゼロになります）。 このプロセスは、B（H）曲線のセクションに対応します（図10）。 フィールドの増加に伴い、ドメイン境界の変位は不可逆的になります。
磁場の値が十分になると、エネルギー的に不利なドメインが消えます（図9、c、図7のセクション）。 磁場がさらに増加すると、ドメインの磁気モーメントが磁場上で回転し、サンプル全体が1つの大きなドメインになります（図9d、図10のセクション）。
強磁性体の多くの興味深く価値のある特性により、強磁性体は科学技術のさまざまな分野で広く使用できます。変圧器のコアや電気機械式超音波エミッターの製造、永久磁石などに使用できます。 強磁性体は、軍事関連で使用されます。さまざまな電気および無線デバイス。 超音波の発生源として-ソナー、ナビゲーション、水中通信; 永久磁石として-機雷の作成および磁気偵察用。 磁気測定偵察により、強磁性体を含むオブジェクトの検出と識別が可能になります。 潜水艦や機雷との戦闘システムで使用されます。
磁場は電流のあるフレームに配向効果を及ぼし、フレームはその軸を中心に回転することが知られています。 これは、磁場内で次のような力のモーメントがフレームに作用するために発生します。
ここで、Bは磁場誘導のベクトル、はフレーム内の電流、Sはその面積、aは力線とフレームの平面に垂直な線の間の角度です。 この表現には、磁気双極子モーメントまたは単にフレームの磁気モーメントと呼ばれる積が含まれています。磁気モーメントの大きさは、フレームと磁場との相互作用を完全に特徴づけることがわかります。 1つは大電流と小電流、もう1つは大電流と小電流の2つのフレームは、磁気モーメントが等しい場合、磁場内で同じように動作します。 フレームが小さい場合、磁場との相互作用はその形状に依存しません。
磁気モーメントは、フレームの平面に垂直な線上にあるベクトルと見なすと便利です。 ベクトルの方向（この線に沿って上または下）は「ジンバルルール」によって決定されます。ジンバルはフレーム平面に垂直に配置され、フレーム電流の方向に回転する必要があります。ジンバルの移動方向は磁気モーメントベクトルの方向を示します。
したがって、磁気モーメントはフレームの平面に垂直なベクトルです。
次に、磁場内でのフレームの動作を視覚化してみましょう。 彼女はこのように向きを変える傾向があります。 その磁気モーメントが磁場Bの誘導ベクトルに沿って方向付けられるようにします。電流のある小さなフレームを、磁場の誘導ベクトルを決定するための単純な「測定デバイス」として使用できます。
磁気モーメントは物理学の重要な概念です。 原子は、電子が回転する原子核で構成されています。 荷電粒子として原子核の周りを移動する各電子は電流を生成し、電流と一種の微視的なフレームを形成します。 半径rの円軌道を移動する1つの電子の磁気モーメントを計算してみましょう。
電流、つまり1秒間に軌道上で電子によって運ばれる電荷の量は、電子の電荷eにそれが作る回転数を掛けたものに等しくなります。
したがって、電子の磁気モーメントの大きさは次のようになります。
これは、電子の角運動量の大きさで表すことができます。 次に、軌道内での運動に関連する電子の磁気モーメントの大きさ、または彼らが言うように、軌道磁気モーメントの大きさは次のようになります。
原子は、古典物理学では説明できない物体です。このような小さな物体には、まったく異なる法則、つまり量子力学の法則が適用されます。 それにもかかわらず、電子の軌道磁気モーメントについて得られた結果は、量子力学の場合と同じであることがわかります。
状況は、電子の固有の磁気モーメント、つまりその軸の周りの回転に関連するスピンとは異なります。 電子のスピンの場合、量子力学は磁気モーメントの値を与えます。これは古典物理学の2倍です。
そして、軌道磁気モーメントとスピン磁気モーメントのこの違いは、古典的な観点からは説明できません。 原子の全磁気モーメントは、すべての電子の軌道磁気モーメントとスピン磁気モーメントの合計であり、それらは2倍異なるため、原子の磁気モーメントの式には、の状態を特徴付ける係数が現れます。原子：
したがって、原子は、電流のある通常のフレームのように、磁気モーメントを持ち、多くの点でそれらの動作は似ています。 特に、古典的なフレームの場合のように、磁場中の原子の振る舞いは、その磁気モーメントの大きさによって完全に決定されます。 この点で、磁気モーメントの概念は、磁場中の物質で発生するさまざまな物理現象を説明する上で非常に重要です。
均一な磁場内の電流Iの回路に作用するトルクMは、流線型電流の面積、電流強度、および磁場Bの誘導に正比例することが証明できます。さらに、トルクMは、フィールドに対する回路の位置に依存します。 最大トルクMiaxは、回路の平面が磁気誘導線に平行なときに得られ（図22.17）、次の式で表されます。
（式（22.6a）と図22.17を使用してこれを証明します。）を表すと、次のようになります。
外部磁場での動作を決定する、通電回路の磁気特性を特徴付ける値は、この回路の磁気モーメントと呼ばれます。 回路の磁気モーメントは、回路内の電流と、電流によって周りを流れる面積の積によって測定されます。
磁気モーメントはベクトルであり、その方向は右のねじの法則によって決定されます。ねじが回路内の電流の方向に回転すると、ねじの並進運動はベクトルの方向を示します。 （図22.18、a）。 トルクMの輪郭の方向への依存性は、次の式で表されます。
ここで、aはベクトルとBの間の角度です。 22.18、bベクトルBとPmagが1つの直線に沿って方向付けられている場合、磁場内の等高線の平衡が可能であることがわかります。 （この場合、このバランスが安定することを考慮してください。）
磁気モーメント 物質の磁気特性を特徴付ける主な量。 電磁現象の古典的な理論によると、磁気の源は電気的なマクロ電流とミクロ電流です。 基本的な磁気源は閉電流と見なされます。 経験と電磁界の古典的な理論から、閉電流（電流のある回路）の磁気作用は、積がわかっている場合に決定されます（ NS） 現在 私等高線領域σ（ NS = 私σ / NS CGS単位系（CGS単位系を参照）では、 と -
光の速度）。 ベクター NSそして、定義上、Mがあります。m。別の形式で書くことができます： NS = ml、 どこ NS -回路の等価磁気電荷、および l-反対の符号の「電荷」間の距離（+と -
). 素粒子、原子核、原子や分子の電子殻は磁性体を持っています。 量子力学によって示されるように、素粒子（電子、陽子、中性子など）の大きさは、それら自身の機械的モーメントの存在によるものです-スピンa。 M. m。核は、それら自身の（スピン）M。m。陽子と中性子のこれらの核を形成し、M。m。は核内の軌道運動に関連しています。 原子や分子の電子殻の磁気共鳴は、スピンと軌道の磁気共鳴電子で構成されています。 電子mcnのスピン磁気モーメントは、外部磁場の方向に2つの等しく反対方向の投影を持つことができます。 NS。絶対投影の大きさ ここで、μin=（9.274096±0.000065）10 -21 エルグ/ gs-ボラマグネトン、h-
バーは一定です 、eと NS e-電子の電荷と質量、 と-光速; NS -場の方向へのスピン機械モーメントの投影 NS..。 スピンMの絶対値。m。 どこ NS= 1 / 2-スピン量子数（量子数を参照）。 スピン磁性と機械的モーメント（スピン）の比 スピンしてから 原子スペクトルの研究は、m Hcnが実際にはminではなくmin（1 + 0.0116）に等しいことを示しています。 これは、電磁場のいわゆるゼロ点振動の電子への作用によるものです（量子電気力学、放射線補正を参照）。
電子mオーブの軌道磁気モーメントは、次の関係によってオーブの機械的軌道モーメントに関連しています。 NS opb = | m orb | / | オーブ| = | e|/2NS e NS、つまり、磁気機械比 NS opbは2分の1です NS cp。 量子力学では、外部フィールドの方向へのm個のオーブの離散的な一連の可能な投影（いわゆる空間量子化）のみが可能です。mHorb = m l m in ,
ここでml-
2を仮定した磁気量子数 l+ 1値（0、±1、±2、...、± l、 どこ l-
軌道量子数）。 多電子原子では、軌道とスピンM.m。は量子数によって決定されます Lと NS総軌道モーメントとスピンモーメント。 これらのモーメントの加算は、空間量子化の規則に従って実行されます。 電子のスピンとその軌道運動の磁気機械的関係の不等式のために（ NS cп¹ NS opb）結果として生じる原子殻のM.m.は、結果として生じる機械的モーメントと平行または反平行ではありません NS.
したがって、完全なMの成分を考慮することがよくあります。m。ベクトルの方向に NSに等しい どこ NS Jは、電子殻の磁気機械比です。 NS全角運動量量子数です。 M.m。スピンが どこ M p-陽子の質量は1836.5倍です NS e、m毒は1 / 1836.5mcに等しい核磁子です。 一方、中性子は電荷がないため、磁性体を含まないはずです。 しかし、経験によれば、陽子の分子量はm p = 2.7927mの毒であり、中性子のm n = -1.91315mは毒です。 これは、核子の周りに中間子場が存在するためです。これは、核子の特定の核相互作用を決定し（核力、中間子を参照）、それらの電磁特性に影響を与えます。 複雑な原子核の総ミリメートルは、m毒またはmpとmnの倍数ではありません。 したがって、M。m。カリウム核 巨視的な物体の磁気状態を特徴づけるために、物体を形成するすべての微粒子の結果として生じる磁場の平均値が計算されます。 物体の単位体積あたりの磁性は磁化と呼ばれます。 マクロボディの場合、特に原子磁気秩序を持つボディ（フェロ、フェリ、および反強磁性体）の場合、平均原子分子量の概念は、原子（イオン）あたりの分子量の平均値として導入されます。体内の分子量。 磁気秩序を持つ物質では、これらの平均原子磁性材料は、（絶対ゼロ温度での）強磁性体または反強磁性体の強磁性体または磁気副格子の自発磁化を原子の数（キャリアの原子数）で割った商として得られます。単位体積あたりの磁性材料。 通常、これらの平均原子M. ofm。は孤立原子のM.ofM。とは異なります。 ボーア磁子mでのそれらの値は分数であることが判明しました（たとえば、遷移d金属でそれぞれFe、Co、Ni、2.218 m in、1.715 m in、0.604 m in）この違いは変化によるものです孤立した原子の動きと比較した、結晶内のd電子（M. m。のキャリア）の動きの違い。 希土類金属（ランタニド）、および非金属のフェリ磁性またはフェリ磁性化合物（たとえば、フェライト）の場合、電子殻の未完成のd層またはf層（主原子（ d-金属）、そしてそのような物体の分子量は孤立した原子と比較してほとんど変化しません。 磁気中性子回折、ラジオスペクトロスコピー（NMR、EPR、FMRなど）の方法、およびメスバウアー効果の適用の結果として、結晶中の原子の磁気共鳴の直接的な実験的決定が可能になりました。 常磁性体の場合、実験的に見つかったキュリー定数によって決定される平均原子磁性材料の概念を導入することもできます。これは、キュリーの法則aまたはキュリーワイスの法則aの式に含まれます（常磁性を参照）。 点灯。： Tamm I.E.、電気理論の基礎、第8版、M.、1966; Landau L.D.およびLifshitsE。M.、連続媒体の電気力学、M.、1959; ドーフマンYa。G.、物質の磁気特性と構造、M.、1955; Vonsovsky S.V.、Magnetism of microparticles、M.、1973年。 S.V.フォンソフスキー。 ソビエト大百科事典。 -M 。：ソビエト百科事典.
1969-1978
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