磁化強(qiáng)度（英語(yǔ)：magnetization），又稱(chēng)磁化向量，是衡量物體的磁性的一個(gè)物理量，定義為單位體積的磁偶極矩，表示磁性物質(zhì)永久的或者誘發(fā)的偶極矩的矢量場(chǎng)。在國(guó)際單位制（SI）中，磁化強(qiáng)度的單位是安培/米（A/m）。磁化強(qiáng)度不僅描述了物質(zhì)被磁化的程度，而且反映了物質(zhì)內(nèi)部微小磁偶極子的分布情況。物質(zhì)被磁化所產(chǎn)生的磁偶極矩有兩種起源：一種是電子軌域運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的磁矩，另一種是物質(zhì)內(nèi)粒子自旋的磁化。磁化強(qiáng)度通常用符號(hào)M表示，它是媒質(zhì)微小體元內(nèi)的全部分子磁矩矢量和與體元體積之比。
定義
磁化強(qiáng)度，magnetization，描述磁介質(zhì)磁化狀態(tài)的物理量。是 磁化強(qiáng)度，通常用符號(hào)M表示。
定義為媒質(zhì)微小體元內(nèi)的全部分子磁矩矢量和與 之比，即對(duì)于順磁與抗磁介質(zhì)，無(wú)外加磁場(chǎng)時(shí)， M恒為零；存在外加磁場(chǎng)時(shí)，則有
或
其中 H是媒質(zhì)中的磁場(chǎng)強(qiáng)度， B是磁感應(yīng)強(qiáng)度,是真空磁導(dǎo)率，它等于。Ⅹ是磁化率，其值由媒質(zhì)的性質(zhì)決定。順磁質(zhì)的Ⅹ為正，抗磁質(zhì)的Ⅹ為負(fù)。
原理
如果媒質(zhì)是各向異性的，則Ⅹ為一張量。對(duì)于鐵磁質(zhì)， M和 B、 H之間有復(fù)雜的非線(xiàn)性關(guān)系（見(jiàn)磁滯回線(xiàn)）。
在外磁場(chǎng)作用下，磁介質(zhì)磁化后出現(xiàn)的磁化電流要產(chǎn)生附加磁場(chǎng)，它與外磁場(chǎng)之和為總磁場(chǎng)B。對(duì)于線(xiàn)性各 向同性磁介質(zhì)，M與B、H成正比，順磁質(zhì)的M與B、H同方向，抗磁質(zhì)的M與B、H反方向。對(duì)于各向異性磁介質(zhì)，M與B、H成正比，但比例系數(shù)是一個(gè)二階張量。對(duì)于鐵磁質(zhì)，M和B、H之間有復(fù)雜的非線(xiàn)性關(guān)系，構(gòu)成磁滯回線(xiàn)。
馬克士威方程組
馬克士威方程組描述磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁場(chǎng)強(qiáng)度H、電場(chǎng)E、電位移D、電荷密度ρ和電流密度J的物理行為。磁化強(qiáng)度M在這些物理量之間扮演重要的角色。磁場(chǎng)強(qiáng)度H定義為
$$ H \ {\stackrel {def}{=}}\ {\frac {1}{\mu _{0}}}B - M $$
對(duì)于抗磁性物質(zhì)和順磁性物質(zhì)，M與H之間的關(guān)系通常是線(xiàn)性關(guān)系。由于磁滯現(xiàn)象，鐵磁性物質(zhì)的M與H之間并不存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。
磁化電流
在磁性物質(zhì)內(nèi)，“磁化電流”是總電流的一部分，又稱(chēng)為“束縛電流”，是由束縛電荷形成的。磁性物質(zhì)內(nèi)部的“束縛電流密度”Jb和“表面束縛電流密度”Kb分別為
$$ J_b\ {\stackrel {def}{=}}\ \nabla \times M $$
$$ K_b\ {\stackrel {DEF}{=}}\ M \times {\hat {n}} $$
其中，$\帽子{n}$是垂直于磁性物質(zhì)表面的單位向量。在馬克士威方程組內(nèi)的總電流J為
$$ J = J_f + J_b + J_P $$
其中，$J_f$是自由電流密度，$J_P$是電極化電流密度。
靜磁學(xué)
在靜磁學(xué)中，描述磁現(xiàn)象的詹姆斯·麥克斯韋方程組簡(jiǎn)化為
$$ \nabla \cdot H = -\nabla \cdot M $$
$$ \nabla \times H = 0 $$
靜磁學(xué)問(wèn)題可以用靜電學(xué)的方法來(lái)解析，在這里，$\nabla \cdot M$項(xiàng)目類(lèi)比于電荷密度。
磁化動(dòng)力學(xué)
在考慮奈米尺寸和奈米時(shí)段的磁化作用時(shí)，含時(shí)磁化物理行為變得重要。不僅是依照外磁場(chǎng)的磁場(chǎng)線(xiàn)排列，在物質(zhì)內(nèi)的單獨(dú)的磁偶極矩會(huì)開(kāi)始繞著外磁場(chǎng)進(jìn)動(dòng)，通過(guò)弛豫，緩慢地隨著能量傳輸進(jìn)入物質(zhì)結(jié)構(gòu)，達(dá)成與磁場(chǎng)線(xiàn)排列。
磁性物質(zhì)
磁性物質(zhì)的分類(lèi)包括抗磁性、順磁性、鐵磁性、反鐵磁性、亞鐵磁性和超順磁性等。這些物質(zhì)對(duì)外磁場(chǎng)的響應(yīng)不同，有的會(huì)被磁場(chǎng)排斥，有的會(huì)使磁場(chǎng)更加強(qiáng)烈，有的在沒(méi)有外磁場(chǎng)時(shí)仍舊保持磁化不變。例如，抗磁性物質(zhì)在外磁場(chǎng)存在時(shí)才會(huì)表現(xiàn)出來(lái)，而順磁性物質(zhì)在施加外磁場(chǎng)時(shí)，未聯(lián)會(huì)電子的磁矩趨于與外磁場(chǎng)呈相同方向。鐵磁性物質(zhì)內(nèi)部的磁疇在外磁場(chǎng)作用下會(huì)趨于與外磁場(chǎng)呈相同方向，形成強(qiáng)烈的磁化向量。反鐵磁性物質(zhì)內(nèi)部，相鄰價(jià)電子的自旋趨于相反方向，凈磁矩為零。亞鐵磁性物質(zhì)則是絕緣體，可以用作微波器件的材料。超順磁性則是在奈米粒子尺寸足夠小的情況下，由于熱騷動(dòng)影響，這些粒子會(huì)隨機(jī)地改變方向。
參閱
- 磁導(dǎo)率
- 地球磁場(chǎng)
- 地磁逆轉(zhuǎn)
- 核磁共振
參考資料 >