怎样判断磁力矩的方向_磁力矩_磁力矩和磁矩(2)

圈旋转平面、正电荷洛伦兹运动平面是不同的，三者有垂直关系，如图-7示，洛伦兹力方向与线圈平面垂直，与线圈旋转平面共面、与线圈转动半径垂直，与洛伦兹运动平面共面、与洛伦兹圆周运动半径共线。

在电偶极子的电矩概念中，将电荷看作是带一定电量的静态粒子。由此联想到线圈中带电粒子的磁矩，我们也可以将线圈内运动电荷看作是带有一定磁量的动态粒子，称作磁荷，将它的磁荷量定义为，又因粒子表现出电性，它在线圈中运动时，要受磁场力影响，这个力与乘积就是它随线圈转动轴转动的力矩，即。因而，单个磁荷在线圈内随线圈转动轴转动平面上的磁矩就可定义为。因电矩是由二个带电粒子产生偶极矩定义出来的，线圈磁矩也是从安培力偶矩定义出来的，那么我们也可以将线圈转动平面上二个正电荷所受的洛伦兹力看作是一对磁力偶，则线圈转动平面内二个正磁荷所形成的磁矩就是。

由此可见：表达的是载流线圈在磁场中受安培力作用所形成的线圈单边的力矩概念,表达的是线圈内单电荷在磁场中受洛伦兹力作用所形成的线圈转动平面上的力矩概念；表达的是电荷在磁场中作洛伦兹运动时的势能概念，因此说，与 具有不同涵义。同时，将电子看做是磁荷时，它在线圈内形成的磁矩就是，是库伦磁荷力力矩概念的延伸。

4洛伦兹运动的推广

荷兰物理学家洛伦兹是第一位假设电子可以被看做是一个带有静质量的刚体小球的人，他是粒子实在论的坚定者，他创立的电子论认为：“电子是一个基本的带电粒子，作为电磁场的场源，它激发一个电磁场，这是电子的‘固有电磁场’，这个固有电磁场也是电子自身的组成部分。于是电子乃是一个带电粒子与一个电磁场的统一体”[2] 。但他没有看到电子磁场的真正起源在于它的自旋性，故他的电子论面对“电磁质量”、“辐射阻尼”等问题时就显得束手无策了。

“1921年，康普顿在关于X射线和原子散射的文章中也曾提出，也许可以这样认为，电子本象一个小陀螺一样旋转着，它可能是一个非常小的磁性粒子（并建议用它来解释磁性的自然单位）。康普顿当时只是一种猜想，而且并没有继续坚持他的这种看法”[3] 。

虽然电子自旋表面线速度会超过光速、违反爱因斯坦光速极大值原理，但因电子自旋概念能较好地解释了斯特恩-革拉赫实验和泡利不相容原理，最终还是被量子力学所接受和吸纳，并逐渐推广到质子、中子、光子等微观粒子领域。

洛伦兹运动描述的是电子在磁场中作曲线运动的情况，可用图-8表示。假如我们将带电粒子看做是一个自

旋并带有自旋磁荷的刚体小球，则洛伦兹运动的物理意义是什么呢？

这里引述一个与自旋电子相类似的带磁荷的磁陀螺运动实验，看从中能得到什么启迪：

“我在图磁盘钻了一个洞，穿上非铁

磁性的铝轴，并将铝轴两端锉尖。这样就制成了一个磁陀螺，其一端为N极，另一端为S极，再在支撑板面钻孔，使之可放入条形磁铁，并可使条形磁铁上下移动(见图(a)中N极刚露出支撑板面上方，图(b)中S极刚露出支撑板面下方)。

使磁陀螺在支撑板面上稳定自旋，没有发现磁陀螺移动。再在支撑板面的孔内放入条形磁铁，奇怪的现象发生了:磁陀螺马上就绕着条形磁铁公转.更奇怪的是：磁陀螺公转时，发生倾斜，倾斜方向竟然与条形磁铁磁力作用方向相反--同性相吸，异性相斥！此外，磁陀螺自转方向改变时其公转方向也随着改变，但反向倾斜特性不变。”[4]

从这个实验中可以看出，一个处于定点自旋的磁陀螺，当它受到外来磁场影响时就会产生非定点运动，且这种运动是绕外加磁场中心作圆周运动，由此可以设想，如果这个自旋磁陀螺以一定直线速度运动到外加磁场区域内，它会做怎样的运动？一定也是绕外加磁场中心作曲线运动。再看看一个带有自旋磁矩的电子，当它以一定速度运动到一个均匀磁场区域，它不也会像磁陀螺一样做曲线运动吗？也就是说，洛伦兹运动的物理本质就像磁陀螺在外加磁场中作曲线运动形式一样，是自旋电子磁荷受外磁场影响而产生的一种曲线运动。