磁力矩_磁力矩方向_磁力矩公式

2 电偶极子力矩与电矩

静电学有关电偶极子在均匀电场中所受力矩的论述如下：

“以 表示均匀电场的强度， 表示从 到 的矢量， 和 间夹角 （见图1-19）。根据场强的定义，正负电荷所受的力分别为，且它们大小相等，方向相反，合力为0.然而 、 的作用线不同，二者组成一个力偶。它们对于 的力臂都是 ，对于中心点，力矩的方向也相同，因而总力矩为

.

这公式表明，当 与 垂直时（ ）,力矩最大；当 与 平行时（ 或）,力矩为0。力矩的作用总是使 转向场强的方向。用矢量表示，上式可写成:

.

与电偶极子本身有关的量与 又一次以它们的乘积，即电偶极矩 的形式出现。这样，电偶极子所受力矩的公式可写为。”[1]

上述可见：电偶极子首先被看作是静态的电荷粒子，这种静态是指没有考虑它的平动和自旋性，当给它们施加均匀电场时，偶极子会产生静电场力而形成力偶矩。电矩的本质就是电偶极子力偶矩与均匀电场之比，即 ，它是力矩概念的延伸。

3、载流线圈力矩与磁矩

3.1 载流线圈力矩与磁矩

电磁学里磁矩概念是依据载流线圈在磁场中受安培力作用而使线圈绕固定轴转动的磁力偶矩大小定义出来的，也是力矩概念的延伸。

如图-4、5所示，单根载流线圈在磁场中的安培力是 ,安培力对线圈一边产生的磁力矩是 ,其中是线圈平面面积，由此定义出载流线圈平面的磁矩是 。线圈单边与转动轴组成的面积（的面积）上的磁矩就是。对于多根导线组成的载流线圈而言，线圈面积的磁矩就可定义为 ，单边面积磁矩就是 。

3.2 载流线圈内带电粒子的力矩、磁矩及洛伦兹运动势能

洛伦兹运动是指运动电荷在进入磁场中其运动方向会发生偏转的现象，使运动电荷发生偏转的力称为洛伦兹力，且有。

洛伦兹力是安培力的微观表现，即安培力与洛伦兹力本质上是同一种力，都是运动电荷在磁场中作洛伦兹运动所表现的洛伦兹力；如图-6示，在均匀磁场内，将载流线圈的安培力与正电荷的洛伦兹力绘在同一图中就可以看出这一结论的正确性，但要注意：线圈平面、线

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。