1．磁介质
凡是处于磁场中与磁场发生相互作用的物质皆可称为磁介质。如果磁场中有实物物质存在，则由于磁场和实物之间的相互作用，使实物物质处于一种特殊状态，表面出现宏观的磁化电流，从而改变原来磁场的分布。磁介质响应外磁场产生磁化电流的过程称为磁化，物质的这种性质成为磁性。根据磁介质的磁化特性，可以把磁介质分为三大类：第一类叫顺磁质和抗磁质，它们磁化后产生的磁性都非常微弱，属弱磁性材料；第二类叫铁磁质，磁化后能产生极强的磁性，是强磁性材料；第三类是具有完全抗磁性的超导体。
与电场和电介质之间的相互作用相似，放在磁场中的磁介质也要和磁场发生相互作用，彼此影响而被磁化，处于磁化状态的磁介质也要激发一个附加磁场，从而使磁介质中的磁场不同于真空中的磁场。设某一电流分布在真空中激发的磁感应强度为 ，那么在同一电流分布下，当磁场中放进了某种磁介质后，磁化了的磁介质激发附加磁感应强度 ，这时磁场中任一点的磁感应强度 等于和的矢量和，即
由于磁介质有不同的磁化特性，它们磁化后所激发的附加磁场会有所不同。
（1） 顺磁质：若磁介质磁化后使磁介质中的磁感应强度稍大于，即 ，这类磁介质称为顺磁质，例如锰、铬、铂、氮等都属于顺磁性物质
（2） 抗磁质：若磁介质磁化后使磁介质中的磁感应强度稍小于，即 ，这类磁介质称为抗磁质，例如水银、铜、铋、硫、氯、氢、银、金、锌、铅等都属于抗磁性物质。一切抗磁质以及大多数顺磁质有一个共同点，那就是它们所激发的附加磁场极其微弱，和相差很小。
（3） 铁磁质：若磁介质磁化后所激发的附加磁感应强度远大于，使得 ，则这类能显著地增强磁场的物质称为铁磁质，例如铁、镍、钴等以及这些金属的合金，此外还有铁氧体等物质。
（4） 超导体：在物质的超导区域是完全抗磁性的，即由于超导性的存在而产生的附加磁场完全抵消外加磁场。它们是完全抗磁体（第一类超导体）或部分完全抗磁体（第二类超导体）。第一类超导体在超导状态下，把所有磁场排除在外，即为完全抗磁性（称为超导体中的迈斯纳效应，如图8-40(a)）；第二类超导体在处于上、下临界磁场之间时，超导体处于部分超导状态，在超导区域是完全抗磁性的（如图8-40(b)），即第二类超导体为部分完全抗磁性。
图 8-40(a) |
图 8-40(b) |
本节主要讨论顺磁质、抗磁质和铁磁质与磁场的相互作用规律。
2．分子电流和分子磁矩
我们知道：任何物体所表现的宏观特性，都是物体内部大量原子或分子特性的平均效应，因此，我们应该从物质的微观结构入手去探讨磁性的根源。根据物质电结构学说，任何物质都是由分子、原子组成的，而分子或原子中任何一个电子都不停地同时参与两种运动，即环绕原子核的运动和电子本身的自旋。这两种运动都等效于一个电流分布，因而能产生磁效应。把分子或原子看做一个整体，分子或原子中各个电子对外界所产生磁效应的总和，可用一个等效的圆电流表示，统称为分子电流。这种分子电流具有一定的磁矩，称为分子磁矩，用符号 表示。
原子核也具有磁矩，它是质子在核内的轨道运动以及质子和中子的自旋运动所产生的磁效应。但是，它比电子的磁矩差不多要小三个数量级，在计算分子或原子的总磁矩时，核磁矩的影响通常可以忽略。
在外磁场作用下，分子或原子中和每个电子相联系的磁矩都受到磁力矩的作用，由于分子或原子中的电子以一定的角动量作高速转动，这时，每个电子除了保持上述两种运动以外，还要附加电子磁矩以外磁场方向为轴线的进动。这与力学中所讲的高速旋转着的陀螺，在重力矩的作用下，以重力方向为轴线所作的
3．抗磁质的磁化
在抗磁质中，每个原子或分子中所有电子的轨道磁矩和自旋磁矩的矢量和等于零，在外磁场中电子轨道运动的平面在磁场中会发生进动，而且其轨道角动量进动的方向在任何情况下都是沿着磁场的方向，和电子轨道运动的速度方向无关，并在同一外磁场中都以相同的角速度进动。因此，这时抗磁质中每个分子或原子中所有的电子形成一个整体的绕外磁场的进动，从而产生一个附加磁矩 ，的方向与的方向相反，大小与的大小成正比。这样，抗磁材料在外磁场的作用下，磁体内任一体积元中大量分子或原子的附加磁矩的矢量和 有一定的量值，结果在磁体内激发一个和外磁场方向相反的附加磁场，这就是抗磁性的起源。
抗磁性既然起源于外磁场对电子轨道运动作用的结果，应该在任何原子或分子的结构中都会产生，因此它是一切磁介质所共有的性质。
4．顺磁质的磁化
对顺磁质而言，虽然每个原子或分子有一定的磁矩，但由于分子的无规热运动，各个分子磁矩排列的方向是杂乱的，对顺磁质内任何一个宏观小而微观大的体积元来说，其中各分子的分子磁矩的矢量和 ，因而对外界不显示出磁效应。在外磁场的作用下，分子磁矩的大小不改变，但是外磁场的存在使绕磁场方向进动，并具有一定的能量。同时，介质中存在着大量的原子或分子，由于这些原子或分子之间的相互作用和碰撞，促使分子磁矩改变方向，从而改变在外磁场中的能量状态。一方面，从能量的角度来看，分子磁矩尽可能要处于低的能量状态，即与外磁场方向一致的状态；另一方面，分子热运动又是破坏分子磁矩沿磁场方向有序排列的因素，使之不可能取向完全一致。当达到热平衡时，原子或分子的能量遵守玻耳兹曼分布律，处在较低能量状态的原子数或分子数比高能量状态的要多，亦即其分子磁矩靠近外磁场方向的分子数较多。显然，磁场越强，温度越低，分子磁矩排列也越整齐，这时，在顺磁体内任取一体积元 ，其中各分子磁矩的矢量和 将有一定的量值，因而在宏观上呈现出一个与外磁场同方向的附加磁场，这便是顺磁性的来源。
应当说明的是：顺磁质受到外磁场的作用后，其中的原子或分子也会产生抗磁性，但在通常情况下，多数顺磁质分子的附加磁矩要比小很多，所以这些磁介质主要显示出其顺磁性。 |
进动的转向总是和