磁性的變化由原子起源榔袋，并且在幾納米量級(jí)的長(zhǎng)度尺度上已經(jīng)可以觀察到周拐。由于這個(gè)原因铡俐，并且考慮到這些年先jin制造技術(shù)的可能性凰兑，磁性結(jié)構(gòu)可以被納米化到可以獲得全新材料的程度。通過(guò)這種方式审丘，人工超材料可以成功地創(chuàng)造出來(lái)吏够，依靠在原始單個(gè)化合物中無(wú)法觀察到的組合磁現(xiàn)象。
磁偶極子的初認(rèn)識(shí)
考慮到與靜電學(xué)的相似之處滩报，磁性傳統(tǒng)上被視為強(qiáng)度為p1和p2的磁極之間的相互作用锅知，它們之間的距離為r。這類(lèi)似于帶電粒子之間的庫(kù)侖相互作用脓钾，可以寫(xiě)成
式中F是作用在磁極上的力售睹，而μ0是真空的磁導(dǎo)率。
在一種補(bǔ)充的方法中可训，也可以說(shuō)昌妹，產(chǎn)生電流的磁場(chǎng)或另一個(gè)磁極，將對(duì)強(qiáng)度為p的初始磁極施加力F
式中H0為由電流或另一磁極產(chǎn)生的外加磁場(chǎng)握截。根據(jù)麥克斯韋的電磁理論飞崖，我們知道磁極成對(duì)出現(xiàn)。因此谨胞，當(dāng)磁鐵被切成小塊時(shí)固歪，每一塊都有一對(duì)磁極。磁極之間相互施加一種力胯努，類(lèi)似的磁極相互排斥牢裳，其力F由式1描述，而南北兩極相互吸引叶沛。由式2可知蒲讯，如果磁性材料靠近磁鐵，磁鐵的磁場(chǎng)會(huì)使材料磁化恬汁。因此伶椿，磁場(chǎng)有時(shí)被稱(chēng)為用線表示的磁化力，也稱(chēng)為圖1a所示的力線氓侧。這些力線或磁場(chǎng)線是這樣畫(huà)的脊另，磁鐵外面的線從北極向外輻射，指南針的針將與它們相切约巷。磁力線離開(kāi)北極偎痛，在南極再次進(jìn)入磁體，吸引鐵磁體向磁體移動(dòng)独郎，即使兩者相隔一定距離踩麦。
圖1 (a)磁鐵或磁化材料外部的磁場(chǎng)表示枚赡，(b)放置在磁場(chǎng)H中的長(zhǎng)度為l的棒上的一對(duì)磁力pH
考慮一個(gè)長(zhǎng)度為l的條形磁鐵，兩端磁極分別為p和-p谓谦，置于均勻磁場(chǎng)中(圖1b)贫橙。在這種情況下，磁力對(duì)產(chǎn)生扭矩L
其中θ為外加磁場(chǎng)方向H與條形磁鐵磁化強(qiáng)度方向M之間的夾角反粥。在這種情況下卢肃，積pl是棒的磁化強(qiáng)度M。在沒(méi)有摩擦力的情況下才顿，力矩所做的功產(chǎn)生勢(shì)能U：
這個(gè)方程特別重要莫湘，當(dāng)討論磁疇和它們的磁化向外施加磁場(chǎng)的重新排列時(shí)≈Ｆ可以看出幅垮，勢(shì)能在θ為0時(shí)具有zui小值。
當(dāng)長(zhǎng)l趨近于零值尾组，且磁極強(qiáng)度p同時(shí)趨近于無(wú)窮大時(shí)忙芒，稱(chēng)為磁偶極子。另外演怎，磁偶極子也可以由一個(gè)跨越零維面積的無(wú)限強(qiáng)度的圓形電流來(lái)定義匕争。不管我們?nèi)绾慰创排紭O子只是一個(gè)數(shù)學(xué)概念爷耀，僅僅對(duì)某些磁量的定義有用甘桑。例如，磁偶極子的磁矩m是
其中M是磁化強(qiáng)度歹叮，dV是單位體積跑杭。這個(gè)方程在以前的書(shū)中被認(rèn)為是m的定義，強(qiáng)調(diào)這個(gè)事實(shí)是很重要的咆耿，希望在本書(shū)后面的書(shū)中記住德谅，如果磁化體的磁化強(qiáng)度在整個(gè)磁化體中是恒定的，從磁的角度來(lái)看萨螺，磁化體被認(rèn)為是均勻的窄做。
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