磁偶極矩英文解釋翻譯、磁偶極矩的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 magnetic dipole moment

分詞翻譯：

磁的英語翻譯：

magnetism

偶極矩的英語翻譯：

【化】 dipole moment; electric dipole moment
【醫】 dipole moment

專業解析

磁偶極矩（Magnetic Dipole Moment）

磁偶極矩是描述一個閉合電流回路或微觀粒子（如電子、原子核）磁性強度與方向的核心物理量。其本質是物體産生磁場能力的度量，類比于電偶極矩在電場中的作用。

一、物理定義與數學表達

磁偶極矩 (mathbf{m}) 的經典定義為：

mathbf{m} = I cdot mathbf{S}

其中：

(I) 為閉合回路的電流強度（單位：安培，A），
(mathbf{S}) 為回路包圍的面積矢量（單位：平方米，(text{m})），方向由右手定則确定（四指沿電流方向，拇指指向 (mathbf{S}) 方向）。
其國際單位制（SI）單位為 (text{A} cdot text{m})（安培·平方米）。

在量子力學中，電子、質子等粒子的磁矩源于其自旋角動量與軌道角動量，例如電子自旋磁矩近似為：

mathbf{m}_e approx -frac{e}{2m_e} mathbf{S}

其中 (e) 為電子電荷，(m_e) 為電子質量，(mathbf{S}) 為自旋角動量。

二、物理意義與特性

磁場産生能力
磁偶極矩在空間中激發的磁場強度 (mathbf{B}) 隨距離衰減，其表達式為：

$$

mathbf{B}(mathbf{r}) = frac{mu_0}{4pi} left[ frac{3(mathbf{m} cdot hat{mathbf{r}})hat{mathbf{r}} - mathbf{m}}{r} right]

$$

其中 (mu_0) 為真空磁導率，(hat{mathbf{r}}) 為位置矢量方向的單位向量。該公式表明磁場分布具有偶極子特征（如條形磁鐵的南北極）。
與外磁場的相互作用
當磁偶極矩置于外磁場 (mathbf{B}{text{ext}}) 中時，其受到的力矩 (boldsymbol{tau}) 和勢能 (U) 分别為：

$$

boldsymbol{tau} = mathbf{m} times mathbf{B}{text{ext}}, quad U = -mathbf{m} cdot mathbf{B}_{text{ext}}

$$

力矩使磁矩轉向外磁場方向，而勢能極小值對應磁矩與外場平行的穩定狀态。

三、典型應用場景

地磁場模型
地球磁場可近似等效為一個位于地心的巨型磁偶極矩，其方向與地理軸夾角約 (11^circ)，用于解釋指南針定向原理。

磁共振成像（MRI）
人體内氫原子核（質子）具有磁矩，在外加強磁場中發生能級分裂，通過射頻激發實現醫學成像。

材料磁性分析
鐵磁體（如鐵、钴）的宏觀磁性源于内部原子磁矩的有序排列，其磁化強度 (mathbf{M}) 定義為每單位體積的磁偶極矩矢量和。

四、漢英術語對照

磁偶極矩：Magnetic Dipole Moment
電流回路：Current Loop
自旋磁矩：Spin Magnetic Moment
磁場強度：Magnetic Field Strength
力矩：Torque

權威參考來源：

《費曼物理學講義》（The Feynman Lectures on Physics） - 第 II 卷電磁學章節系統闡述磁偶極矩理論。
Jackson, J. D. Classical Electrodynamics (3rd ed.) - 标準電動力學教材，第 5 章詳細推導磁矩的場方程。
National Institute of Standards and Technology (NIST) - 磁學單位與常數的官方定義（NIST Magnetic Units）。

網絡擴展解釋

磁偶極矩是描述磁性物體或電流回路在外磁場中磁性質的重要物理量。以下是詳細解釋：

1.基本定義

磁偶極矩（符號常為$mathbf{m}$或$mathbf{mu}$）表示一個閉合電流回路或磁性物體（如磁鐵）的磁性強弱和方向。它類似于電偶極矩，但描述的是磁場的“兩極”特性。

2.數學表達式

對于電流回路：磁偶極矩的大小為電流強度$I$與回路面積$A$的乘積，方向由右手定則确定： $$ mathbf{mu} = I cdot mathbf{A} $$ 其中$mathbf{A}$是面積矢量，方向垂直于回路平面。
單位：安培·平方米（$mathrm{A cdot m}$）。

3.物理意義

表征磁性強度：磁偶極矩越大，磁性越強。
方向性：方向從磁南極指向磁北極（或由右手螺旋定則确定）。
在外磁場中的行為：磁偶極矩為$mathbf{mu}$的物體在外磁場$mathbf{B}$中會受到力矩$mathbf{tau}$： $$ mathbf{tau} = mathbf{mu} times mathbf{B} $$ 勢能為： $$ U = -mathbf{mu} cdot mathbf{B} $$

4.應用與實例

微觀領域：原子中電子的軌道運動和自旋會産生磁偶極矩，是物質磁性的來源（如順磁性、鐵磁性）。
宏觀領域：條形磁鐵、地球磁場均可近似為磁偶極矩模型。地球磁偶極矩約為$7.7 times 10^{22} , mathrm{A cdot m}$。
技術應用：MRI（核磁共振成像）利用原子核的磁矩特性生成圖像。

5.與電偶極矩的對比

電偶極矩描述電荷分離的極性，而磁偶極矩描述閉合電流或等效磁荷的極性。
磁場線從磁北極進入南極，電場線從正電荷指向負電荷。

通過磁偶極矩，可以統一分析從微觀粒子到天體的磁性行為，是電磁學中的核心概念之一。