1.1.2　磁性源于电流

——物质的磁性源于原子中电子的运动

早在1820年，丹麦科学家奥斯特就发现了电流的磁效应，第一次揭示了磁与电存在着联系，从而把电学和磁学联系起来。安培认为，任何物质的分子中都存在着环形电流，称为分子电流，而分子电流相当于一个基元磁体。当物质在宏观上不存在磁性时，这些分子电流做的取向是无规则的，它们对外界所产生的磁效应互相抵消，故使整个物体不显磁性。

在外磁场作用下，等效于基元磁体的各个分子电流将倾向于沿外磁场方向取向，而使物体显示磁性。这说明，磁性源于电流，而物质的磁性源于原子中电子的运动。

人们常用磁矩来描述磁性。运动的电子具有磁矩，电子磁矩由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成。在晶体中，电子的轨道磁矩受晶格的作用，其方向是变化的，不能形成一个联合磁矩，对外没有磁性作用。因此，物质的磁性不是由电子的轨道磁矩引起，而是主要由自旋磁矩引起。每个电子自旋磁矩的近似值等于一个波尔磁子。波尔磁子是原子磁矩的单位。图1-3表示物质磁性与原子磁矩的关系。

因为原子核比电子约重1840倍，其运动速度仅为电子速度的几千分之一，故原子核的磁矩仅为电子的千分之几，可以忽略不计。孤立原子的磁矩决定于原子的结构。原子中如果有未被填满的电子壳层，其电子的自旋磁矩未被抵消，原子就具有“永久磁矩”。

按物质对磁场的反应对其可分为图1-3及图1-4所示的四类：①强烈吸引的物质：铁磁性（包括亚铁磁性）；②轻微吸引的物质：顺磁性，反铁磁性（弱磁性）；③轻微排斥的物质：抗磁性；④强烈排斥的物质：完全抗磁性（超导体）。

图1-3　物质磁性与原子磁矩的关系

图1-4　磁力线在不同物质中的分布