磁性的變化由原子起源，並且在幾納米量級的長度尺度上已經可以觀察到。由於(yu) 這個(ge) 原因，並且考慮到這些年先jin製造技術的可能性，磁性結構可以被納米化到可以獲得全新材料的程度。通過這種方式，人工超材料可以成功地創造出來，依靠在原始單個(ge) 化合物中無法觀察到的組合磁現象。
磁偶極子的初認識
考慮到與(yu) 靜電學的相似之處，磁性傳(chuan) 統上被視為(wei) 強度為(wei) p1和p2的磁極之間的相互作用，它們(men) 之間的距離為(wei) r。這類似於(yu) 帶電粒子之間的庫侖(lun) 相互作用，可以寫(xie) 成
式中F是作用在磁極上的力，而μ0是真空的磁導率。
在一種補充的方法中，也可以說，產(chan) 生電流的磁場或另一個(ge) 磁極，將對強度為(wei) p的初始磁極施加力F
式中H0為(wei) 由電流或另一磁極產(chan) 生的外加磁場。根據麥克斯韋的電磁理論，我們(men) 知道磁極成對出現。因此，當磁鐵被切成小塊時，每一塊都有一對磁極。磁極之間相互施加一種力，類似的磁極相互排斥，其力F由式1描述，而南北兩(liang) 極相互吸引。由式2可知，如果磁性材料靠近磁鐵，磁鐵的磁場會(hui) 使材料磁化。因此，磁場有時被稱為(wei) 用線表示的磁化力，也稱為(wei) 圖1a所示的力線。這些力線或磁場線是這樣畫的，磁鐵外麵的線從(cong) 北極向外輻射，指南針的針將與(yu) 它們(men) 相切。磁力線離開北極，在南極再次進入磁體(ti) ，吸引鐵磁體(ti) 向磁體(ti) 移動，即使兩(liang) 者相隔一定距離。
圖1 (a)磁鐵或磁化材料外部的磁場表示，(b)放置在磁場H中的長度為(wei) l的棒上的一對磁力pH
考慮一個(ge) 長度為(wei) l的條形磁鐵，兩(liang) 端磁極分別為(wei) p和-p，置於(yu) 均勻磁場中(圖1b)。在這種情況下，磁力對產(chan) 生扭矩L
其中θ為(wei) 外加磁場方向H與(yu) 條形磁鐵磁化強度方向M之間的夾角。在這種情況下，積pl是棒的磁化強度M。在沒有摩擦力的情況下，力矩所做的功產(chan) 生勢能U：
這個(ge) 方程特別重要，當討論磁疇和它們(men) 的磁化向外施加磁場的重新排列時。可以看出，勢能在θ為(wei) 0時具有zui小值。
當長l趨近於(yu) 零值，且磁極強度p同時趨近於(yu) 無窮大時，稱為(wei) 磁偶極子。另外，磁偶極子也可以由一個(ge) 跨越零維麵積的無限強度的圓形電流來定義(yi) 。不管我們(men) 如何看待它，磁偶極子隻是一個(ge) 數學概念，僅(jin) 僅(jin) 對某些磁量的定義(yi) 有用。例如，磁偶極子的磁矩m是
其中M是磁化強度，dV是單位體(ti) 積。這個(ge) 方程在以前的書(shu) 中被認為(wei) 是m的定義(yi) ，強調這個(ge) 事實是很重要的，希望在本書(shu) 後麵的書(shu) 中記住，如果磁化體(ti) 的磁化強度在整個(ge) 磁化體(ti) 中是恒定的，從(cong) 磁的角度來看，磁化體(ti) 被認為(wei) 是均勻的。
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