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1、新疆师范大学2010届本科毕业论文2013届本科毕业论文题目：物质抗磁性与顺磁性的经典理论学院：物理与电子工程学院专业班级：2009级物光信息科学与技术班学生姓名：余万意指导教师：聂长江教授答辩日期：2013年5月18日2新疆师范大学2010届本科毕业论文目录1引言12物质磁性的研究历史12.1Faraday和Weber的抗磁性研究12.1Faraday和Weber的抗磁性研究43物质的抗磁性与顺磁性的经典理论53.1Gurie定律及其理论解释53.2王小林的抗磁性经典统计解释，抗磁性研究63.3抗磁性与顺磁性的经典理论8参考文献：14附录1
2、5致谢162新疆师范大学2010届本科毕业论文物质抗磁性与顺磁性的经典理论摘要：自然界所有物质的本质就是磁，磁的本质就是电.这两种科学同步发展起来的.物质的抗磁性与顺磁性的研究在科学研究领域中很重要的题目之一.在教材中对此研究进行较浅的讨论，在本文中阐述抗磁性和顺磁性的本质及对抗磁性进行较为深刻的研究.关键词：抗磁性；顺磁性；磁矩；磁化率2新疆师范大学2010届本科毕业论文1引言物质的种种宏观性质必然涉及构成它的微观粒子的行为．微观粒子所遵守的量子规律与宏观物质的规律是完全不同的．在量子力学尚未诞生之前的经典电子论，采用经典理论和经典方法来处
3、理微观现象。2物质磁性的研究历史磁性是物质的一种基本属性，中国是最早研究磁性现象的国家之一．在远古时代，人们就发现了天然磁石吸引铁的磁现象．11世纪初北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中，第一次记载了指南针的制作和作用．沈括还首先发现了地磁偏角．12世纪初，我国已有指南针用于海航的明确记载．最早对磁现象进行系统研究的西方人是13世纪的P．Peregrines，比沈括晚了200多年首先引进了“磁极”的概念．Peregrines总结出“异性相吸，同性相斥”的特点，这比电的对应现象的发现要早四个多世纪．2.1Faraday和Weber的抗磁性研究1778
4、年A.Brugmans最早发现铋被磁极排斥，但当时这一发现并未引起人们的注意．1872年，LeBaillif再次报导铋和锑被磁极排斥的现象．在Faraday之前的物理学家虽然发现了抗磁现象，但不知道进一步应该做些什么，怎样从这种新现象中发掘出新东西．Faraday在解释抗磁现象时，假设抗磁体与顺磁性一样，在磁场中会感应出磁性，并产生南北两种极性．抗磁体与铁磁体区别在于，两者感应出来的“极性”正好相反．Faraday认为，当螺线管中的电流所产生的磁场作用于铁磁体时，其中感应出的电流方向与螺线管中的电流方向一致，故被吸引；当磁场作用于抗磁体时，其
5、中感应出的电流方向与螺线管中的电流方向相反，故被排斥．Weber在1848-1855年间也研究过抗磁体，Weber的抗磁理论是建立在Ampere的电动力学基础上的．Weber认为，物质内的分子电流不受任何阻力，可以把分子看作是理想导体．Weber假定，抗磁体的分子内并不存在原始电流，但存在某些无电阻的电流通道．如图2-1所示，Weber考虑一环形通道，其法线方向为，包围的面积为．当外磁场从0增加到时，在环中因感应而产生的瞬间电动势为(2-1)式中是环的自感系数,是外磁场与之间的夹角．由电路方程,2新疆师范大学2010届本科毕业论文图2-1(2
6、-2)上式等于零是因为电路的电阻．积分，得(2-3)当即无外磁场时分子为原始状态，是分子的原始电流,已假定分子不存在原始电流,即,故上式变为（2-4）式中是加磁场后在环中感应出来的瞬时电流.由电流产生的相应磁矩为该磁矩在磁化方向(即方向)的分量为（2-5）在分子中存在其他导电环,他们的法线的取向各不相同.假设各导电环的空间取向均匀分布,导电环中感应电流的磁矩在垂直于磁化方向(即垂直于方向)的投影之和应为零(即各之和为零,各之和为零),因此,单位体积内的总磁矩(即各之和).由于各中的的大小各有不同,求和的结果可用平均值表示,为（2-6）式中是在
7、立体角内的平均值,为2新疆师范大学2010届本科毕业论文（2-7）故磁化强度为（2-8）磁化率为（2-9）式中为负值,表明物质的磁化方向与外加磁场强度方向相反,即与反向,属于抗磁体.Weber认为，既然抗磁体在磁场作用下具有了磁性，并具有两个极，它就应与磁铁棒一样，当它在线圈中运动时，在线圈中将会出现感应电流．为此，Weber做下了如下的实验．如图2-2所示，A为产生磁场的电磁铁，B为串有电流计的螺线管绕在空心木管上，C为具有抗磁性的铋棒．当将铋棒迅速插入B中时，电流计的指针向一边偏转，表明B中产生了反向的感应电流．根据这个实验，WebeR中
8、企图证明铋棒与铋棒一样具有磁性并具有“极性”．1948年，Faraday把铋在磁场中呈现的抗磁力称为“磁晶力”，认为，“磁晶力”是抗磁体所固有的力，来源于抗磁体分子
