1.1.2　磁性源于電流

——物質的磁性源于原子中電子的運動

早在1820年，丹麥科學家奧斯特就發現了電流的磁效應，第一次揭示了磁與電存在著聯系，從而把電學和磁學聯系起來。安培認為，任何物質的分子中都存在著環形電流，稱為分子電流，而分子電流相當于一個基元磁體。當物質在宏觀上不存在磁性時，這些分子電流做的取向是無規則的，它們對外界所產生的磁效應互相抵消，故使整個物體不顯磁性。

在外磁場作用下，等效于基元磁體的各個分子電流將傾向于沿外磁場方向取向，而使物體顯示磁性。這說明，磁性源于電流，而物質的磁性源于原子中電子的運動。

人們常用磁矩來描述磁性。運動的電子具有磁矩，電子磁矩由電子的軌道磁矩和自旋磁矩組成。在晶體中，電子的軌道磁矩受晶格的作用，其方向是變化的，不能形成一個聯合磁矩，對外沒有磁性作用。因此，物質的磁性不是由電子的軌道磁矩引起，而是主要由自旋磁矩引起。每個電子自旋磁矩的近似值等于一個波爾磁子。波爾磁子是原子磁矩的單位。圖1-3表示物質磁性與原子磁矩的關系。

因為原子核比電子約重1840倍，其運動速度僅為電子速度的幾千分之一，故原子核的磁矩僅為電子的千分之幾，可以忽略不計。孤立原子的磁矩決定于原子的結構。原子中如果有未被填滿的電子殼層，其電子的自旋磁矩未被抵消，原子就具有“永久磁矩”。

按物質對磁場的反應對其可分為圖1-3及圖1-4所示的四類：①強烈吸引的物質：鐵磁性（包括亞鐵磁性）；②輕微吸引的物質：順磁性，反鐵磁性（弱磁性）；③輕微排斥的物質：抗磁性；④強烈排斥的物質：完全抗磁性（超導體）。

圖1-3　物質磁性與原子磁矩的關系

圖1-4　磁力線在不同物質中的分布