外磁场对磁矩的合力怎么算？《张朝阳的物理课》推导外磁场中磁矩的势能公式

　　外磁场会给磁矩非零的合力？怎么计算磁矩在外磁场中的势能？在近日的《张朝阳的物理课》第九十五期上，搜狐创始人、董事局主席兼CEO张朝阳坐镇搜狐视频直播间，复习了上节课介绍的磁介质顺磁性与抗磁性的原理，补充讲解了磁矩进动现象。随后通过建立直角坐标系计算出了磁矩在外磁场中的受力公式，得到了磁矩在外磁场中势能，根据势能公式分析了磁介质与磁铁的吸引与排斥情况。

　　课程开始后，张朝阳先带着网友们复习了上节课力矩与角动量的关系式以及力矩公式，根据这些公式分析磁介质在外磁场中的行为。若组成磁介质的原子分子没有磁矩，那么外加磁场的过程中，由法拉第电磁感应定律可知随时间变化的磁通量会产生感应电动势并诱导出感应电流，并且感应电流会产生与外磁场反向的附加磁矩，呈现出抗磁性。对于具有磁矩的原子分子所组成的介质，外加磁场可使得介质中的原子分子的磁矩沿着磁场方向转动，于是介质具有沿着外磁场方向的磁化，呈现出顺磁性。

　　他还指出作用在磁矩上的力矩不会简单地将磁矩转动到外磁场方向，因为磁矩具有角动量会发生绕外磁场方向的进动，等效于附加一个反向电流产生抗磁效应，但这种抗磁效应相比于顺磁效应太弱以致可忽略不计。

　　若外磁场是由磁铁提供，通过法拉第磁力线可知，顺磁介质会与磁铁相吸，抗磁与磁铁相斥。但实际上磁荷不存在，更加定量的方法应该是从麦克斯韦方程组与洛伦兹力出发推导磁矩在外磁场中的受力。

　　张朝阳通过建立合适的直角坐标系，计算得到微元受到的洛伦兹力后，求和得到磁矩受到的合外力。其中，需要将磁场进行线性展开，并使用磁场的散度公式。最后得到磁矩的受力与势能公式，成功解释了磁介质与磁铁的吸引排斥行为，并且强调势能公式在量子力学中具有重要地位。

　　据了解，《张朝阳的物理课》于每周周五、周日中午12时在搜狐视频直播，网友可以在搜狐视频“关注流”中搜索“张朝阳”，观看直播及往期完整视频回放；关注“张朝阳的物理课”账号，查看课程中的“知识点”短视频；此外，还可以在搜狐新闻APP的“搜狐科技”账号上，阅览每期物理课程的详细文章。