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第 21 课：第 28 章 (7-8) – 磁偶极子
磁场会对载流环路产生扭矩。如果我们再添加 N 个环路，扭矩会更大，因此 τ = Nτ ′ = NiBA sin θ 其中 A = ab 是环的面积。扭矩会尝试使环的 ⃗n 与外部 ⃗ B 对齐，就像电偶极子一样，因此我们将它们称为磁偶极子。这种对齐也就像条形磁铁一样。我们可以用其磁偶极矩 ⃗µ 来描述任何电流环路。⃗µ 的方向与法向矢量 ⃗n 相同，其大小为 µ = NiA 。外部磁场中的磁偶极子会感受到一个扭矩，该扭矩使偶极矩与场对齐：τ = µB sin θ 与电偶极子一样，存在一个基于偶极矩和场之间角度的定义势能。 U (θ) = − ⃗µ · ⃗ B 与电偶极子一样，势能的变化意味着环的旋转能量增加或减少。当偶极子与外部场对齐时（它们“希望”与场对齐），它们的最低能量为 − µB。当它们与场反向平行时，它们的最高能量为 + µB。
矢量磁场传感器：工作原理、校准和应用
磁场传感器（磁力计）是一种测量磁场强度、方向或相对变化的设备。最早的磁场传感器是指南针，用于确定地球磁场的方向 [1]–[4]。可以说，第一台磁力计是由卡尔·弗里德里希·高斯于 1833 年发明的，用于测量绝对磁强度 [3]–[7]。它由一根金纤维水平悬挂的永久条形磁铁组成。高斯用它来测定地球磁场的强度。他们与威廉·爱德华·韦伯一起继续开发磁力计，并进一步改进它，直到 19 世纪 40 年代末。除了高斯和韦伯，19 世纪还有其他几位科学家开发了新型磁场传感器。然而，磁力仪技术在 20 世纪初发生了根本性变化，当时通过某些线圈结构的电流被用于确定局部磁场的性质 [3]–[14]。这种新方法使得开发更精确的磁场传感器成为可能，同时显著缩短了测量时间。从 20 世纪中叶开始，材料科学的进步带来了非常精确的微型磁力仪，如今，磁力仪被认为是多个系统的关键组件 [8]–[12]、[15]。
矢量磁场传感器：工作原理、校准和应用
磁场传感器（磁力计）是一种测量磁场大小、方向或相对变化的装置。最早的磁场传感器是指南针，用来确定地球磁场的方向 [1]–[4]。可以说，第一台磁力计是由卡尔·弗里德里希·高斯于 1833 年发明的，用于测量绝对磁强度 [3]–[7]。它由一个由金纤维水平悬挂的永久条形磁铁组成。高斯用它来测定地球磁场的强度。他们与威廉·爱德华·韦伯一起继续开发磁力计，并对其进行了进一步改进，直到 19 世纪 40 年代末。除了高斯和韦伯之外，其他几位科学家在 19 世纪也开发了新型磁场传感器。然而，20 世纪初，磁力仪技术发生了根本性变化，当时人们开始利用通过某些线圈结构的电流来确定局部磁场的特性 [3]–[14]。这种新方法使得开发更精确的磁场传感器成为可能，同时大大缩短了测量时间。20 世纪中叶以来，材料科学的进步带来了非常精确的微型磁力仪，如今，这种磁力仪被认为是多个系统的关键组件 [8]–[12], [15]。