为什么磁铁可以吸引铁钴镍而不能吸引铜铝

发布网友 发布时间：2022-04-22 03:22

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热心网友 时间：2023-07-10 17:47

　　能被磁铁吸引的金属除了铁之外，还有钴、镍、钆[gá]等等，这些都属于铁磁性物质，在铁磁性物质内部存在很多未配对的电子，由于量子力学效应产生许多磁畴，当外界施加磁场时就会被磁化，从而受磁铁吸引。

　　磁力

　　铁块能被磁铁吸引对大家来说并不陌生，但是其中的原理却非常深奥，有些关键甚至需要量子力学才能得到合理解释。

　　四种基本力当中，只有电磁力和万有引力的作用范围无限远，而且电磁力的强度是万有引力的10^37倍，比如把一千克氢气当中的质子和电子完全分开在相距0.3米的地方，它们之间的库仑力将和地球对月球的万有引力相当。
电磁力又可以分解为“库仑力”和“磁力”，从本质上说，磁力是运动电荷产生的库仑力，虽然在两者在数学描述上大不相同，但是本质还是同源的。

　　电子磁矩

　　组成常规物质的基本单位是原子，原子由核外电子与原子核组成，其中核外电子以量子力学的规律绕着原子核运动，并且具有固定轨道，这种运动将对外产生磁矩，称之为电子磁矩：

　　同时原子核的自旋也会产生磁矩，但是相对于电子磁矩来说大小可以忽略；如果一个原子的核外电子分布非常均匀，那么所有电子在各个方向上产生的磁矩相互抵消，最终对外不表现磁矩或者只表现微弱的磁矩。

　　这种情况存在于元素周期表的两侧，所以这些原子组成的物质，基本都没有什么磁性；而对于元素周期表中间的原子，由于最外层电子的分布不完整，于是净磁矩不为零，这些原子对外显现磁性。

　　磁畴

　　我们也知道，并不是所有元素周期表中间的元素组成的物质都具有磁性，比如铜和铬就没有，即便它们的单个原子具有很强的磁矩。

　　这是因为单个原子具有磁矩还不行，宏观物体由许许多多的原子组成，这些原子会随机地排列，最终导致的结果就是各个方向上的磁矩抵消，最终对外不显磁性或者磁性非常弱。

　　可就是存在几个特殊的例子，它们的相邻原子相互影响，从而形成特殊的晶体结构，每个晶体的大小在微米尺度，拥有10^17~10^20个原子，我们称之为磁畴。

　　每个磁畴中的原子具有高度一致性，对外显现较强的磁性，犹如微小的“磁铁”，在外界没有磁场时，各个磁畴的磁场方向随机，整体对外不显磁性或者显现微弱磁性。

　　可一旦施加外部磁场，这些磁畴就如军队听到命令一般，在外界磁场的作用下高度一致起来，然后整体对外表现磁性，从而被磁铁吸引。

　　如果外界磁场较强，在撤去外界磁场后，有些磁畴无法恢复原来的方向，于是磁铁对外还保持一定磁性，成为一块永久磁铁，也就是我们说的被磁化了。

　　具有这样性质的物质并不多，其中铁、钴、镍是最常见的，还有稀土元素钆等等，这些物质我们统称为铁磁性物质，它们都能被磁铁吸引。

　　除了铁磁性物质外，就是顺磁性物质和抗磁性物质，但是它们对磁场的反应非常弱；如果我们对导体通电，也能让导体成为一块电磁铁，这是因为运动的电荷能产生磁场。

　　居里点

　　明白了磁铁的机制，我们就能解释在高温下，铁磁性物质发生变化的原理，因为温度的本质是微观粒子的无规则运动。

　　当温度升高时，原子的热运动加强，一旦热运动的动能大于维持磁矩方向的能量时，铁磁性物质就会大幅度失去磁性，这样的转变温度我们称之为居里点，不同物质的居里点不同，比如铁的居里点为770℃，实现电饭锅自动断电的合金，居里点为103~105℃。

热心网友 时间：2023-07-10 17:47