什么是磁性磁性的分類
能吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)稱為磁性。那么你對磁性了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于什么是磁性的內(nèi)容，希望大家喜歡!
磁性的概念
簡單說來，磁性是物質(zhì)放在不均勻的磁場中會受到磁力的作用。在相同的不均勻磁場中，由單位質(zhì)量的物質(zhì)所受到的磁力方向和強度，來確定物質(zhì)磁性的強弱。因為任何物質(zhì)都具有磁性，所以任何物質(zhì)在不均勻磁場中都會受到磁力的作用。
在磁極周圍的空間中真正存在的不是磁力線，而是一種場，我們稱之為磁場。磁性物質(zhì)的相互吸引等就是通過磁場進(jìn)行的。我們知道，物質(zhì)之間存在萬有引力，它是一種引力場。磁場與之類似，是一種布滿磁極周圍空間的場。磁場的強弱可以用假想的磁力線數(shù)量來表示，磁力線密的地方磁場強，磁力線疏的地方磁場弱。單位截面上穿過的磁力線數(shù)目稱為磁通量密度。
運動的帶電粒子在磁場中會受到一種稱為洛倫茲(Lorentz)力作用。由同樣帶電粒子在不同磁場中所受到洛侖磁力的大小來確定磁場強度的高低。特斯拉是磁通密度的國際單位制單位。磁通密度是描述磁場的基本物理量，而磁場強度是描述磁場的輔助量。特斯拉(Tesla，N)(1886~1943)是克羅地亞裔美國電機工程師，曾發(fā)明變壓器和交流電動機。
物質(zhì)的磁性不但是普遍存在的，而且是多種多樣的，并因此得到廣泛的研究和應(yīng)用。近自我們的身體和周邊的物質(zhì)，遠(yuǎn)至各種星體和星際中的物質(zhì)，微觀世界的原子、原子核和基本粒子，宏觀世界的各種材料，都具有這樣或那樣的磁性。
世界上的物質(zhì)究竟有多少種磁性呢?一般說來，物質(zhì)的磁性可以分為抗磁性、順磁性、鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性。
磁性的分類
1、 抗磁性
當(dāng)磁化強度M為負(fù)時，固體表現(xiàn)為抗磁性。Bi、Cu、Ag、Au等金屬具有這種性質(zhì)。在外磁場中，這類磁化了的介質(zhì)內(nèi)部的磁感應(yīng)強度小于真空中的磁感應(yīng)強度M。抗磁性物質(zhì)的原子(離子)的磁矩應(yīng)為零，即不存在永久磁矩。當(dāng)抗磁性物質(zhì)放入外磁場中，外磁場使電子軌道改變，感生一個與外磁場方向相反的磁矩，表現(xiàn)為抗磁性。所以抗磁性來源于原子中電子軌道狀態(tài)的變化?？勾判晕镔|(zhì)的抗磁性一般很微弱，磁化率H一般約為-10^-5，為負(fù)值。
2、 順磁性
順磁性物質(zhì)的主要特征是，不論外加磁場是否存在，原子內(nèi)部存在永久磁矩。但在無外加磁場時，由于順磁物質(zhì)的原子做無規(guī)則的熱振動，宏觀看來，沒有磁性;在外加磁場作用下，每個原子磁矩比較規(guī)則地取向，物質(zhì)顯示極弱的磁性。磁化強度與外磁場方向一致，
為正，而且嚴(yán)格地與外磁場H成正比。
順磁性物質(zhì)的磁性除了與H有關(guān)外，還依賴于溫度。其磁化率H與絕對溫度T成反比。
式中，C稱為居里常數(shù)，取決于順磁物質(zhì)的磁化強度和磁矩大小。
順磁性物質(zhì)的磁化率一般也很小，室溫下H約為10^-5。一般含有奇數(shù)個電子的原子或分子，電子未填滿殼層的原子或離子，如過渡元素、稀土元素、鋼系元素，還有鋁鉑等金屬，都屬于順磁物質(zhì)。
3、 鐵磁性
對諸如Fe、Co、Ni等物質(zhì)，在室溫下磁化率可達(dá)10^-3數(shù)量級，稱這類物質(zhì)的磁性為鐵磁性。
鐵磁性物質(zhì)即使在較弱的磁場內(nèi)，也可得到極高的磁化強度，其磁化率為正值，但當(dāng)外場增大時，由于磁化強度迅速達(dá)到飽和，其H變小。
鐵磁性物質(zhì)具有很強的磁性，主要起因于它們具有很強的內(nèi)部交換場。鐵磁物質(zhì)的交換能為正值，而且較大，使得相鄰原子的磁矩平行取向(相應(yīng)于穩(wěn)定狀態(tài))，在物質(zhì)內(nèi)部形成許多小區(qū)域——磁疇。每個磁疇大約有1015個原子。這些原子的磁矩沿同一方向排列，假設(shè)晶體內(nèi)部存在很強的稱為“分子場”的內(nèi)場，“分子場”足以使每個磁疇自動磁化達(dá)飽和狀態(tài)。這種自生的磁化強度叫自發(fā)磁化強度。由于它的存在，鐵磁物質(zhì)能在弱磁場下強列地磁化。因此自發(fā)磁化是鐵磁物質(zhì)的基本特征，也是鐵磁物質(zhì)和順磁物質(zhì)的區(qū)別所在。
鐵磁體的鐵磁性只在某一溫度以下才表現(xiàn)出來，超過這一溫度，由于物質(zhì)內(nèi)部熱騷動破壞電子自旋磁矩的平行取向，因而自發(fā)磁化強度變?yōu)?，鐵磁性消失。這一溫度稱為居里點 。在居里點以上，材料表現(xiàn)為強順磁性，其磁化率與溫度的關(guān)系服從居里——外斯定律，
式中C為居里常數(shù)。
4、 反鐵磁性
反鐵磁性是指由于電子自旋反向平行排列。在同一子晶格中有自發(fā)磁化強度，電子磁矩是同向排列的;在不同子晶格中，電子磁矩反向排列。兩個子晶格中自發(fā)磁化強度大小相同，方向相反，整個晶體 。反鐵磁性物質(zhì)大都是非金屬化合物，如MnO。
不論在什么溫度下，都不能觀察到反鐵磁性物質(zhì)的任何自發(fā)磁化現(xiàn)象，因此其宏觀特性是順磁性的，M與H處于同一方向，磁化率 為正值。溫度很高時， 極小;溫度降低， 逐漸增大。在一定溫度 時， 達(dá)最大值 。稱 為反鐵磁性物質(zhì)的奈爾溫度。對奈爾點存在 的解釋是：在極低溫度下，由于相鄰原子的自旋完全反向，其磁矩幾乎完全抵消，故磁化率 幾乎接近于0。當(dāng)溫度上升時，使自旋反向的作用減弱， 增加。當(dāng)溫度升至奈爾點以上時，熱騷動的影響較大，此時反鐵磁體與順磁體有相同的磁化行為。
5、 亞鐵磁性
亞鐵磁性是指有兩套子晶格的形成的磁性材料。不同子晶格的磁矩方向和反鐵磁一樣，但是不同子晶格的磁化強度不同，不能完全抵消掉，所以有剩余磁矩，稱為亞鐵磁。反鐵磁性物質(zhì)大都是合金，如TbFe合金。 亞鐵磁也有從亞鐵磁變?yōu)轫槾判缘呐R界溫度，稱為居里溫度。
磁性的起源
如果磁是電磁以太渦旋，一個磁鐵，沒看到任何電磁以太的渦旋，為什么會有磁性?我們的回答是：物質(zhì)的磁性起源于原子中電子的運動，電子的運動會產(chǎn)生一個電磁以太的渦旋。
早在1820年，丹麥科學(xué)家奧斯特就發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，第一次揭示了磁與電存在著聯(lián)系，從而把電學(xué)和磁學(xué)聯(lián)系起來。
為了解釋永磁和磁化現(xiàn)象，安培提出了分子電流假說。安培認(rèn)為，任何物質(zhì)的分子中都存在著環(huán)形電流，稱為分子電流，而分子電流相當(dāng)一個基元磁體。當(dāng)物質(zhì)在宏觀上不存在磁性時，這些分子電流做的取向是無規(guī)則的，它們對外界所產(chǎn)生的磁效應(yīng)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。
磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象有本質(zhì)的聯(lián)系。物質(zhì)的磁性和電子的運動結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。烏倫貝克與哥德斯密特最先提出的電子自旋概念，是把電子看成一個帶電的小球，他們認(rèn)為，與地球繞太陽的運動相似，電子一方面繞原子核運轉(zhuǎn)，相應(yīng)有軌道角動量和軌道磁矩，另一方面又繞本身軸線自轉(zhuǎn)，具有自旋角動量和相應(yīng)的自旋磁矩。施特恩-蓋拉赫從銀原子射線實驗中所測得的磁矩正是這自旋磁矩。(人們認(rèn)為把電子自旋看成是小球繞本身軸線的轉(zhuǎn)動是不正確的。)
電子繞原子核作圓軌道運轉(zhuǎn)和繞本身的自旋運動都會產(chǎn)生電磁以太的渦旋而形成磁性，人們常用磁矩來描述磁性。因此電子具有磁矩，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(lián)合磁矩，對外沒有磁性作用。因此，物質(zhì)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。 是原子磁矩的單位， 。因為原子核比電子重2000倍左右，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(jié)構(gòu)。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”。例如，鐵原子的原子序數(shù)為26，共有26個電子，在5個軌道中除了有一條軌道必須填入2個電子(自旋反平行)外，其余4個軌道均只有一個電子，且這些電子的自旋方向平行，由此總的電子自旋磁矩為4 。
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