第005章非磁性材料

物体在磁体或电流的作用下会显现磁性,这种现象叫做磁化。

磁化的方法很简单,在物体上绕上绝缘导线,通入直流电,经过一段时间后取下即可。

原理是磁性材料里面分成很多微小的区域,每一个微小区域就叫一个磁畴,每一个磁畴都有自己的磁矩,即一个微小的磁场。

一般情况下,各个磁畴的磁矩方向不同,磁场互相抵消,所以整个材料对外就不显磁性。

而当各个磁畴的方向趋于一致时,整块材料对外就显示出磁性。

所以所谓的磁化,就是要让磁性材料中磁畴的磁矩方向变得一致。

当对外不显磁性的材料被放进另一个强磁场中时,就会被磁化。

但是,不是所有材料都可以磁化的,只有少数金属及金属化合物可以被磁化。

在金属学上,这里又引出了磁性材料这一概念。

能对磁场作出某种方式反应的材料,便被称为磁性材料。

根据任何物质在外磁场中都能够或多或少地被磁化,只是磁化的程度不同这一定律。

于是根据物质在外磁场中表现出的特性,物质便可以分为五类:顺磁性物质,抗磁性物质,铁磁性物质,亚铁磁性物质,反磁性物质。

又根据分子电流假说,物质在磁场中应该表现出大体相似的特性,但在此告诉大家,物质在外磁场中的特性差别很大。

这反映了分子电流假说的局限性。

分子电流假说:

为了解释永磁和磁化现象,安培提出了分子电流假说。

安培认为,任何物质的分子中都存在着环形电流,称为分子电流,而分子电流相当一个基元磁体。

当物质在宏观上不存... ...在磁性时,这些分子电流做的取向是无规则的,它们对外界所产生的磁效应互相抵消,故使整个物体不显磁性。

在外磁场作用下,等效于基元磁体的各个分子电流,将倾向于沿外磁场方向取向,而使物体显示磁性。

......

实际上,各种物质的微观结构是有差异的,这种物质结构的差异性,才是物质磁性差异的原因。

实际上大多数材料是抗磁性或顺磁性的,它们对外磁场反应较弱。

1,顺磁性物质。

顺磁性物质的主要特征是,不论外加磁场是否存在,原子内部会存在永久磁矩。但在无外加磁场时,由于顺磁物质的原子,在做无规则的热振动。

宏观看来,顺磁性物质没有磁性。

在外加磁场作用下,每个原子磁矩又比较规则地取向,物质会显示极弱的磁性。磁化强度与外磁场方向一致,为正,而且严格地与外磁场H成正比。

顺磁性物质的磁性除了与H有关外,还依赖于温度。

其磁化率H与绝对温度T成反比,公式中,C称为居里常数,取决于顺磁物质的磁化强度和磁矩大小。

顺磁性物质的磁化率一般也很小,室温下H约为10^-5。

一般含有奇数个电子的原子或分子,电子未填满壳层的原子或离子,如过渡元素、稀土元素、钢系元素,还有铝铂等金属,都属于顺磁物质。

......

顺磁性物质和抗磁性物质称为弱磁性物质,把铁磁性物质和亚铁磁性物质称为强磁性物质,通常所说的磁性材料即指强磁性物质。

磁性材料按磁化后去磁的难易,可分为软磁性材料和硬磁性材料。

磁化后容易去掉磁性的物质,叫软磁性材料,不容易去磁的物质,叫做硬... ...磁性材料。

一般来讲软磁性材料剩磁较小,硬磁性材料剩磁较大

2,抗磁性物质。

当磁化强度M为负时,固体表现为抗磁性。

铋、铜、银、金等金属具有这种性质。

在外磁场中,这类磁化了的介质内部的磁感应强度,会小于真空中的磁感应强度M。

抗磁性物质的原子的磁矩应为零,即不存在永久磁矩。

当抗磁性物质放入外磁场中,外磁场会使电子轨道改变,感生一个与外磁场方向相反的磁矩,表现为抗磁性。

所以抗磁性的来源,是原子中电子轨道状态的变化。

抗磁性物质的抗磁性一般很微弱,磁化率H一般约为-10^-5,为负值。

铁磁性物质和亚铁磁性物质是强磁性物质

铁磁性材物质一般是铁,钴,镍元素及其合金,稀土元素及其合金,以及一些锰的化合物。

3,铁磁性物质

对诸如铁,钴,镍等物质,在室温下磁化率可达10^-3数量级,称这类物质的磁性为铁磁性。

铁磁性物质即使在较弱的磁场内,也可得到极高的磁化强度,其磁化率为正值。

但当外场增大时,由于磁化强度迅速达到饱和,其H会变小。

铁磁性物质具有很强的磁性,主要起因于它们具有很强的内部交换场。

铁磁物质的交换能为正值,而且较大,使得相邻原子的磁矩平行取向相应于稳定状态,在物质内部会形成许多小区域——————磁畴。

每个磁畴大约有1015个原子。

这些原子的磁矩沿同一方向排列,假设晶体内部存在很强的称为“分子场”的内场。

“分子场”足以使每个磁畴自动磁化达饱和状态。

这... ...种自生的磁化强度,便叫自发磁化强度。

而由于它的存在,铁磁物质能在弱磁场下强列地磁化。因此自发磁化是铁磁物质的基本特征,也是铁磁物质和顺磁物质的区别所在。

铁磁体的铁磁性只在某一温度以下才表现出来,超过这一温度,由于物质内部热骚动,而破坏电子自旋磁矩的平行取向,因而自发磁化强度变为0,铁磁性消失。

这一温度称为居里点。

在居里点以上,材料表现为强顺磁性,其磁化率与温度的关系服从居里——外斯定律,

4,反铁磁性物质。

反铁磁性是指由于电子自旋反向平行排列。

在同一子晶格中有自发磁化强度,电子磁矩是同向排列的。

在不同子晶格中,电子磁矩反向排列。

......

未完待续,标记zlzb-。

第006章预告就算你叫我爸爸也就被磁化

我能变成金属巨龙
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