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磁鐵可以吸引含鎳的物體

圖文 更新时间:2024-10-04 02:14:33

我們生活中,除了磁鐵吸引鐵钴鎳以外,兩個磁鐵也可以吸引。兩個磁鐵相互吸引的本質是這兩個磁鐵的磁場相互作用。

磁鐵可以吸引含鎳的物體(磁鐵為什麼可以吸引鐵钴鎳)1

那磁鐵吸引鐵钴鎳這些物質的本質是什麼呢?

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性質是結構決定的,那麼我們來分析一下鐵的結構。

早在1820年,丹麥物理學家漢斯·奧斯特就發現通電導體可以産生磁場;從微觀上看,電流是電子運動形成的。電子帶負電,電子運動中就會形成電流,有電流就有電場,有了電場就會産生磁場。

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首先從微觀來看:原子是由帶正電的原子核和帶負電的電子組成,電子繞着質子旋轉,因為電子帶負電,所以電子運動會形成電場,電場産生磁場。這樣每一個運動的電子都是一個小的磁鐵。

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在完整的電子層中,電子是成對出現的,他們朝向又是相反的,這樣他們産生的電場就會相互抵消,不産生磁場,或者說磁性也相互抵消。

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然而,在不完整的電子層中,所有的電子并不是以成對的方式出現,出現單個電子,單個電子就會出現單個方向的磁場,這樣原子就會出現某一個方向的磁場。

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元素周期表中,兩側原子都有完整的電子層,因此這些原子沒有太大的磁性。而靠中間的原子的外部電子層不完整,因此它們有磁場。這些原子包括:鎳、钴、鐵、錳和鉻等。

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但是僅僅因為原子帶磁場,并不代表由這些原子組成的材料也會帶磁場。我們放大一下範圍看,由原子組成的物質晶體。

帶磁原子組成固體時,一般有兩種可能性排列。一種可能他們的磁場相同排列;另一種可能是它們的磁場相反排列,這種情況它們的磁場相互抵消。而對于原來來說,哪種情況耗能少,它們就會以哪種形式出現。

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鉻在晶體範圍内就是以第二種方式排列的,所以鉻原子帶有很強的磁場,但是固體鉻卻沒有磁場。

但鐵晶體範圍内是按照第一種方式排列的,材料中的一塊區域的原子磁場方向是一緻的,我們把這部分區域叫做磁疇,也就是磁場的範疇。

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但是不同磁疇的磁場方向有可能不一緻,如果這些磁疇的大小相當的話,沒有一個磁疇占主導地位。那麼這些磁疇的磁場相互抵觸,宏觀上來看鐵塊就可能沒有任何磁力。

但是,如果施加一個外部磁場:強大的外部磁場可以迫使這些磁場的磁場方向一緻。如果這些磁場相互疊加,對外顯示出比較大的磁場。

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我們總結一下:使物體帶有磁場,必須滿足兩個條件:

第一、原子内部結構:外部電子層不能充滿,這樣它們固有的磁場才不相互抵消,使原子帶有磁場。

第二、這些強磁原子在一定的範圍内成同一方向排列。

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所以符合這兩個條件的隻有以下幾種物質适合做成磁鐵:

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所以磁鐵吸引鐵钴鎳這些物質本質也是兩個磁場相互作用。磁鐵在吸引鐵棒的過程中首先把鐵棒磁化,使之産生磁場,然後磁鐵和鐵的磁場相互作用,就可以産生吸引作用。

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