磁鐵是一種“神奇”的玩具，我們小時候都沒少玩過，在玩磁鐵的時候我們會很快就注意到，磁鐵似乎隻對鐵有吸引力，而對其他的金屬則完全沒有反應，這不禁讓我們疑惑，金銀銅鐵都是金屬，為什麼磁鐵隻對鐵有吸引力？為什麼世界上隻有“磁鐵”，而沒有“磁銅”和“磁鋁”？今天我們就來講一講這方面的知識。

磁鐵所産生的力是電磁力，這就說明磁鐵本身能夠形成一個磁場，那麼這個磁場是怎麼形成的呢？要回答這個問題，我們必須要深入到微觀世界才能找到答案。

原子是構成物質的基本單位，它是由原子核以及電子組成，其中原子核帶正電荷，而電子則帶負電荷。在原子的内部，原子核在不停地自旋，電子在自旋的同時又在快速地圍繞着原子核運動，它們的這種運動就産生了電流，在電磁效應的作用下，這些電流就形成了一個個微小的磁場，我們可以将其稱為“微磁”。

需要注意的是，因為原子核“微磁”強度大概隻有電子的千分之一，所以一個原子是否對外表現出磁性，主要取決于其電子“微磁”的疊加效果。那麼原子内的電子是怎麼分布的呢？

根據量子力學，原子内的電子必須按照一定的規律來進行排列，簡單地講就是，原子核外有若幹個殼層，每個殼層隻能存在特定數量的電子，如果一個原子擁有多個電子，那麼這些電子就會按照能量由低到高的順序來依次填充各個殼層。

在一個滿電子的殼層裡，因為電子總是成對地出現并且遵循“泡利不相容原理”（在同一系統中，兩個或者兩個以上的電子不允許處于完全相同的狀态），所以它們的“微磁”的方向總是相反的，這會造成它們的磁場互相抵消。因此一個原子想要對外表現出磁性，就必須要求其最外面的電子殼層不能是滿電子，從元素周期表中我們可以看到，隻有一部分的元素（下圖中的過渡元素）才可以滿足這個條件。

然而并不是滿足這個條件的元素所構成的晶體都可以對外表現出磁性，這是因為原子在構成晶體時，通常都會發生磁場交錯排列的情況，這又會造成原子磁場的互相抵消。所以說隻有那些原子磁場整齊排列的晶體，才可以對外表現出磁性。

在所有已知元素中隻有鐵、鎳、钴、钆等元素構成的晶體才能滿足上述條件，而其他的金屬如金、銀、銅、鉛、鋁等等卻被排除在外，因此世界上就隻有“磁鐵”，而沒有“磁銅”和“磁鋁”。

那這麼說起來，所有的鐵塊都應該是磁鐵，但為什麼實際情況卻并非如此呢？要知道原子是非常小的，1克鐵裡面就包含了超過100萬億億個鐵原子，顯而易見的是，在鐵塊的内部，要讓數量如此龐大的原子全部排列整齊是很難做到的。

事實上，在鐵塊裡的衆多原子會各自“拉幫結派”，并組合成一塊塊的相對獨立的區域，我們将這種區域稱之為“磁疇”，通常情況下，這些“磁疇”都排列得雜亂無章，從而不會對外表現出磁性。

我們也可以看到，當某個鐵塊内部的這些“磁疇”全部沿同一個方向排列時，根據“團結就是力量”的原理，它們就形成了一個強大的整體，于是這塊鐵就成為了我們所講的“磁鐵”。

最後我們再來看看，磁鐵是怎麼吸引鐵的。我們已經知道了在鐵塊的内部存在着很多“磁疇”，需要指出的是，雖然通常情況下它們都是胡亂排列的，但是它們卻可以受到外加磁場的影響，如果我們将鐵塊置入一個磁鐵的磁場中，鐵塊内的“磁疇”就會在外力的作用下變得整齊劃一，從而對外表現出磁性。這樣的現象我們稱之為“磁化”，根據異極相吸的原理，磁化後的鐵塊就會與磁鐵互相吸引了。

通過對上述知識的了解，我們就可以得出一個結論，即：雖然金銀銅鐵都是金屬，但是因為在它們之中隻能鐵才能夠被磁化，所以磁鐵隻對鐵有吸引力。

好了，今天我們就先講到這裡，歡迎大家關注我們，我們下次再見`

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