物质的磁性
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(2)物质的磁性⽬录:(⼀)、洪德法则(⼆)、磁性的本质是什么,活着怎么从微观的⾓度解释磁性产⽣的原因(三)、外斯分⼦场(四)、物质的抗磁性是怎样产⽣的?为什么说抗磁性普遍存在(五)、顺磁性朗之万理论的内容是什么?在量⼦⼒学范畴内如何对其修正?(六)、铁磁性物质是怎样实现⾃发磁化的,为什么通常未经磁化的铁都不具有磁性(七)、阐述物质铁磁性,反铁磁性和亚铁磁性之间区别和联系(⼋)、交换作⽤模型与超交换作⽤模型的内容分别是什么。
(九)、量⼦⼒学简介(⼀)、洪德法则洪德法则(Hund's rules)简单说就是,⼀个轨道上⼀般都有⼏个“兼并能级”,例如图5中的2p轨道有3个能量⼀样的兼并能级。
在这种情况下,电⼦先⼀个萝⼘⼀个坑把所有的都占⼀遍,如果还剩电⼦,才会⼀个配⼀个的占满这些能级。
图5 (侵删)基于这些规律,我们会发现⼀个有趣的事实:在元素周期表中1. 惰性⽓体(ⅧA)的核外电⼦都恰好是全部成对的,因此不可能有净胜⾃旋;2. 主族元素(ⅠA ~ⅫA)虽然都有未配对电⼦,但在形成化合物时,这些电⼦⼀般都会成为价电⼦参与配对成键,因⽽也⼤都不具备明显的磁性;3. 只有过渡族元素具有⾮价电⼦的净剩⾃旋,因⽽也就是不同材料中磁性的主要承载者。
(⼆)、磁性的本质是什么,活着怎么从微观的⾓度解释磁性产⽣的原因作为⼀种物理场,磁场是看不见、摸不着但⼜客观存在的特殊物质。
它是磁性相互作⽤的媒介,有点神秘但却实实在在影响着我们的⽣活。
⽽题主的困惑来源于我们对磁性产⽣原因的混淆。
磁场的产⽣可以分为两⼤⽅⾯(如图1所⽰):1、以运动电流为基础;2、以基本粒⼦的量⼦特征—⾃旋为基础。
我们需要将这两部分独⽴进⾏阐述。
题主所说的“⾼中我们就学习过,变化的电场周围会产⽣磁场”正是第⼀种起源,⽽题主接着提到的“⽐如⾮晶体中的磁性,另外有些晶体材料同样不具备明显的磁性等等”尽管不对,但其实指的就是第⼆种起源。
2. 我想多说的是第⼆个起源:以⾃旋为基础的铁磁性物质中的磁性。
磁性物理铁磁与顺磁磁性是物质的一种基本性质,是物质固有的特性之一。
在物质中,存在着许多具有磁性的元素和化合物。
根据磁性的不同表现,可以将物质分为铁磁性、顺磁性、抗磁性和铁磁性等几种类型。
其中,铁磁性和顺磁性是最常见和重要的两种磁性现象。
本文将重点介绍铁磁性和顺磁性的基本概念、特点和应用。
铁磁性是指物质在外加磁场作用下,会产生明显的磁化现象。
铁磁性物质的代表是铁、镍、钴等金属,以及铁氧体等化合物。
铁磁性物质在外加磁场下,会形成磁畴结构,即微观上呈现出一定方向的磁矩排列。
在无外磁场作用时,铁磁性物质中的磁矩方向是无规则的,总磁矩为零;而在外磁场作用下,磁矩会沿着外磁场方向排列,使整个物质呈现出磁化特性。
铁磁性物质在去除外磁场后,仍能保留一定的磁化强度,这种现象称为剩磁。
铁磁性物质的磁化强度随外磁场的增大而增大,但在一定磁场强度下会达到饱和状态,无法再增加磁化强度。
顺磁性是指物质在外加磁场下,磁化方向与外磁场方向一致,但磁化强度较弱,且不会保留剩磁。
顺磁性物质的代表是氧气、铜等。
顺磁性物质中的原子或离子本身并不具有磁矩,但在外磁场作用下,会产生磁矩并沿外磁场方向排列,使整个物质呈现出磁化特性。
顺磁性物质的磁化强度随外磁场的增大而增大,但不会出现饱和现象,且去除外磁场后磁化强度立即消失。
铁磁性和顺磁性在物质的磁性表现上有着明显的区别。
铁磁性物质在外磁场下会形成磁畴结构,具有剩磁和矫顽力等特点,适用于制造永磁体、电磁铁等设备;而顺磁性物质在外磁场下磁化强度较弱,不具有剩磁和矫顽力,适用于磁共振成像、磁性材料的研究等领域。
除了铁磁性和顺磁性外,还有抗磁性和铁磁性等其他磁性现象。
抗磁性是指物质在外磁场下磁化方向与外磁场方向相反,磁化强度较弱,且不具有剩磁和矫顽力;铁磁性是指物质在外磁场下磁化方向与外磁场方向相反,磁化强度较强,但不具有剩磁和矫顽力。
这些不同类型的磁性现象在物质的磁性研究和应用中发挥着重要作用。
物质的磁性与磁场效应磁性是物质特性中的一种,指的是物质在外加磁场作用下表现出的磁性行为。
磁性的存在和磁场的效应是物质世界中一项重要的研究内容。
本文将探讨物质的磁性以及磁场对其产生的效应。
一、什么是磁性?磁性是指物质在外加磁场作用下表现出的吸铁、排斥、磁导率改变等现象。
在理论上,物质的磁性可以归结为微观电流的存在。
当物质内部存在电流时,会形成一个微小的磁矩,即磁化强度。
当外加磁场作用于物质时,磁矩会与外磁场相互作用,进而导致物质磁化。
二、物质的磁性分类根据物质对磁场的敏感程度,可将物质的磁性分为顺磁性、抗磁性和铁磁性。
1. 顺磁性:顺磁性物质在外加磁场作用下,磁矩与磁场方向相同,即被磁化,常见的有锰、铝等。
2. 抗磁性:抗磁性物质在外加磁场作用下,磁矩与磁场方向相反,即逆磁化,常见的有铜、银等。
3. 铁磁性:铁磁性物质在外加磁场作用下,磁矩与磁场方向相同,且磁矩较大,常见的有铁、镍等。
三、磁场对物质的效应磁场对物质的效应主要表现在磁介质、磁导体和磁远效应三个方面。
1. 磁介质:磁介质是能够产生磁化的物质。
当一个磁介质置于外加磁场中时,其分子或原子的磁矩会与外磁场相互作用,导致磁介质整体磁化。
这种磁化可以消失,即磁介质在去除外磁场的作用下,会恢复到原始状态。
磁介质常用于电磁设备中,如磁铁、磁卡、磁带等。
2. 磁导体:磁导体是对磁场具有强烈响应的物质。
当一个磁导体置于外加磁场中时,由于其导电性能,电子会受到洛伦兹力的作用,产生电流,进而产生磁场。
这个磁场与外磁场相互作用,导致磁导体内部的电子运动受到限制,进而产生电磁阻力,这就是磁场对磁导体的效应。
磁导体广泛应用于电动机、发电机等设备中。
3. 磁远效应:磁远效应是指磁场作用于物质后,在物质内部产生一系列的电磁效应。
例如在变压器中,磁场作用于铁芯上,产生感应电流,进而导致铁芯内部磁场的改变,实现电能传输和转换。
四、物质的磁性与应用物质的磁性不仅仅是一种自然现象,也是工程技术和科学研究的基础。