分子电流
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分子电流假说是否正确
分子电流假说是指物质中存在着微观的分子运动,并且这些分子的运动会导致电流的产生。
根据分子电流假说,当外加电场作用于物质中的分子时,分子会因此发生位移,从而形成电流。
这一假说是关于电流形成机制的一个重要理论基础,对于理解电流的产生和传输具有重要意义。
然而,分子电流假说并非是完全正确的。
事实上,电流的产生和传输并不仅仅依赖于分子的运动。
除了分子的位移外,电流的形成还涉及到电子的运动。
在导体中,电子是负电荷的载体,它们在外加电场的作用下会形成电流。
而分子主要参与到导体的结构和导电性质中,对电流的产生和传输影响较小。
尽管分子电流假说并非完全正确,但它仍然具有一定的参考价值。
在一些特殊情况下,如液体和气体中的离子导电,分子的运动确实会直接参与到电流的形成中。
此外,在一些非金属材料中,如半导体和电解质,分子和离子的运动对电流的产生和传输有着重要影响。
因此,在特定的研究领域中,分子电流假说仍然具有一定的适用性。
分子电流假说是关于电流形成机制的一个重要假说,但并非是完全正确的。
电流的产生和传输不仅仅依赖于分子的运动,还涉及到电子的运动。
在特定的情况下,分子的运动确实会对电流起到一定的影响。
因此,我们需要综合考虑分子和电子的运动机制,来更好地
理解和描述电流的产生和传输过程。
考点25 安培分子电流假说安培分子电流假说(选修3-1第三章:磁场的第三节几种常见的磁场)★★○○1、安培的分子电流假说:由法国科学家安培根据电流周围存在磁场的规律提出的。
2、内容:安培认为,在原子、分子等物质微粒的内部,存在着一种电流——分子电流。
分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于磁体的两极。
1、用假说解释磁化:一条铁棒未被磁化时,内部分子电流的取向是杂乱无章的,它们的磁场互相抵消,对外不显磁性;当铁棒受到外界磁场作用时,各分子电流的取向变得大致相同,铁棒被磁化,两端对外显示出较强的磁作用,形成磁极。
2、用假说解释高温或撞击消磁现象:磁体受到高浊或猛烈撞击时会失去磁性,这是因为激烈的热运动或震动使分子电流的取向又变得杂乱无章了,故会失去磁性。
例:关于磁现象的电本质,下列说法中正确的是()A。
磁与电紧密联系,有磁必有电,有电必有磁B。
不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷的运动C. 永久性磁铁的磁性不是由运动电荷产生的D. 根据安培假说可知,磁体内分子电流总是存在的,因此,任何磁体都不会失去磁性【答案】B【精细解读】运动的电荷才会产生磁场,静止的电荷不会产生磁场,所以并不是有电就有磁,故A错1.关于分子电流,下面说法中正确的是[ ]A.分子电流假说最初是由法国学者法拉第提出的B.分子电流假说揭示了磁铁的磁场与电流的磁场具有共同的本质,即磁场都是由电荷的运动形成的C.“分子电流”是专指分子内部存在的环形电流D.分子电流假说无法解释加热“去磁”现象【答案】B【精细解读】分子电流假说最初是由安培提出来的,A错误,“分子电流”并不是专指分子内部存在环形电流的,分子电流假说揭示了磁铁的磁场与电流的磁场具有共同的本质,即磁场都是由电荷的运动形成的,所以C错误B正确,加热去磁现象可以根据分子电流假说解释,构成磁体的分子内部存在一种环形电流-—分子电流通常情况下磁体分子的分子电流取向是杂乱无章的,它们产生的磁场互相抵消,D错误2、一根软铁棒放在磁铁附近被磁化,这是因为在外磁场的作用下()A。
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。
磁现象和电现象有本质的联系。
物质的磁性和电子的运动结构有着密切的关系。
乌伦贝克与哥德斯密特最先提出的电子自旋概念,是把电子看成一个带电的小球,他们认为,与地球绕太阳的运动相似,电子一方面绕原子核运转,相应有轨道角动量和轨道磁矩,另一方面又绕本身轴线自转,具有自旋角动量和相应的自旋磁矩。
施特恩-盖拉赫从银原子射线实验中所测得的磁矩正是这自旋磁矩。
(现在人们认为把电子自旋看成是小球绕本身轴线的转动是不正确的。
)电子绕原子核作圆轨道运转和绕本身的自旋运动都会产生电磁以太的涡旋而形成磁性,人们常用磁矩来描述磁性。
因此电子具有磁矩,电子磁矩由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成。
在晶体中,电子的轨道磁矩受晶格的作用,其方向是变化的,不能形成一个联合磁矩,对外没有磁性作用。
因此,物质的磁性不是由电子的轨道磁矩引起,而是主要由自旋磁矩引起。
每个电子自旋磁矩的近似值等于一个波尔磁子。
是原子磁矩的单位,。
因为原子核比电子重2000倍左右,其运动速度仅为电子速度的几千分之一,故原子核的磁矩仅为电子的千分之几,可以忽略不计。
孤立原子的磁矩决定于原子的结构。
原子中如果有未被填满的电子壳层,其电子的自旋磁矩未被抵消,原子就具有“永久磁矩”。
例如,铁原子的原子序数为26,共有26个电子,在5个轨道中除了有一条轨道必须填入2个电子(自旋反平行)外,其余4个轨道均只有一个电子,且这些电子的自旋方向平行,由此总的电子自旋磁矩为4 。
分子电流假说是否正确
分子电流假说是一个物理学上的假设,它提出了分子在导体中
运动时会产生电流的观点。
这个假说可以从几个角度来进行讨论。
首先,从经典物理学的角度来看,分子电流假说并不正确。
根
据经典物理学的观点,电流是由电荷载体(通常是电子)在导体中
的漂移运动而产生的。
分子虽然在导体中运动,但它们的运动通常
是无序的热运动,并不会形成有向的电流。
其次,从量子物理学的角度来看,分子电流假说也存在问题。
量子物理学告诉我们,电流实际上是由电子的波函数在导体中的传
播而产生的。
分子虽然是由原子和原子核组成的,但它们并不参与
导体中的电流传输过程,因为它们的运动方式和电子不同,无法形
成连续的电流。
然而,分子在导体中的运动确实会对导体的电学性质产生影响。
例如,当分子在导体中振动或者旋转时,会影响导体的电阻和导电
性能。
这种影响可以通过热学或者统计物理学的方法来进行描述和
解释,但并不等同于分子电流假说所描述的电流现象。
综上所述,从经典物理学和量子物理学的角度来看,分子电流假说并不正确。
然而,分子在导体中的运动对导体的电学性质确实有影响,这一点需要通过其他物理理论来进行解释和理解。
安培分子电流假说一、安培分子电流假说1.安培分子电流假说的建立@@通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场很相似@安培由此受到启发@提出了著名的分子电流假说.2.安培分子电流假说@@在原子、分子等物质微粒内部@存在着一种环形电流——分子电流@分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体@它的两侧相当于两个磁极.@3.分子电流假说的验证@(1)能解释一些磁现象.①软铁棒被磁化:各分子电流的取向由杂乱变得大致相同.②磁体受到高温或猛烈敲击会失去磁性:分子电流的取向由大致相同变成杂乱.(2)近代的原子结构理论证实了分子电流的存在.根据物质的微观结构理论@微粒原子由原子核和核外电子组成@原子核带正电、核外电子带负电@核外电子在库仑引力作用下绕核高速旋转@形成分子电流.4.磁现象的电本质磁铁的磁场和电流的磁场一样@都是由电荷的运动产生的.@@注意:不要把一切磁现象都看作是由电荷的运动产生的@因为变化的电场也会产生磁场.二、磁性材料@@1.不同物质被磁化的程度不同@演示:通过螺线管上方悬挂小磁针@先在螺线管中先后插入塑料棒、铜棒、铝棒@观察磁针的偏转情况;再分别插入软铁棒@变压器铁芯@观察磁针的偏转情况.@2.磁性材料的分类@(1)根据物质在外磁场中表现出的特性来分@可粗略地分为三类:顺磁性物质@抗磁性物质@铁磁性硬质.@@①弱磁性物质:顺磁性物质和抗磁性物质称为驻磁性物质.②强磁性物质:铁磁性物质称为强磁性物质.③物质磁性差异的原因:物质结构的差异性.@@(2)根据磁化后去磁的难易程度来分@可分为两类:@@软磁性材料@硬磁性材料@①软磁性材料:磁化后容易去磁的材料叫软磁性材料@剩磁较小.@②硬磁性材料:磁化后不容易去磁的材料叫硬磁性材料@剩磁较大.@③根据组成磁性材料的化学成分来分@常见的有两大类:金属磁性材料@铁氧体.3.磁性材料有着广泛的应用@不同的磁性材料应用于不同的场合。
分子电流(molecular current)
任何物质都是由分子(原子)构成的。
在经典原子模型中,分子中的电子绕原子核作轨道运动,形成轨道电流,构成轨道磁矩μL。
电子还有自旋磁矩μS。
因此,电子的总磁矩μ=μL+μS。
把整个分子(原子)中所有电子对外界产生的磁效应等效为一个圆电流I分子的磁效应,称圆电流I分子为分子电流。
分子电流的磁矩叫分子磁矩,用m分子表示,m分子=I分子S,S是分子电流围的面积,是S法线方向的单位矢量。
根据物质电结构学说,任何物质(实物)都是由分子、原子组成的,而分子或原子中任何一个电子都不停的同时参与两种运动,即环绕原子核的运动和电子本身的自旋。
这两种运动都等效于一个电流分布,因而能产生磁效应。
把分子或原子看成一个整体,分子或原子中各个电子对外界所产生磁效应的总和,可用一个等效的圆电流表示,统称为分子电流。
这种分子电流具有一定的磁矩,称为分子磁矩。
安培分子电流假说磁铁和电流都能产生磁场,磁铁的磁场和电流的磁场是否有相同的起源呢?电流是电荷的运动产生的,所以电流的磁场应该是由于电荷的运动产生的.那么,磁铁的磁场是否也是由电荷的运动产生的呢?我们知道,通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场很相似.法国学者安培由此受到启发,提出了著名的分子电流的假说.他认为,在原子、分子等物质微粒内部,存在着一种环形电流——分子电流,分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极.
安培的假说能够解释一些磁现象.一根铁棒,在未被磁化的时候,内部各分子电流的取向是杂乱无章的,它们的磁场互相抵消,对外界不显磁性.当铁棒受到外界磁场的作用时,各分子电流的取向变得大致相同,铁棒被磁化,两端对外界显示出较强的磁作用,形成磁极.磁体受到高温或猛烈的敲击会失去磁性.这是因为在激烈的热运动或机械振动的影响下,分子电流的取向又变得杂乱了.
在安培所处的时代,人们对物质内部为什么会有分子电流还不清楚.直到20世纪初,才知道分子电流是由原子内部电子的运动形成的.安培分子电流的假说,揭示了磁铁磁性的起源,它使我们认识到:磁铁的磁场和电流的磁场一样,都是由电荷的运动产生的.
磁性材料实验表明,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.根据物质在外磁场中表现出的特性,物质可粗略地分为三类:顺磁性物质,抗磁性物质,铁磁性物质.
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,但此表告诉我们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.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是物质磁性差异的原因.
我们把顺磁性物质和抗磁性物质称为弱磁性物质,把铁磁性物质称为强磁性物质.通常所说的磁性材料是指强磁性物质.
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.磁性材料按化学成分分,常见的有两大类:金属磁性材料和铁氧体.铁氧体是以氧化铁为主要成分的磁性氧化物.
软磁性材料的剩磁弱,而且容易去磁.适用于需要反复磁化的场合.可以用来制造半导体收音机的天线磁棒、录音机的磁头、电子计算机中的记忆元件,以及变压器、交流发电机、电磁铁和各种高频元件的铁芯等.常见的金属软磁性材料有软铁、硅钢、镍铁合金等,常见的软磁铁氧体有锰锌铁氧体、镍锌铁氧体等.硬磁性材料的剩磁强,而且不易退磁,适合制成永磁铁,应用在磁电式仪表、扬声器、话筒、永磁电机等电器设备中.常见的金属硬磁性材料有碳钢、钨钢、铝镍钴合金等,常见的硬磁铁氧体为钡铁氧体和锶铁氧体.
随着社会的进步,磁性材料和我们日常生活的关系也越来越紧密.录音机上用的磁带,录像机上用的录像带,电子计算机上用的磁盘,储蓄用的信用卡等,都含有磁性材料.这些磁性材料称为磁记录材料.靠着磁记录材料,我们可以在磁带、录像带、磁盘上保存大量的信息,并在需要的时候“读”出这些信息.磁记录材料在20世纪70年代以前采用磁性氧化物,1978年合金磁粉研制成功之后,开始采用金属磁性材料,从而大大提高了磁记录的性能.现在人们又在使用金属薄膜作磁记录磁性材料.磁记录技术又得到了进一步的提高.
安培分子电流假说只是近似的正确。
近代物理已经非常清楚:物质的磁性——所谓环形电流形成的磁矩,主要是来源于电子的自旋,而不是电子的绕核运动。
电子绕核运动(即电子云)形成的磁矩多数互相抵消掉了。
强磁性物质的高磁化率是由于其中的原子磁距间,确切地说是产生原子磁距的电子自旋间在一定条件下具有一种量子力学性质的,本质上为静电相互作用的特殊作用,称为交换作用。
这种交换作用克服了热扰动作用,使这些电子自旋也既是原子磁距很有秩序平行地排列,称为铁磁性有序,因为这是由物质内部地交换作用引起的原子磁距有序排列(磁化),故称为自发磁化,它与由外加磁场引起的磁距有序排列(磁化)的原因是不相同的。
在实际的有限强磁性物质中,同一方向的自发磁化只能存在与物质中的一个个称为磁畴的小区域内,各个磁畴内的自发磁化方向又是各不相同的,在外加磁场时,因各磁畴的磁化方向不同而相互抵消,所以在强磁性物质外面并不显现磁性。
为了满足自由能最小的要求,有限的强磁物质分裂为许多磁畴,否则状态就不稳定,所以强磁性物质虽有自发磁化,但不加外磁场仍不表现强磁性的原因。
当外加磁场时,由于外加磁场加了一项磁能,同样为了满足自由能最小的要求,便要求磁畴的大小和分布发生变化,这就是技术磁化过程。
由于一般交换作用能比磁作用能高约1000倍,大约相当于1000K 的热能,所以它能在居里点以下胜过热扰动而维持磁有序,居里点即相当于交能与热扰动能相等的温度,这样在居里点以下,交换能大于热扰动能,可以保持一定的磁有序;反之则不能,这样物质强磁性就变为弱磁性。