為什麼磁鐵可以吸引鐵鈷鎳而不能吸引銅鋁

時間 2021-05-07 19:59:40

1樓:趙

根據磁性的定義可知,具有磁性的物體叫磁體.

磁體吸引的物質是鐵鈷鎳等物質.鋁等很多種金屬它都不吸引

.故不能被磁鐵吸引的是d.故選:d

2樓:艾伯史密斯

能被磁鐵吸引的金屬除了鐵之外,還有鈷、鎳、釓[gá]等等,這些都屬於鐵磁性物質,在鐵磁性物質內部存在很多未配對的電子,由於量子力學效應產生許多磁疇,當外界施加磁場時就會被磁化,從而受磁鐵吸引。

磁力

鐵塊能被磁鐵吸引對大家來說並不陌生,但是其中的原理卻非常深奧,有些關鍵甚至需要量子力學才能得到合理解釋。

四種基本力當中,只有電磁力和萬有引力的作用範圍無限遠,而且電磁力的強度是萬有引力的10^37倍,比如把一千克氫氣當中的質子和電子完全分開在相距0.3米的地方,它們之間的庫侖力將和地球對月球的萬有引力相當。

電磁力又可以分解為「庫侖力」和「磁力」,從本質上說,磁力是運動電荷產生的庫侖力,雖然在兩者在數學描述上大不相同,但是本質還是同源的。

電子磁矩

組成常規物質的基本單位是原子,原子由核外電子與原子核組成,其中核外電子以量子力學的規律繞著原子核運動,並且具有固定軌道,這種運動將對外產生磁矩,稱之為電子磁矩:

同時原子核的自旋也會產生磁矩,但是相對於電子磁矩來說大小可以忽略;如果一個原子的核外電子分佈非常均勻,那麼所有電子在各個方向上產生的磁矩相互抵消,最終對外不表現磁矩或者只表現微弱的磁矩。

這種情況存在於元素週期表的兩側,所以這些原子組成的物質,基本都沒有什麼磁性;而對於元素週期表中間的原子,由於最外層電子的分佈不完整,於是淨磁矩不為零,這些原子對外顯現磁性。

磁疇

我們也知道,並不是所有元素週期表中間的元素組成的物質都具有磁性,比如銅和鉻就沒有,即便它們的單個原子具有很強的磁矩。

這是因為單個原子具有磁矩還不行,巨集觀物體由許許多多的原子組成,這些原子會隨機地排列,最終導致的結果就是各個方向上的磁矩抵消,最終對外不顯磁性或者磁性非常弱。

可就是存在幾個特殊的例子,它們的相鄰原子相互影響,從而形成特殊的晶體結構,每個晶體的大小在微米尺度,擁有10^17~10^20個原子,我們稱之為磁疇。

每個磁疇中的原子具有高度一致性,對外顯現較強的磁性,猶如微小的「磁鐵」,在外界沒有磁場時,各個磁疇的磁場方向隨機,整體對外不顯磁性或者顯現微弱磁性。

可一旦施加外部磁場,這些磁疇就如軍隊聽到命令一般,在外界磁場的作用下高度一致起來,然後整體對外表現磁性,從而被磁鐵吸引。

如果外界磁場較強,在撤去外界磁場後,有些磁疇無法恢復原來的方向,於是磁鐵對外還保持一定磁性,成為一塊永久磁鐵,也就是我們說的被磁化了。

具有這樣性質的物質並不多,其中鐵、鈷、鎳是最常見的,還有稀土元素釓等等,這些物質我們統稱為鐵磁性物質,它們都能被磁鐵吸引。

除了鐵磁性物質外,就是順磁性物質和抗磁性物質,但是它們對磁場的反應非常弱;如果我們對導體通電,也能讓導體成為一塊電磁鐵,這是因為運動的電荷能產生磁場。

居里點

明白了磁鐵的機制,我們就能解釋在高溫下,鐵磁性物質發生變化的原理,因為溫度的本質是微觀粒子的無規則運動。

當溫度升高時,原子的熱運動加強,一旦熱運動的動能大於維持磁矩方向的能量時,鐵磁性物質就會大幅度失去磁性,這樣的轉變溫度我們稱之為居里點,不同物質的居里點不同,比如鐵的居里點為770℃,實現電飯鍋自動斷電的合金,居里點為103~105℃。

為什麼磁鐵能吸引鐵卻不能吸引木頭和鋁

3樓:科普中國

2023年2月17日,美籍德國物理學家奧托·斯特恩出生于波蘭的蘭扎裡。斯特恩發展了研究原子和原子核性質的分子束方法,證實了原子磁矩的存在。磁鐵之所以能吸引鐵,就是因為物質記憶體在原子磁矩。

要理解固體中的磁性,先要認識電子的量子特性——自旋。就像電荷、質量一樣,自旋也是微觀粒子的內稟屬性,它並不是微觀粒子的自轉引起的,而是量子化的必然特性。電子自旋會產生自旋磁矩,電子繞原子核運動還會產生軌道磁矩,磁矩的方向垂直於迴路平面,磁矩可以看成是一個個小磁針。

如果有序排列的原子磁矩大小相同並且方向相同,那麼材料整體將體現磁性。

實驗表明,任何物質在外磁場中都或多或少地被磁化,只是磁化的程度不同。鐵是一種鐵磁性材料。鐵磁性材料中相鄰原子或離子的磁矩間存在一定的相互作用(限制),會使某些區域中磁矩大致按同一個方向排列,這樣就形成了一個磁疇,磁疇內的磁性非常強。

材料內部有許多這樣的磁疇,但是不同磁疇的磁矩取向是隨機的,材料整體上並不表現出強磁性。磁鐵吸引鐵的主要原因是鐵本身發生了自發磁化,並形成一個自發磁化區即磁疇。鐵磁類物質磁化後,內部的磁疇會整齊劃一地排列起來,使整體表現出磁性,從而可以被磁鐵所吸引。

除了鐵以外,鈷、鎳、釓、釹等過渡金屬和稀土金屬都具有自發磁化性質。撤去磁鐵之後,有的鐵磁材料仍可保持磁疇有序排列而保留磁性,有的則會很快消失磁性。純鐵的磁性就不容易保持,而摻入一定量的碳等雜質鑄成的鋼磁性就很好。

目前發現最強的永磁體是釹鐵硼材料,因其優異的磁性而被稱為「磁王」,在現代工業和電子技術中都有著重要的應用。

木頭內部沒有磁疇,其原子中電子磁矩是相互抵消的,當受到外磁場作用時,會產生反抗外磁場的微小磁矩,導致不能被吸引。鋁則是一種順磁性物質,未受磁場作用時,磁矩無序排列,加外磁場之後,磁矩趨向於和外磁場一致,但是一致性沒有鐵磁性材料強,所以普通磁鐵並不能吸引鋁塊。

固體材料的磁性也與材料的溫度有關。對於鐵磁材料,在一定溫度以上,原子的熱振動過於劇烈而打亂原來一致排列的磁矩,材料會從鐵磁體過渡到順磁體,對應的溫度點叫作居里點。家用的電飯煲就是利用了鐵磁體的居里點,當鍋中米飯加熱到103℃附近時,達到了電飯煲下面的鐵磁材料的居里點,退磁後的磁鋼片吸引力大大降低,從而自動斷開了加熱開關,讓電飯煲進入保溫狀態,這樣米飯既能煮熟又不會糊掉。

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