同时原子核的自旋也会产生磁矩,但是相对于电子磁矩来说大小可以忽略;如果一个原子的核外电子分布非常均匀,那么所有电子在各个方向上产生的磁矩相互抵消,最终对外不表现磁矩或者只表现微弱的磁矩。
这种情况存在于元素周期表的两侧,所以这些原子组成的物质,基本都没有什么磁性;而对于元素周期表中间的原子,由于最外层电子的分布不完整,于是净磁矩不为零,这些原子对外显现磁性。
磁畴
我们也知道,并不是所有元素周期表中间的元素组成的物质都具有磁性,比如铜和铬就没有,即便它们的单个原子具有很强的磁矩。
这是因为单个原子具有磁矩还不行,宏观物体由许许多多的原子组成,这些原子会随机地排列,最终导致的结果就是各个方向上的磁矩抵消,最终对外不显磁性或者磁性非常弱。
可就是存在几个特殊的例子,它们的相邻原子相互影响,从而形成特殊的晶体结构,每个晶体的大小在微米尺度,拥有10^17~10^20个原子,我们称之为磁畴。
每个磁畴中的原子具有高度一致性,对外显现较强的磁性,犹如微小的“磁铁”,在外界没有磁场时,各个磁畴的磁场方向随机,整体对外不显磁性或者显现微弱磁性。
可一旦施加外部磁场,这些磁畴就如军队听到命令一般,在外界磁场的作用下高度一致起来,然后整体对外表现磁性,从而被磁铁吸引。
如果外界磁场较强,在撤去外界磁场后,有些磁畴无法恢复原来的方向,于是磁铁对外还保持一定磁性,成为一块永久磁铁,也就是我们说的被磁化了。
具有这样性质的物质并不多,其中铁、钴、镍是最常见的,还有稀土元素钆等等,这些物质我们统称为铁磁性物质,它们都能被磁铁吸引。
除了铁磁性物质外,就是顺磁性物质和抗磁性物质,但是它们对磁场的反应非常弱;如果我们对导体通电,也能让导体成为一块电磁铁,这是因为运动的电荷能产生磁场。
居里点
明白了磁铁的机制,我们就能解释在高温下,铁磁性物质发生变化的原理,因为温度的本质是微观粒子的无规则运动。
当温度升高时,原子的热运动加强,一旦热运动的动能大于维持磁矩方向的能量时,铁磁性物质就会大幅度失去磁性,这样的转变温度我们称之为居里点,不同物质的居里点不同,比如铁的居里点为770℃,实现电饭锅自动断电的合金,居里点为103~105℃。
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