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铁磁性矿物、顺磁性矿物、逆磁性矿物的不同特点

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发布时间:2012-05-19

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从物理学中知道,在外磁场中物质内的每个电子除了绕轨道旋转和自转运动之外,还受到一种洛伦兹力的影响.产生一个以外磁场方向为轴线转动的电子运动作用,这种电子运动也要产生相应的磁矩,称为附加磁矩,根据电磁感应定律,由于磁场感应作用而产生的这种附加磁矩方向总是和外磁场方向相反,这就是逆磁性,它普遍存在于所有物质之中。

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由于电子运动产生的附加磁矩是很小的,只有当原子固有磁矩为零时,它才被显示出来,逆磁性物质就属于这一类型,即电子运动产生的磁效应是物质具有逆磁性的根本原因。

顺磁性物质的原子固有磁距不为零,但是在无外磁场作用时,这个原子固有磁矩方向处于无序混乱状态.对外的磁效应相互抵消,宏观不显示出磁性。当加外磁场后,其原子固有磁短有转向外磁场方向排列的趋势,外磁场愈强,向外磁场取向的概率越大。对外显出磁性也愈大.这类物质电子运动的磁矩极易被抵消,可忽略不计。原子固有磁短朝磁场方向排列是物质具有顺磁性的根本原因。

铁磁性物质与顺磁性物质和逆磁性物质的磁源有明显的区别,它在很弱小的外磁场中,能获得很强的磁性,而且也很容易达到磁饱和,这是因为这类物质内部的原子磁矩,在没有外磁场作用的情况下就已经以某种方式定向排列起来,并达到一定磁化程度,这种磁化称作“自发磁化”。自发磁化是在许多小区域内进行的,每个小区域内原子磁矩按一定方向排列,这个自发磁化区叫做“碰畴”。

 

磁畴排列磁化示意图

 

 图 1 磁畴排列磁化示意图

在没有外磁场作用时,铁磁性物质内部各个。磁畴”的取向各不相同如图1(a)所示,故就整体而言各磁畴的磁效应相互抵消.对外不显磁性。单个磁畴的体积为10负9次方—10负十五次方m3.含有l0的15次方一l0的21次方个原子。磁畴与磁畴之间的边界层叫做磁畴壁,磁畴壁厚约为10的-5次方M.宽约为10的负三次方CM,是由一个易磁化方向转向另一个磁化方向的过渡层如图2所示。当铁磁性物质进入外磁场时,外磁场不是使单个原子磁短转向战场方向.而是使整个磁畴转向磁场方向如图2(b)所示。这类物质可以在一个不太强的外磁场中校强烈磁化直至饱和,产生根强的磁效应。因此,磁畴是铁磁性物质显示磁性的根本原因。

 

磁畴壁示意图

 

 图2磁畴壁示意图

由量子力学理论可知,铁磁性物质内部相邻原子的电子之间有一种静电交换作用,迫使各原子的磁矩平行排列,这种静电交换作用的效果好像一个很强的等效磁场作用于各个原子磁矩,使得各个原子磁矩按同一方向排列,因此,电子交换作用是自发磁化的根本原因。

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