我们生活中,除了磁铁吸引铁钴镍以外,两个磁铁也可以吸引。两个磁铁相互吸引的本质是这两个磁铁的磁场相互作用。

磁铁可以吸引含镍的物体(磁铁为什么可以吸引铁钴镍)(1)

那磁铁吸引铁钴镍这些物质的本质是什么呢?

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性质是结构决定的,那么我们来分析一下铁的结构。

早在1820年,丹麦物理学家汉斯·奥斯特就发现通电导体可以产生磁场;从微观上看,电流是电子运动形成的。电子带负电,电子运动中就会形成电流,有电流就有电场,有了电场就会产生磁场。

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首先从微观来看:原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成,电子绕着质子旋转,因为电子带负电,所以电子运动会形成电场,电场产生磁场。这样每一个运动的电子都是一个小的磁铁。

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在完整的电子层中,电子是成对出现的,他们朝向又是相反的,这样他们产生的电场就会相互抵消,不产生磁场,或者说磁性也相互抵消。

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然而,在不完整的电子层中,所有的电子并不是以成对的方式出现,出现单个电子,单个电子就会出现单个方向的磁场,这样原子就会出现某一个方向的磁场。

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元素周期表中,两侧原子都有完整的电子层,因此这些原子没有太大的磁性。而靠中间的原子的外部电子层不完整,因此它们有磁场。这些原子包括:镍、钴、铁、锰和铬等。

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但是仅仅因为原子带磁场,并不代表由这些原子组成的材料也会带磁场。我们放大一下范围看,由原子组成的物质晶体。

带磁原子组成固体时,一般有两种可能性排列。一种可能他们的磁场相同排列;另一种可能是它们的磁场相反排列,这种情况它们的磁场相互抵消。而对于原来来说,哪种情况耗能少,它们就会以哪种形式出现。

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铬在晶体范围内就是以第二种方式排列的,所以铬原子带有很强的磁场,但是固体铬却没有磁场。

但铁晶体范围内是按照第一种方式排列的,材料中的一块区域的原子磁场方向是一致的,我们把这部分区域叫做磁畴,也就是磁场的范畴。

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但是不同磁畴的磁场方向有可能不一致,如果这些磁畴的大小相当的话,没有一个磁畴占主导地位。那么这些磁畴的磁场相互抵触,宏观上来看铁块就可能没有任何磁力。

但是,如果施加一个外部磁场:强大的外部磁场可以迫使这些磁场的磁场方向一致。如果这些磁场相互叠加,对外显示出比较大的磁场。

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我们总结一下:使物体带有磁场,必须满足两个条件:

第一、原子内部结构:外部电子层不能充满,这样它们固有的磁场才不相互抵消,使原子带有磁场。

第二、这些强磁原子在一定的范围内成同一方向排列。

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所以符合这两个条件的只有以下几种物质适合做成磁铁:

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所以磁铁吸引铁钴镍这些物质本质也是两个磁场相互作用。磁铁在吸引铁棒的过程中首先把铁棒磁化,使之产生磁场,然后磁铁和铁的磁场相互作用,就可以产生吸引作用。

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