这又是什么 磁铁吸不住

大家好,今天小编来为大家解答磁铁为什么吸不住铜这个问题,磁铁为什么不能吸铜很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!

本文目录

  1. 为什么磁铁能吸铜
  2. 磁石为什么不会吸附铜、铝等金属
  3. 铜可以被磁铁吸引吗磁铁可以吸铜吗
  4. 磁铁为什么吸不住铜

为什么磁铁能吸铜

因为这些铜制品是合金的制品,为了使制品有一定的强度不易形变,其中加了一些铁的合金元素。

磁铁只吸附含有铁,钴,镍的合金。其中含有铁,钴,镍的多少和磁的强度决定了能否吸附。同等质量相同材料的合金制品,强磁铁能提供更大的吸引力。

磁石为什么不会吸附铜、铝等金属

千万不要小瞧这个问题,因为直到1928年才有了真正的解释,涉及到了一种纯粹的量子效应(交换作用),在宏观世界没有可以与之类比的现象。

当然,也有简单的回答:

铜、铝等金属不是铁磁体,所以不能被磁铁吸引。

至于什么是铁磁体?

这就要从抗磁性、顺磁性、铁磁性一步步了解,如果直接讲铁磁体,你很可能会觉得莫名其妙。

抗磁性

所有物体都有抗磁性,因为所有物体内部都有电子。

我们可以试想一下,一个电子任意朝一个方向运动。现在施加一个垂直于电子运动方向的磁场,电子会受到洛伦兹力,做圆周运动。

电子做圆周运动就相当于一个小磁铁,主要会产生与外部磁场方向相反的磁场,此时的电子就会被外部磁场排斥。

顺便提醒一句,非匀强磁场才能产生“同极相斥,异极相吸”的现象。匀强磁场是没法吸引小磁铁的,只会让小磁铁转个方向。下面提到的磁场都是指非匀强磁场。

不管物体的哪个方向面对磁场,内部的电子都一定会有垂直于磁场方向的速度分量,所以物体一定会有被磁场排斥的趋势,这就是抗磁性。

抗磁性通常都很弱,弱到我们平时根本察觉不到。

不过在外界磁场足够强的时候,抗磁性还是可以被察觉到的,比如“磁悬浮青蛙”:

另外,超导体的抗磁性非常强,超导磁悬浮就是利用了超导体的“完全抗磁性”。

顺磁性

有些物体除了抗磁性之外,还有顺磁性。

这和组成物体的原子的结构有关系,原子内部有电子、质子、中子。

电子、质子、中子都有自旋磁矩,不用管自旋磁矩到底是什么意思,我们只需要知道电子、质子、中子本身就相当于一个小磁铁。

原子中大部分电子、质子、中子的自旋磁矩都互相抵消了,抵消之后就不再相当于小磁铁了。

不过有些电子的自旋磁矩不会互相抵消,这就是“未配对”的电子,具体内容有些复杂,在这里就不提了。

感兴趣的读者可以了解一下“泡利原理”和“洪特规则”。

如果原子中有“未配对”的电子,那么原子本身就相当于一个小磁铁。

至于原子里面到底有没有“未配对”的电子,需要看原子的原子序数,这也有些复杂,就不提了。

感兴趣的读者可以了解一下“构造原理”。

铜原子没有“未配对”的电子,铝原子、铁原子有“未配对”的电子。

如果物体内部有“未配对”的电子,就相当于内部有大量的小磁铁,平时这些小磁铁无序排列,磁性互相抵消了,对外不显磁性。

一旦外部施加磁场,物体内部的小磁铁就会统一朝向一个方向,这就是磁化。

被磁化以后,物体就会被磁场吸引,这种性质就是顺磁性。

顺磁性通常会比抗磁性强,会掩盖抗磁性。

所以同时具有顺磁性和抗磁性的物体只会表现出顺磁性,被称为顺磁体。而具有抗磁性的物体只会表现出抗磁性,被称为抗磁体。

顺磁性也很弱,弱到我们平时根本察觉不到。

不过顺磁性已经涉及到交换作用(一种纯粹的量子效应)了,降低温度,一些顺磁体就会表现出一种新的性质:铁磁性。

铁磁性

之所以说交换作用是一种纯粹的量子效应,是因为它与全同粒子不可分辨(仅存在于亚原子世界)有关。

微观世界的粒子基本上都是全同粒子,电子就是一种全同粒子,可以简单地把全同粒子理解成“完全一样的粒子”。

世上没有两片一模一样的雪花,但是有两个一模一样的电子,甚至于世上所有的电子都是一模一样的!

交换作用引出了“交换能积分常数”。

我们不需要知道这个常数到底是什么,我们只需要知道每一种物质都有自己的“交换能积分常数”,这个常数越大,“未配对”的电子就会排列得越整齐。

“未配对”的电子整齐排列,就相当于一种自发磁化,相当于小磁铁的原子就会整齐排列,形成局部的“大磁铁”,也就是磁畴。

通常磁畴会无序排列,磁性互相抵消,对外不显磁性。

物体内部一旦有自发形成磁畴,就会表现出铁磁性,在外部磁场中磁化,磁畴整齐排列,会产生巨大的磁场。

铁磁性产生的磁场是顺磁性产生的磁场的成千上万倍,可以产生直观的现象,比如磁石吸铁。

具有铁磁性的物体就是铁磁体,比如铁、钴、镍。

铁磁相变

一些读者可能会疑惑:

自发形成磁畴,和顺磁体在外部磁场中磁化,有什么本质区别吗?为什么产生的磁场差距那么大?

磁畴和顺磁质磁化最大的区别就是:

磁畴中的小磁铁(原子)排列得非常整齐,而顺磁体磁化以后,小磁铁(原子)的方向只是稍微转动了一点点。

顺磁体内部的原子在磁场中不仅会有排列整齐的趋势,还会不断热运动,引起无序排列。

如果温度过高,交换作用就无法和热运动抗衡,磁畴内部的原子也会无序排列,磁畴也因此解体,铁磁体就会变成顺磁体,这就是铁磁相变。

相变很常见,固体、液体、气体的物态变换就是最常见的相变。相变有临界点,比如熔点、沸点。

铁磁相变的临界点就是居里温度,温度超过居里温度就是顺磁体,低于居里温度就是铁磁体。

对称性破缺

铁磁体还有更深层的奥秘,上面提到的交换作用仅仅只是海森堡在1928年的解释。

如今在量子力学的基础上已经发展出了凝聚态物理,铁磁体、铁电体、反铁磁体、反铁电体、超导体、超流体、……这些神奇的现象都被归纳为对称性破缺的产物。

对称性破缺形成了这个丰富多彩的世界。

铜可以被磁铁吸引吗磁铁可以吸铜吗

因为铜物理性质是抗磁性,所以铜是没有磁性的,因此它不会被磁铁吸引。

纯铜是柔软的金属,表面刚切开时为红橙色带金属光泽,单质呈紫红色。延展性好,抗磁性,导热性和导电性高,因此在电缆和电气、电子元件是最常用的材料,也可用作建筑材料,可以组成众多种合金。

磁铁的成分是铁、钴、镍等原子,其原子的内部结构比较特殊,本身就具有磁矩。磁铁能够产生磁场,具有吸引铁磁性物质如铁、镍、钴等金属的特性。铜没有能让磁铁吸引的金属特性。

磁铁为什么吸不住铜

因为铜外层是稳定的平衡层,这种稳定就使铜外层成为固若金汤的屏蔽网,致使磁性无缝可钻,所以铜不能被磁铁吸。

而铁、钴、镍,由于次外层要援助最外层,致使次外层产生一个瓶颈的缺口。瓶颈缺口也就产生一种参数量,这个量就产生了被磁铁相吸现象。

好了,文章到这里就结束啦,如果本次分享的磁铁为什么吸不住铜和磁铁为什么不能吸铜问题对您有所帮助,还望关注下本站哦!

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