|
材料放到磁场中，材料本身会被磁化。假设外磁场是H，材料磁化强度是M，我们定义磁化率为χ： 磁化可看做是材料对外加磁场作出的反应。 所有材料都具有抗磁性，对抗磁性来说，χ<> 抗磁材料的磁悬浮现象。 抗磁性可解释为材料中的电子对外加磁场作出的反应，材料中的电子有束缚电子和自由电子，前者适用于郎之万抗磁性理论（一种经典框架下的理论），后者适用于朗道抗磁性理论。 一般来说抗磁性是非常弱的。比如说铜（Cu）就是一种抗磁性材料， 由于铜是抗磁材料，磁铁自然没法吸引铜，当然我们一般也感觉不到磁铁对铜的排斥作用，因为χ实在是太小了。 除抗磁性外还有顺磁性，对顺磁性来说，χ>0，原则上来说顺磁性材料放到磁铁附近是要受到吸引力的，但可惜的是顺磁性一般都很弱，χ只有百万分之一到千分之一，比如铝（Al）就是一种顺磁材料， 这个磁化率太小了，所以磁铁也吸引不起铝块，因为这个吸引力远远小于铝块本身的重力。 抗磁性，顺磁性和反铁磁性都是所谓的弱磁性，铁磁性和亚铁磁性是强磁性，磁铁能够吸引起铁块，是因为铁（Fe）是铁磁材料，铁的磁化率很大， 物质磁性的起源是原子中电子的轨道磁矩和自旋磁矩，单个原子的总磁矩即便不为0，但由于它们本身是杂乱无章排列的，所以对外不显示出磁性，而铁磁和亚铁磁材料（还有反铁磁材料，反铁磁材料原子的磁矩是正反向交替排列的，所以也不对外体现磁性）中存在着相邻原子上电子间的交换作用，这些交换作用使得相邻的磁矩平行排列或反平行排列，进而形成磁畴（整个区域内磁矩都是有序排列的）。 这样的机制对顺磁材料来说是没有的，因为电子在顺磁材料内交换积分为0，顺磁材料内部是原子磁矩杂乱无章的排列，单个原子的磁矩很小，导致原子磁矩在磁场中的能量太小，很难与热扰动的能量kT匹敌。因此，顺磁材料的磁化率很小。 顺磁性示意图 与之相对，铁磁材料中存在磁畴，磁畴内原子磁矩已经是定向排列的了，这样磁畴顺着磁场排列导致的能量降低将明显大于热扰动的能量。这是为什么铁磁材料具有很大磁化率的原因。 |
|
|
