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充磁机:磁性与磁矩!

2021-12-22

       充磁机:磁性与磁矩!义捷伟自动化设备今日和大家分享磁性和磁矩的原理。一起来看看吧!

  磁场的产生可以分为两大类:一类是基于移动的电流(电磁感应),另一类是基于构成物质的基本粒子的自旋。第一种是常见的电流-磁场效应,在这种效应中,导线被激发,自由电子向一个方向移动,形成磁场。第二个是物质自身产生的磁场,这就是我们今天要讨论的内容。

  磁性世界上的一切,小到我们这边的桌子,椅子,大到宇宙中行星,太阳没有磁性,无论他们是在什么状态下(晶体和无定形、液体和气体),在高温或低温,高压或低压,有磁性的,不同的是一些磁性材料强,弱磁性,有些但不存在磁性材料这种东西。

  物质根据其在外部磁场中的性质可以分为五类:顺磁性、反磁性、铁磁性、铁磁性和反铁磁性。那么是什么让万物具有磁性呢?如何解释不同物质的不同性质?它从原子开始,原子是物质的基石。

  物质是由原子组成的,原子由原子核和电子组成。在原子中,电子由于绕原子核运动而具有轨道磁矩;电子的自旋磁矩是由电子的自旋产生的,而原子的磁矩主要来自电子的轨道磁矩和自旋磁矩,这是一切物质磁性的来源。(原子核的磁矩仅为电子的1/1836.5,因此常被忽略。)

  磁矩孤立原子的磁矩

  磁矩是一个方向向量。原子中的电子以两种方式自旋:向上和向下。在大多数物质中,自旋向上的电子和自旋向下的电子一样多,它们的磁矩相互抵消,使原子无磁性。只有少数物质原子在不同的自旋方向上有不同数量的电子。所以当相反方向的自旋电子的磁矩,相互抵消,剩下的自旋磁矩,相互抵消,整个原子有它的总磁矩。单个原子的磁矩取决于它的结构,电子的排列和数量,元素周期表中的每个原子都有自己的磁矩。

  晶体中原子的磁矩

  我们在上面讨论了单个原子的磁矩,但是固体晶体和非晶体中的原子在晶体节点处受到邻近原子的原子核静电场和电子静电场的影响,所以晶体中原子的磁矩不同于单个孤立原子的磁矩。例如,铁、钴和镍,它们被称为三维过渡金属原子的晶体族,成为邻近原子的电子,原子的电子结构发生变化,部分轨道磁矩被冻结,现在剩下的晶体的原子磁矩,贡献了自旋磁矩,所以原子磁矩,不同于理论值。

  宏观物质的磁矩

  我们已经知道宇宙中的一切都是磁性的,而磁性主要是由于原子磁性。由于室温下宏观材料中原子磁矩与不同原子磁矩相互作用的排列方式不同,根据其特性可将其分为顺磁性材料、磁性材料、磁性材料、磁性材料和反铁磁性材料。这些特征包括以下三种类型。

  物质的宏观磁性是由其原子或分子的磁矩贡献的。我们称材料单位体积的总磁矩为材料的磁化强度,用M表示,单位为A/M。如果材料体积为V,有n个原子,每个原子的磁矩为μJ,则M=μJ1+μJ2+…加入μJn,M=σμJ/V。

  当外部磁场为零,原子磁矩可能是无序的,但当我们应用零外部磁场,在外部磁场的作用下,每个原子磁矩可以转向外部磁场的方向,和材料的磁化M变化。磁化强度M与外磁场H的关系曲线称为磁化曲线,简称M~H磁化曲线。不同的物质有不同的磁化曲线

  在M~H的磁化曲线上,任意一点的M与H之比称为磁化率,可用χ表示。χ=M/H,其中M的单位是A/M,H的单位也是A/M,相对磁化率也是A/M,没有单位。

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