為什么世界上只有吸鐵石而不是所有金屬都能被磁石吸住
- 教育綜合
- 2023-07-29 12:59:36
為什么只有吸鐵石,沒有吸鋁石或吸銅石?你怎么看?
這其實和磁性的來源有關。
電與磁
電磁理論告訴我們,電與磁就像物質的一體兩面,交變的電場產(chǎn)生磁場,交變的磁場產(chǎn)生電場,既然我們要了解磁場的來源,就可以從電這個角度考慮。
電流可以看作是電荷的移動,我們知道電可以產(chǎn)生磁場,但是對于天然磁石來說,其自身并不帶電,卻依然具有磁性,這就要深入到構成磁石的原子內(nèi)部來分析了,我們知道原子由原子核和核外電子構成,電子是帶有負電荷的亞原子粒子,永不停歇的圍繞原子核運動,在這個模型中,帶有負電荷的電子不斷的運動,而電荷的運動不就是電流嗎?因此電子圍繞原子核運動會產(chǎn)生相應的軌道磁矩,電子在圍繞原子核運動時也會做自旋運動,因此其自身也有自旋磁矩。
當然,這種模型不太準確,因為真實的電子是以一定的概率出現(xiàn)在原子核周圍,電子具有量子特征,因此不管是電子的軌道磁矩還是自旋磁矩都是量子化的。
相似的道理,原子核是帶有正電荷的粒子,現(xiàn)代科學認為,質子、中子以及它們構成的原子核都具有自旋現(xiàn)象,因此它們都有自旋磁矩,所以整個原子表現(xiàn)出的磁性是其內(nèi)部基本粒子磁性的疊加結果,再推廣一下,由原子構成的物質表現(xiàn)出的磁性也服從這個規(guī)律,所以,理論上任何物體都具有磁性,只是強弱不同罷了。為什么強弱不同呢?其實就是構成物質的粒子磁性疊加效應的表現(xiàn)。
再來說說為什么磁石不會吸附銅和鋁
在生活中我們發(fā)現(xiàn),如果把磁石吸附在鐵上,那么鐵也就具有了磁性,可以繼續(xù)吸附其他鐵塊,這就表明鐵被磁化了,而銅和鋁卻不可以。
磁化可以看做是物體磁中性被打破的過程,在外加磁場的作用下,物體內(nèi)方向混亂的磁矩被定向,整體表現(xiàn)為順磁性,順磁性的原因可以認為是構成物體的粒子具有無法中和的粒子磁矩。除了順磁性外,還有抗磁性,抗磁性可以結合楞次定律來理解,我們把楞次定律放到微觀世界,電子運動產(chǎn)生的磁通與外加磁場的方向必然相反,起到阻礙作用,所以任何物體都具有抗磁性,當物體具有順磁性時,其抗磁性效果就會被覆蓋,而且由于磁化率的不同,即使有些物質表現(xiàn)為順磁性,但是單純憑借人類的感覺是很難判斷吸附效果的。在本題中,銅表現(xiàn)為抗磁性,所以無法被磁石磁化并吸附,鋁雖然表現(xiàn)為順磁性,但是磁化率非常低,我們很難察覺。
結語
在本題中,銅表現(xiàn)為抗磁性,所以無法被磁石磁化并吸附,鋁雖然表現(xiàn)為順磁性,但是磁化率非常低,我們很難察覺。
磁鐵為什么只能吸鋼或鐵,而不能吸其它金屬
除了鋼、鐵之外磁鐵還可以吸引鎳、鈷等金屬。
磁鐵的成分是鐵、鈷、鎳等原子,其原子的內(nèi)部結構比較特殊,本身就具有磁矩。磁鐵能夠產(chǎn)生磁場,具有吸引鐵磁性物質如鐵、鎳、鈷等金屬的特性。
原理:從原子結構看是因為鐵原子的外層電子運動產(chǎn)生的電磁力使鐵原子對外有磁性。鐵未被磁化時,這些磁分子雜亂無章,使整塊鐵對外不顯磁性。當有外界磁場(或被磁化)時,這些磁分子的磁極方向一致對外就顯出了磁性,可以被磁鐵吸引。
擴展資料
磁鐵不是人發(fā)明的,是天然的磁鐵礦。古希臘人和中國人發(fā)現(xiàn)自然界中有種天然磁化的石頭,稱其為“吸鐵石”。
這種石頭可以魔術般的吸起小塊的鐵片,而且在隨意擺動后總是指向同一方向。早期的航海者把這種磁鐵作為其最早的指南針在海上來辨別方向。
最早發(fā)現(xiàn)及使用磁鐵的應該是中國人,也就是利用磁鐵制作“指南針”,是中國四大發(fā)明之一。
經(jīng)過千百年的發(fā)展,今天磁鐵已成為我們生活中的強力材料。通過合成不同材料的合金可以達到與吸鐵石相同的效果,而且還可以提高磁力。
在18世紀就出現(xiàn)了人造的磁鐵,但制造更強磁性材料的過程卻十分緩慢,直到20世紀20年代制造出鋁鎳鈷(Alnico)。
隨后,20世紀50年代制造出了鐵氧體(Ferrite),70年代制造出稀土磁鐵[Rare Earth magnet 包括釹鐵硼(NdFeB)和釤鈷(SmCo)]。至此,磁學科技得到了飛速發(fā)展,強磁材料也使得元件更加小型化。
參考資料來源:百度百科-磁鐵
為何只有吸鐵石,卻沒有吸銅石或者吸鋁石?銅和鋁為何不能被磁化?
磁鐵是大家日常生活中比較常見的物品之一了,估計有很多朋友都有過這樣的疑問,那就是為何只有能吸住鐵的磁鐵,而沒有可以吸住金、銀、銅、鋁的磁金、磁銀、磁銅和磁鋁呢?要想解決這個疑問,我們需要對磁性產(chǎn)生的原理作一下簡要的探討。
因為銅和鋁屬非磁材料。所以不能形成磁銅和磁鋁。只有鐵能夠磁化,在磁場的作用下,鐵的內(nèi)部分子結構重新排立組合成磁鏈。在強磁充磁器給鐵和鋼材料進行充磁。形成帶磁性的磁鐵和磁鋼。
關于為什么鐵可以帶磁,而銅或者鋁等金屬沒有帶磁的說法的問題?今天我們一起來窺探其中的因果!關于磁的相關經(jīng)典著作,我們首先就要追溯1873年的《論電和磁》這本書了,這個應該是在牛頓之后的非常重要的物理學經(jīng)典!
這本書的復雜過程不再描述,饃饃只說一下這本書關于磁的結論,就是磁和電本質上是一樣的!我們想一下初中關于電生磁和磁生電的物理課,是不是發(fā)現(xiàn)的確有很強的關聯(lián)性呢?!小編默默說到這,其實就是想表達一個點,電和磁既然是相通的,那么磁一定跟電子是有聯(lián)系的!因為電的形成就是跟負電子是關聯(lián)的!
關于鐵,銅和鋁等金屬的帶磁問題,我們現(xiàn)在只需要聚焦他們的帶電子情況,通常金屬原子周邊都有電子層,而滿電子層結構中,各個電子的運動方向都是均等,這也就導致了電子產(chǎn)生的電流互相抵消,既然抵消了就不會產(chǎn)生磁性了!這個大家應該可以理解的!而鋁和銅就是屬于這樣的情況!
而原子要想具有磁性,其外層電子層就只能是半滿的情況!因為只有這樣它的電子才不對稱,才容易形成磁!這就是鐵容易帶磁的原因!
為什么世界上只有磁鐵,而磁銅磁呂鋁等不存在?
相信各位看官朋友小時候都玩過吸鐵石,但是很奇怪只有吸鐵的磁鐵卻沒有磁銅或磁鋁,這是因為其中的磁性物質問題,磁鐵具有磁性物質,但是磁銅或磁鋁卻不包含磁性物質,所以并不具備磁性。
我們都知道古代的磁石都是與生自來的磁性物質,根據(jù)科學家們的推測也就是三氧化二鐵成分,含有這種物質的對于鈷鎳會具有吸引力,也就是我們所知道的磁鐵可以吸貼,而銅和鋁本身就不存在磁性,所以呢也無法受到磁性的吸引,無法吸鐵等,但是我們還要注意永久性磁性材料。
雖然磁銅磁呂鋁并不存在,但是銅鋁卻是具有電性的,也就是我們初中所學過的發(fā)電的一種遠離,利用電磁定律,當它們的線圈中有電流通過時就會有相應的感應磁場,就可以制作成導電線圈最后成功形成磁場,但是依舊還是不能吸鐵,只是可以有發(fā)電的效果,所以說雖然磁銅磁呂鋁并不存在,但是銅鋁物質卻是有自己的作用的,也就是作為發(fā)電的材料。
這里我們生活中所見到的電動機其實就是根據(jù)銅鋁物質所制成的,但是這種磁場不是永久性的,需要依靠源源不斷的電流才能保證它們其中的磁場的穩(wěn)定,不然一旦電流小時它們內(nèi)部的磁場也就消失了,就不具備磁性,所以說自然界中的銅鋁不能吸鐵就是這個原因,本身并不具備磁性的物質三氧化二鐵,但是可以用來當做發(fā)電的材料,而磁鐵的起名本事就是因為其中含有三氧化二鐵這個物質而且化具有與生自來的磁性,所以從根本來說,世界上只有磁鐵是有原因的,磁銅磁呂鋁的不存在也是本身物質缺少成分而導致。
為什么鐵能被磁鐵吸引,而其他大部分金屬卻不能?
簡單來說,磁力就是電磁力,這是物質的基本自然力。一般來說,物質在正常情況下是不會呈現(xiàn)磁性,但是鐵的磁性特別強。
化學反應中不可再分的基本微粒被稱作為原子,但是原子在物理狀態(tài)中是可以分離的。對于一個原子來說,它的中心是由質子以及中子所組成的原子核,外圍就是圍繞著核心做運動的電子。行星是會在準確的軌道上圍繞著恒星進行運動,這些電子不同于行星那樣,它們的位置是隨機變化的,我們只能夠推測出電子出現(xiàn)在某個位置的概率,不能準確獲知它的位置。
根據(jù)量子力學的理論,電子本身的旋轉和電子在軌道上的隨機性運動都會產(chǎn)生一樣的后果——偶極子磁矩的誕生,磁場就在這個過程中形成了。與此同時,原子核的自身旋轉也能夠形成一個磁場,只不過它的磁性遠遠弱于電子磁矩所產(chǎn)生的磁性。又因為原子中的各個磁矩會進行疊加或者抵消,這一系列的運動會產(chǎn)生出一個總磁矩,也就是原子磁矩。
在磁鐵作用下,鐵元素的金屬的原子磁矩排列會變得高度有順序,在它們互相疊加后產(chǎn)生一個凈磁矩,磁場應運而生,這些含有鐵元素的金屬就因此被磁化。所以,鐵等金屬與磁鐵之間會有強大的電磁力聯(lián)系作用,這就是我們說的磁力,表現(xiàn)為含鐵元素等的金屬會被磁鐵吸引。然而其他金屬的原子磁矩在磁鐵的作用下往往沒有任何變化,所以磁鐵就無法吸引它們。
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