抗磁性、順磁性和鐵磁性的區別


為了區分抗磁性、順磁性和鐵磁性,首先我們需要分別理解磁性的概念以及抗磁性、順磁性和鐵磁性。

磁性的概念

電子錶現出兩種型別的角動量——軌道角動量自旋角動量。軌道角動量是電子在原子中時的一種性質,而自旋角動量是電子的內稟性質。這些角動量與磁矩相關聯。磁矩是一種性質,當電子置於磁場中時,會導致電子受到力的作用。

軌道磁矩 (µL) 由下式給出:

$$\mathrm{µ_{L}=-g_{L}(\frac{e}{2m_{e}})L}$$

其中:

  • L = 電子的軌道角動量,
  • e = 電子電荷,
  • me = 電子質量。

自旋磁矩 (µS) 由下式給出:

$$\mathrm{µ_{s}=-g_{s}(\frac{e}{2m_{e}})s}$$

其中:

  • S = 電子的自旋角動量,
  • e = 電子電荷,
  • me = 電子質量。

抗磁性

抗磁性是三種不同型別磁性中最弱的一種。在抗磁性材料中,電子的磁矩相互抵消。當抗磁性材料置於外磁場的影響下時,該材料會產生一個與外磁場相反的磁場。由於這種相反作用,該材料會被外磁場排斥。

順磁性

在順磁性材料中,原子具有未配對電子,並且各個電子的磁矩不能完全抵消。因此,原子具有一些磁矩,這些磁矩以隨機方向排列,因此順磁性材料整體不表現出磁性。

然而,如果將順磁性材料置於外磁場中,則各個原子的磁矩會與外磁場對齊。這導致材料被磁化。因此,順磁性材料產生的磁場方向與外磁場方向相同。順磁性材料僅在外磁場影響下表現出磁性。如果外磁場消失,順磁性材料會失去其磁性。

鐵磁性

在鐵磁性材料中,原子具有未配對電子,因此每個原子都具有合磁矩。附近原子的磁矩傾向於對齊。這些附近的原子在材料中形成不同的區域,稱為,其中各個原子的磁矩對齊。

然而,不同疇的磁矩仍然可能指向不同的方向。當鐵磁性材料置於外磁場中時,材料的不同疇會沿著外磁場對齊。即使在外磁場關閉後,鐵磁性材料仍保持其磁性。

現在,我們能夠區分三種類型的磁性,即抗磁性、順磁性和鐵磁性。

抗磁性、順磁性和鐵磁性的區別

從以上討論可以看出,抗磁性、順磁性和鐵磁性指的是不同型別的材料對外磁場的響應方式。

抗磁性表示一種與外磁場相反並在外磁場關閉時消失的磁性型別。

順磁性指的是一種產生與外磁場方向相同的磁場,並在外磁場移除時消失的磁性型別。

鐵磁性表示一種產生與外磁場方向相同的磁場,並且在外磁場移除後不會消失的磁性型別。

更新日期:2021年6月12日

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