抗磁性、顺磁性和铁磁性的区别


为了区分抗磁性、顺磁性和铁磁性,首先我们需要分别理解磁性的概念以及抗磁性、顺磁性和铁磁性。

磁性的概念

电子表现出两种类型的角动量——轨道角动量自旋角动量。轨道角动量是电子在原子中时的一种性质,而自旋角动量是电子的内禀性质。这些角动量与磁矩相关联。磁矩是一种性质,当电子置于磁场中时,会导致电子受到力的作用。

轨道磁矩 (µL) 由下式给出:

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

其中:

  • L = 电子的轨道角动量,
  • e = 电子电荷,
  • me = 电子质量。

自旋磁矩 (µS) 由下式给出:

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

其中:

  • S = 电子的自旋角动量,
  • e = 电子电荷,
  • me = 电子质量。

抗磁性

抗磁性是三种不同类型磁性中最弱的一种。在抗磁性材料中,电子的磁矩相互抵消。当抗磁性材料置于外磁场的影响下时,该材料会产生一个与外磁场相反的磁场。由于这种相反作用,该材料会被外磁场排斥。

顺磁性

在顺磁性材料中,原子具有未配对电子,并且各个电子的磁矩不能完全抵消。因此,原子具有一些磁矩,这些磁矩以随机方向排列,因此顺磁性材料整体不表现出磁性。

然而,如果将顺磁性材料置于外磁场中,则各个原子的磁矩会与外磁场对齐。这导致材料被磁化。因此,顺磁性材料产生的磁场方向与外磁场方向相同。顺磁性材料仅在外磁场影响下表现出磁性。如果外磁场消失,顺磁性材料会失去其磁性。

铁磁性

在铁磁性材料中,原子具有未配对电子,因此每个原子都具有合磁矩。附近原子的磁矩倾向于对齐。这些附近的原子在材料中形成不同的区域,称为,其中各个原子的磁矩对齐。

然而,不同畴的磁矩仍然可能指向不同的方向。当铁磁性材料置于外磁场中时,材料的不同畴会沿着外磁场对齐。即使在外磁场关闭后,铁磁性材料仍保持其磁性。

现在,我们能够区分三种类型的磁性,即抗磁性、顺磁性和铁磁性。

抗磁性、顺磁性和铁磁性的区别

从以上讨论可以看出,抗磁性、顺磁性和铁磁性指的是不同类型的材料对外磁场的响应方式。

抗磁性表示一种与外磁场相反并在外磁场关闭时消失的磁性类型。

顺磁性指的是一种产生与外磁场方向相同的磁场,并在外磁场移除时消失的磁性类型。

铁磁性表示一种产生与外磁场方向相同的磁场,并且在外磁场移除后不会消失的磁性类型。

更新日期:2021年6月12日

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