為何只有磁鐵?卻沒有磁銅和磁鋁,為什麼只有吸鐵的磁鐵,沒有磁銅或磁鋁?

時間 2021-05-02 00:56:08

1樓:科學探索菌

在日常生活中,我們聽過磁鐵,卻沒有聽過磁銅、磁鋁。玩過磁鐵的可能都知道,磁鐵具有磁性,兩塊磁鐵之間可以相互吸引,且能夠將不具備磁性的鐵磁化,被磁化後的鐵也帶有磁性。磁鐵能夠磁化鐵,卻不能磁化銅和鋁,這是為什麼呢?

為什麼只有磁鐵等少數物質具有天然磁性呢?

為了弄明白這個問題,我們先來了解一下,與磁相關的知識。

早在幾千年前,人類就發現了天然磁鐵,並對磁鐵的磁性有了一定認識,發現能夠利用磁鐵指示方向,我國古人還製成了世界上第乙個指南儀——司南。幾千年前的古埃及人就知道尼羅河中有一種會放電的魚。在此之後,人類還發現摩擦會產生靜電,古希臘學者泰勒斯、亞里斯多德還對此進行了研究。

人類雖然很早就發現了與電、磁相關的現象,並對它們有了一定的認識,但並不知道它們之間存在聯絡。

時間來到了18世紀,2023年美國物理學家班傑明·富蘭克林通過風箏實驗統一了天電與地電,還順便發明了避雷針,並提出了電荷守恆定律。可惜的是,2023年**電學家利赫曼為了重複這個實驗,不幸被雷劈死。

2023年,奧斯特意外發現電流能夠偏轉指南針的方向,這表明電流具有磁效應;2023年,法拉第與亨利發現變化的磁場能夠使導線中產生感應電流,電磁感應現象的發現將電和磁統一了起來。麥克斯韋站在巨人的肩上,對電磁學加以整理,提出了麥克斯韋方程組,並預言了電磁波的存在,揭示了光也是電磁波。此後,赫茲通過實驗證明了電磁波的存在。

上圖麥克斯韋

磁和電是同源的,電和磁往往是同時存在的。不過電和磁並不完全對稱,電荷存在兩種——正電荷和負電荷,卻並沒有發現磁單極子。

發電機和電動機的發明使人類進入了電力時代,為資訊時代的到來鋪平了道路。人類雖然認識到電和磁在本質上是一樣的,但要想深刻理解電磁現象背後的運作機理,傳統的經典力學顯然不夠用了。

因為物質都是由原子構成的,要想對磁性的本質做乙個深入的了解,就必須要從物質的微觀結構說起。既然進入了微觀世界,那麼就必然要涉及到量子力學。

2023年,湯姆遜在研究陰極射線的時候發現了電子,正式揭開了電磁本質的研究。原子核中的質子帶正電,核外電子帶負電,同性相斥,異性相吸,電子就是因此才與原子核結合在一起的。因為它們的數量是對稱的,於是整個原子保持電中性。

當原子失去或者得到電子之後,就會轉變為帶電的原子,稱之為離子。

質子和電子都帶有乙個單位的基本電荷(元電荷)。粒子只要帶有電荷,周圍就會存在電場。庫侖發現,兩個帶電粒子之間的作用力與距離的平方成反比關係,這就是關於靜電力的庫侖定律,與萬有引力定律很相似。

磁鐵周圍存在磁場,那麼電場是如何變為磁場的呢?一切都源於物體內部的微觀粒子運動。

其實,像電子、質子這樣的微觀粒子都存在一種叫做自旋的內稟性質(類似於自轉),自旋是由粒子的內稟角動量引起的。帶電粒子因自旋而產生磁場。此外,電子還在繞著原子核運動,同樣也會產生磁場。

類似的,比如地球內部擁有鐵質核心,由於地球在自轉,於是地球便擁有了磁場。

為了描述磁性,我們引入了磁矩的概念,磁矩大家可以簡單理解為帶有磁性的基本單元。電子的磁矩分為自旋磁矩與軌道磁矩。原子核內部的質子和中子可以看作乙個整體,因此原子核也被認為擁有自旋,那麼原子核就存在自旋磁矩。

由於原子核的運動速度較慢,因此原子核的磁矩不到電子磁矩的千分之一,可以忽略。那麼決定原子磁矩的便是核外電子。當原子構成物質時,核外電子的運動軌道會受到限制,使其不能構成乙個整體,對外便不顯示磁性。

可見,最終決定原子磁矩的還是電子的自旋磁矩。

這裡有必要提一下,質子和質子都是由三個帶有分子電荷的夸克構成的,一般而言中子不帶電,不過中子也存在非常微弱的磁矩。實際上,中子和質子可以相互轉換。

既然原子的磁性與電子有關,那麼乙個原子是否對外顯示磁性,就由它的原子結構來決定了,具體的有點複雜,就不多說了。研究顯示,只有特定結構的原子才對外顯示磁性。而且當這些磁性原子構成物質時,磁矩並不是按照一定方向規規矩矩排列的,而是犬牙交錯,最終在磁矩的相互疊加下,磁性便抵消掉了。

經過層層篩選,自然界中就只有鐵、鈷、鎳等金屬具有天然磁性了。

眾所周知,自然界中絕大多數物質都是沒有磁性的,並且也很難被磁化,只有少數金屬和金屬化合物可以被磁化。磁鐵具有天然的磁性,可當銅、鋁等金屬通電後又會產生磁性,這是為什麼呢?

這裡介紹一下磁鐵,廣義上的磁鐵分為永磁和軟磁,天然磁鐵就屬於永磁,常溫下磁性並不會消失;而電磁鐵則屬於軟磁,去掉電流後磁性就會慢慢消失。注意,磁鐵並不一定就含有鐵,還可能是其它成分。通常我們所說的磁鐵是指永磁。

如圖所示,乙個簡單的電磁鐵。

前面已經說過了,既然是磁鐵,就必然存在磁性原子。其實磁鐵中還可以分成許多微小的帶有磁矩的區域,這被稱之為磁疇。磁鐵中的磁疇沿乙個方向分布,於是整個磁鐵便對外顯示磁性。

通常物體內的磁疇分布是隨意的,磁場互相抵消,只有在外加磁場的作用下方向趨於一致,才會對外顯示磁性,這一過程便是磁化。

那是因為銅屬於抗磁性物質,銅原子的磁矩為0,即使外加強磁場,也很難將其磁化。不過當銅通上電流後,銅內部的自由電子在外加電場的作用下定向移動,於是便形成了磁場,鋁通電後產生磁場也是這個原因。鋁與銅又略有不同,鋁屬於順磁性物質,在外加磁場下顯示微弱的磁性,不過一般也認為它沒有磁性、不能被磁化。

不管是順磁還是抗磁,它們的磁化率都很低,通常都認為是不可磁化的,因此便沒有磁銅、磁鋁一說。而像鐵鈷鎳這一類的鐵磁性物質,由於其內部具有磁疇,施加一定強度的磁場,便會被永久磁化。不過鐵磁性物質也只有在一定溫度範圍才存在磁性,當你把磁鐵加熱到一定溫度時,原子的熱運動變得劇烈,磁鐵的磁性便會消失。

上圖為不同材質內的磁矩分布示意圖

綜上所述,從微觀角度來看,所有物質內部都存在磁場,只是受物質的結構影響,大多數物質的內部磁場被抵消,巨集觀上對外不顯磁性,或者磁性非常弱。

熱愛科學的朋友,歡迎關注我。

2樓:

因為只有磁鐵周圍才有質子,能夠形成磁場作用,兩塊不同分極的磁鐵能夠被吸引到一起,但是磁銅和磁鋁就沒有這樣的效果。

3樓:你是大大大燈泡

磁鐵具有天然的磁性,可當銅、鋁等金屬確沒有磁性,這個應該和銅和鋁的含量有關係,銅屬於抗磁性物質,銅原子的磁矩為0,即使外加強磁場,也很難有磁性。所以沒有磁銅和磁鋁

4樓:你又是哪塊瓜皮

因為銅和鋁基本沒有磁性,磁化率很低,所以沒有磁銅和磁鋁。

5樓:晨思暮念

因為銅、鋁的磁化率非常的低,幾乎是不可能磁化的,所以沒有磁銅、磁鋁。

6樓:虛顏

這個不能這樣說,銅比較磁化率很低,不能相互吸引。

7樓:奇點使者

為什麼有磁鐵而沒磁銅和磁鋁,磁鐵的磁力從何而來的?

8樓:植昆銳

證明鐵含量最大水與鐵在磁力下共振

9樓:匿名使用者

可能與鐵的原子核心有關吧

為什麼只有吸鐵的磁鐵,沒有磁銅或磁鋁?

10樓:匿名使用者

金屬整體的電子是按照大「分子」軌道整體排列的。可以用對稱性原理還原成兩個金屬原子之間的分子軌道(性質相同)。這時會發現,按照電子排布的能量最低原理(這本身是軌道能級和自旋相斥兩種規律同時作用),鐵、鈷、鎳會有幾個不成對的電子。

這些電子分布在最高能級幾個「平行」的軌道上。由於有這種單自旋電子,也就是不成對電子,才會產生「順磁」效應,也就是能夠被磁鐵吸引。鐵氧磁體也是這樣的。

這個問題涉及對磁性的理解。

我們知道有電荷。電荷分兩種,同性相斥,異性相吸。在自然界中,大部分物質(我們身邊的物質)是以分子或原子的形態存在的,而分子/原子的主要性質取決於電子。

通過摩擦,物質之間可能發生電子的轉移,這就是摩擦起電現象,通過摩擦起電,我們很早就知道世界上存在兩種電荷。

磁性也是人們很早就認識到的一種自然現象,但和電現象不同,我們沒法孤立出兩種磁荷。

11樓:玥兒科技館

自然界中似乎只有吸鐵石,為什麼沒有磁銅或磁鋁?今天算長見識了

12樓:林里有鹿有孤獨

通過摩擦,物質之間可能發生電子的轉移,這就是摩擦起電現象,通過摩擦起電,我們很早就知道世界上存在兩種電荷。磁性也是人們很早就認識到的一種自然現象,但和電現象不同,我們沒法孤立出兩種磁荷。

13樓:

組成物質的分子原子不一樣,所以不能吸

14樓:百小度

物質大都是由分子組成的,分子是由原子組成的,原子又是由原子核和電子組成的.在原子內部,電子不停地自轉,並繞原子核旋轉.電子的這兩種運動都會產生磁性.

但是在大多數物質中,電子運動的方向各不相同、雜亂無章,磁效應相互抵消.因此,大多數物質在正常情況下,並不呈現磁性.

15樓:你的老友紀

因為鐵是一種特殊的物質,能夠被吸鐵石吸住

16樓:隴東槍

因為只有磁鐵才能吸鐵,其他的沒有用

17樓:

因為銅、鋁的構成和鐵不一樣

18樓:

因為帶電量小吧所以不能相互吸引

19樓:他咯兔卡

磁銅磁穭用處不大,所以才沒有的

20樓:不三不四的女子

有可能有但是我們不知道

為什麼只有吸鐵的磁鐵,沒有磁銅或磁鋁呢?

21樓:晚七戀

這和磁性的產生有關,銅和鋁只是剛好被抵消了。

22樓:高師傅

鐵有2種晶格結構,其中在高於727度為麵心立方晶格結構的伽馬鐵,低於727度為體心立方晶格的阿爾法鐵。

23樓:hh哥樂園

磁場對各種金屬對都有作用力,沒有例外。

24樓:瓶蓋缺塞兒

因為鐵和銅或鋁這些物質的組成化學元素不一樣,同時鐵也是宇宙中最重的物質。

25樓:匿名使用者

銅和鋁沒有磁性,只是因為剛好被抵消了。

26樓:精神伴侶海鷗

對這方面的金屬還沒有具體的收集方式。

27樓:阿西妹妹

有可能是有的,但是我們還沒有發現。

28樓:匿名使用者

銅和鋁的磁性剛好相互抵消了。

29樓:禍起蕭牆後宮

鐵的出現率高,在生活中使用的最為廣泛。

30樓:糖葫蘆

都說了是磁『鐵』,那肯定只能吸鐵了

為什麼磁鐵只吸引鐵、鎳,不吸鋁、銅、金、銀、和各種石頭、木頭?為什麼只有磁鐵,而不沒有磁鋁、磁銅、磁

31樓:恭喜發財

這個是因為,像鐵,是順磁性的,說的更加專業些,就是鐵的電子排布有單電子。反之,其他的沒有。而且像氧氣(o2)也是順磁性的,所以它也可以被磁鐵吸引。

至於為什麼我們平時沒看見,我們可以換種方式回答。就是如果把氧氣降溫變成液態的氧氣,這個時候我們就可以用磁鐵吸起來,這個實驗很炫的,嘿嘿

麻煩採納,謝謝!

同樣是金屬,為何只有磁鐵?卻沒有磁銅和磁鋁

同樣是金屬,只有磁鐵,卻沒有磁銅和磁鋁,這是因為鐵原子式的磁性非常的強,而且當整齊的排列時就形成了磁鐵,而鋁和銅卻沒有磁性。答 因為磁鐵具有磁性,而銅和鋁都是抗磁物質。是與他們的內部結構排列順序有關的,而銅鋁的磁性可以通過相互作用 而抵消了。因為磁鐵之所以得名是因為鐵製品容易被磁力吸引,但是銅製品和...

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