硬件型号:MOOXEE/牧气 SA系列

 

系统版本:磁性开关系统

 

磁性原理是能吸引铁、钴、镍等物质的性质。磁铁两端磁性强的区域称为磁极,一端称为北极(N极),一端称为南极(S极)。同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。

(图片来源于互联网)

一般说来,物质的磁性可以分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性。

1. 抗磁性

当磁化强度M为负时,固体表现为抗磁性。Bi、Cu、Ag、Au等金属具有这种性质。在外磁场中,这类磁化了的介质内部的磁感应强度小于真空中的磁感应强度M。抗磁性物质的原子(离子)的磁矩应为零,即不存在永久磁矩。当抗磁性物质放入外磁场中,外磁场使电子轨道改变,感生一个与外磁场方向相反的磁矩,表现为抗磁性。所以抗磁性来源于原子中电子轨道状态的变化。抗磁性物质的抗磁性一般很微弱,磁化率H一般约为-10^-5,为负值。

2. 顺磁性

顺磁性物质的主要特征是,不论外加磁场是否存在,原子内部存在永久磁矩。但在无外加磁场时,由于顺磁物质的原子做无规则的热振动,宏观看来,没有磁性;在外加磁场作用下,每个原子磁矩比较规则地取向,物质显示极弱的磁性。磁化强度与外磁场方向一致,为正,而且严格地与外磁场H成正比。

3. 铁磁性

对诸如Fe、Co、Ni等物质,在室温下磁化率可达10^-3数量级,称这类物质的磁性为铁磁性。

铁磁性物质即使在较弱的磁场内,也可得到极高的磁化强度,其磁化率为正值,但当外场增大时,由于磁化强度迅速达到饱和,其H变小。

铁磁性物质具有很强的磁性,主要起因于它们具有很强的内部交换场。铁磁物质的交换能为正值,而且较大,使得相邻原子的磁矩平行取向(相应于稳定状态),在物质内部形成许多小区域——磁畴。每个磁畴大约有1015个原子。这些原子的磁矩沿同一方向排列,假设晶体内部存在很强的称为“分子场”的内场,“分子场”足以使每个磁畴自动磁化达饱和状态。这种自生的磁化强度叫自发磁化强度。由于它的存在,铁磁物质能在弱磁场下强列地磁化。因此自发磁化是铁磁物质的基本特征,也是铁磁物质和顺磁物质的区别所在。

4. 反铁磁性

反铁磁性是指由于电子自旋反向平行排列。在同一子晶格中有自发磁化强度,电子磁矩是同向排列的;在不同子晶格中,电子磁矩反向排列。两个子晶格中自发磁化强度大小相同,方向相反,整个晶体 。反铁磁性物质大都是非金属化合物,如MnO。

不论在什么温度下,都不能观察到反铁磁性物质的任何自发磁化现象,因此其宏观特性是顺磁性的,M与H处于同一方向,磁化率 为正值。温度很高时, 极小;温度降低, 逐渐增大。在一定温度 时, 达最大值 。称 为反铁磁性物质的奈尔温度。对奈尔点存在 的解释是:在极低温度下,由于相邻原子的自旋完全反向,其磁矩几乎完全抵消,故磁化率 几乎接近于0。当温度上升时,使自旋反向的作用减弱, 增加。当温度升至奈尔点以上时,热骚动的影响较大,此时反铁磁体与顺磁体有相同的磁化行为。

5. 亚铁磁性

亚铁磁性是指有两套子晶格的形成的磁性材料。不同子晶格的磁矩方向和反铁磁一样,但是不同子晶格的磁化强度不同,不能完全抵消掉,所以有剩余磁矩,称为亚铁磁。反铁磁性物质大都是合金,如TbFe合金。 亚铁磁也有从亚铁磁变为顺磁性的临界温度,称为居里温度。