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        從原子角度分析磁場的磁性來源

        來源:www.inshokutenshien.com 作者:山東忠磁科技發展有限公司 時間:2013-12-26 16:20:16

            物質的磁性來自構成物質的原子,原子的磁性又主要來自原子中的電子。那么電子的磁性又是怎樣的呢?從科學研究已經知道,原子中電子的磁性有兩個來源。一個來源是電子本身具有自旋,因而能產生自旋磁性,稱為自旋磁矩;另一個來源是原子中電子繞原子核作軌道運動時也能產生軌道磁性,稱為軌道磁性。

            我們知道,物質是由原子組成的,而原子又是由原子核和位于原子核外的電子組成的。原子核好象太陽,而核外電子就仿佛是圍繞太陽運轉的行星。另外,電子除了繞著原子核公轉以外,自己還有自轉(叫做自旋),跟地球的情況差不多。一個原子就象一個小小的“太陽系”。另外,如果一個原子的核外電子數量多,那么電子會分層,每一層有不同數量的電子。第一層為1s,第二層有兩個亞層2s和2p,第三層有三個亞層3s、3p和3d,依此類推。如果不分層,這么多的電子混亂地繞原子核公轉,是不是要撞到一起呢?
           在原子中,核外電子帶有負電荷,是一種帶電粒子。電子的自轉會使電子本身具有磁性,成為一個小小的磁鐵,具有N極和S極。也就是說,電子就好象很多小小的磁鐵繞原子核在旋轉。這種情況實際上類似于電流產生磁場的情況。
        既然電子的自轉會使它成為小磁鐵,那么原子乃至整個物體會不會就自然而然地也成為一個磁鐵了呢?當然不是。如果是的話,豈不是所有的物質都有磁性了?

           為什么只有少數物質(像鐵、鈷、鎳等)才具有磁性呢?實際上原子中電子產生的磁矩分為三種情況:由于電子的自轉方向總共有上下兩種,且自轉方向相反的電子產生的磁極能夠相互抵消。第一種情況是在一些數物質中,具有向上自轉和向下自轉的電子數目一樣多,如圖8所示,它們產生的磁極完全互相抵消,整個原子,以至于整個物體對外沒有磁性。第二種情況是自轉方向不同的電子數目不同,雖然這些電子所產生磁矩不能相互抵消,導致整個原子具有一定的總磁矩。


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