顺磁性物质(顺磁性与反磁性)

你还记得小时候，你把家里的音响拆下来，从上面取下一个大磁铁。你兴奋得拿磁铁吸各种铁制品，能磁化的都放过。这个时期在我们头脑中产生了一个深刻的道理，只有铁才能被磁化，学校老师也考虑到了我们当时的认知水平，教了我们同样的东西。但我们今天要讨论的是，一切都是有磁性的，这会颠覆你的认知。你也可以通过本文中的一个小实验向孩子展示磁性的魅力。我们开始吧！

对古代人来说，磁力就是魔法。今天，我们终于明白为什么有些材料可以更好地吸引其他材料。以前在煤矿工作的时候，经常听到机电队的老电工说一句顺口溜:磁电，电产生磁，电磁感应电机转动！这句话很好的解释了电磁学的共生关系。

我们知道，一切物质都是由原子构成的，原子内部有电子不断地绕着原子核运动。每个电子都有电荷，当电荷运动时，会在其周围产生磁场。磁力被定义为由移动的电子引起的电流产生的力。磁性是空之间的属性，具有感应磁力的能力。这种现象可以通过观察磁铁和磁性材料之间的引力和斥力来看。

Q1。我们先简化一下。

所有物体内部都有电子。我们称电子的电荷为基本电荷，因为所有的电荷都是由它们构成的。基本电荷的值为:1.60217662×10^-19库伦。电流是一种电荷流。当电荷移动时，我们称之为电流。只要电荷移动，它就会在周围产生磁场。

Q2。现在，让我们把事情复杂化。

电子不仅在轨道上绕原子核运动，而且运动时还绕轴旋转，这叫自旋。原子中的大多数电子是成对存在的，这些电子对的自旋方向相反。一对电子中一个电子的磁效应抵消了它的伙伴电子的磁效应。当一个原子有不成对的电子时，比如铁有四个不成对的电子，这些电子就会产生相互排列的磁场，这样整个原子就变成了一个小磁铁。

为什么不是所有东西都有磁性？事实上，所有物质都有磁性。因为运动的电子会产生磁场，而一切都是由电子构成的，所以一切都必然是有磁性的。然而，一些材料表现出更强的磁性，而另一些材料表现出非常弱的磁性。这是为什么呢？

Q1。铁磁性

我们已经谈到了不成对电子的问题。当这些不成对的电子在没有外部磁场或电流的情况下保持一致时，我们就有了永磁体，称为铁磁体。铁磁体在磁场中会被强烈磁化，即使去掉磁场，铁磁体也会保持磁化状态。

这就是我们常说的“磁铁”，因为这种行为最早是在天然铁矿石(磁铁矿Fe₃O₄).)中观察到的然而，即使是永久铁磁体的磁性也不是固定的。例如，如果你把一个铁磁体加热到800摄氏度(~ 1500华氏度)，它就会失去磁性。

除铁之外，还有镍、钕、钴和其他铁磁性金属。当今大多数强永磁体是由钕制成的。

Q2，顺磁性

当我们把一些材料放在磁场中时，它们会暂时变得有磁性。一旦磁场消失，这些材料将恢复到通常的非磁性状态。大多数非金属和金属，如铝，都具有顺磁性。由于它们磁性较弱，我们一般不会注意到它们，这会给我们一种不会被磁化的错觉。但是有很多方法可以证明它们的弱磁性。其中一种方法是我们后面会讲到的一个小实验。

在顺磁性材料中，原子中的电子以永久偶极矩自旋。由于热运动，这些力矩的方向是随机的。这就是顺磁材料的净磁矩为零的原因。当我们将顺磁性材料置于外部磁场中时，那些微小的磁偶极子将沿着磁场的方向排列并被磁化。顺磁性元素包括铝、铂、氧、锂、钠、钙和许多其他元素。

Q3，抗磁性

想象顺磁性的反面。应该叫什么？没错！这就是抗磁性。铁磁和顺磁材料“允许”自身被磁化，而抗磁性材料抵抗和排斥自身外部的磁场。这是因为反磁性材料中的微小磁偶极子排列方向与外部磁场方向相反。

每一个抗磁性原子的磁矩都是零，因为所有的磁偶极子都是随机取向的(就像顺磁性材料一样)，但是当我们把这样的材料放在一个强的外磁场中，所有的磁偶极子都会对齐，并被外磁场排斥。当我们移走外场时，一切恢复正常。

水中有很多碳基物质是抗磁性的。一些抗磁性元素包括金、银、铜、氢、氮、汞、铅、硅等。

液氧能被磁铁吸引，说明液氧具有顺磁性。液氧可以被磁铁吸引，说明液氧是顺磁性的。

记住以上三类磁性材料的最好方法是区分铁磁体和其他类型的磁体。铁磁体是永久的，而其他的不是。顺磁性材料和抗磁性材料的区别在于，顺磁性材料受到外场的吸引，抗磁性材料受到排斥，但是一旦我们去掉外场，它们都失去了磁性。

在我们的正常生活中，看不到顺磁性和抗磁性在起作用。这是因为涉及的力量太弱了。但是我们可以通过减少阻碍它们运动的其他力来展示它们的磁性，其中第一个力就是摩擦力。所以让我们开始测试顺磁性材料(这个小实验必须让孩子做):

所需的实验工具:

装水的小盆子一滴液体洗涤剂强磁性磁铁（钕铁硼磁铁）或者多组合几个普通的磁铁一小片纸，木头或软木

实验过程:

在装水的小盆子里，滴入一滴洗涤剂，这样会打破水的表面张力。把你准备的实验对象放在水中(不是在水里，而是放在水面)。将你的磁铁靠近材料上方(小心不要碰它)你的材料应该跟随磁铁，或者“远离”这取决于你准备的材料是顺磁性的还是反磁性的。

你看到你准备的材料的动作了吗？这意味着它是有磁性的！这个实验可以和孩子一起做，让孩子真正知道物质的磁性，而不是我们小时候一直以为是铁吸收的铁吸收！！！

完成这个简单的实验后，一定要教导或提醒你的孩子关于磁铁的5件事:

Q1。两极

每个磁铁都有北极和南极。异性极相互吸引，同性极相互排斥。

Q2。总是两极。

如果你把一块磁铁切成两半，你会得到两块新磁铁，每块磁铁都有两个磁极。你想砍多少次就砍多少次，但你总是得到两根杆子。

Q3。磁场

每个磁铁都产生磁性。这是磁铁周围看不见的磁场，在铁屑中可以看到磁性特征。

Q4。地球是一块磁铁。

我们的地球是由磁性物质构成的，它的性能就像一块巨大的磁铁。磁场的南极位于地球的北极，反之亦然。

Q5。一切都有磁性。

一切都是有磁性的，不能因为看不到就认为它不存在。这是一个在科学史上被反复证实的观点。这个想法一定要传达给孩子！