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所有原子核都可以用磁矩吗

2023-04-17 来源:华佗小知识

不是所有的原子核都可以用磁矩的。原子核磁矩是表征原子核磁性大小的物理量。构成原子核的质子和中子都有一定的磁矩,带电的质子在核内运动也会产生磁矩,二者总效应使原子核具有一定的磁矩。原子核,简称核,位于原子的核心部分,由质子和中子两种微粒构成。而质子又是由两个上夸克和一个下夸克组成,中子又是由两个下夸克和一个上夸克组成。当一些原子核发生裂变(原子核分裂为两个或更多的核)或聚变(轻原子核相遇时结合成为重核)时,会释放出巨大的原子核能,即原子能(例如核能发电)。

小编还为您整理了以下内容,可能对您也有帮助:

所有的原子核都可以有磁矩吗

不是。原子核磁矩是表征原子核磁性大小的物理量,构成原子核的质子和中子都有一定的磁矩,带电的质子在核内运动也会产生磁矩。所有的原子核不是都可以有磁矩,对那种自旋量子数为0的是没有核磁共振现象的,因为不能自旋的核没有磁矩,不会产生磁场,也就不能与外加磁场共振了。

所有原子核都可以有磁矩吗

不是所有原子核都可以有磁矩。对那种自旋量子数为0的是没有核磁共振现象的.因为不能自旋的核没有磁矩,不会产生磁场,也就不能与外加磁场共振了。

所有原子核都可以有磁距吗

不是所有原子核都可以有磁距。根据查询相关公开信息显示,原子核简称核。位于原子的核心部分,由质子和中子两种微粒构成。而质子又是由两个上夸克和一个下夸克组成,中子又是由两个下夸克和一个上夸克组成。

所有的原子核都有自旋磁矩吗

是的

核自旋是原子核的重要性质之一,核自旋角动量的简称。原子核由质子和中子组成,质子和中子都有确定的自旋角动量,它们在核内还有轨道运动,相应地有轨道角动量。所有这些角动量的总和就是原子核的自旋角动量,反映了原子核的内禀特性。

什么叫磁矩

磁矩是磁铁的一种物理性质。

处于外磁场的磁铁,会感受到力矩,促使其磁矩沿外磁场的磁场线方向排列。磁矩可以用矢量表示。磁铁的磁矩方向是从磁铁的指南极指向指北极,磁矩的大小取决于磁铁的磁性与量值。不只是磁铁具有磁矩,载流回路、电子、分子或行星等等,都具有磁矩。

在原子中,电子因绕原子核运动而具有轨道磁矩;电子因自旋具有自旋磁矩;原子核、质子、中子以及其他基本粒子也都具有各自的自旋磁矩。

扩展资料:

各类磁矩

载流回路磁矩,在一个载流回路中,磁矩大小是电流乘以回路面积:u=I×S;其中,u为磁矩,I 为电流,S 为面积。

基本粒子磁矩

许多基本粒子(例如电子)都有内禀磁矩,这种磁矩和经典物理的磁矩不同,必须使用量子力学来解释它,和粒子的自旋有关。

参考资料来源:百度百科-粒子磁矩

参考资料来源:百度百科-磁矩

所有电子都有净磁矩吗?

一、物质磁性的起源

如果磁是电磁以太涡旋,一个磁铁,没看到任何电磁以太的涡旋,为什么会有磁性?我们的回答是:物质的磁性起源于原子中电子的运动,电子的运动会产生一个电磁以太的涡旋。

早在1820年,丹麦科学家奥斯特就发现了电流的磁效应,第一次揭示了磁与电存在着联系,从而把电学和磁系起来。

为了解释永磁和磁化现象,安培提出了分子电流假说。安培认为,任何物质的分子中都存在着环形电流,称为分子电流,而分子电流相当一个基元磁体。当物质在宏观上不存在磁性时,这些分子电流做的取向是无规则的,它们对外界所产生的磁效应互相抵消,故使整个物体不显磁性。在外磁场作用下,等效于基元磁体的各个分子电流将倾向于沿外磁场方向取向,而使物体显示磁性。

磁现象和电现象有本质的联系。物质的磁性和电子的运动结构有着密切的关系。乌伦贝克与哥德斯密特最先提出的电子自旋概念,是把电子看成一个带电的小球,他们认为,与地球绕太阳的运动相似,电子一方面绕原子核运转,相应有轨道角动量和轨道磁矩,另一方面又绕本身轴线自转,具有自旋角动量和相应的自旋磁矩。施特恩-盖拉赫从银原子射线实验中所测得的磁矩正是这自旋磁矩。(现在人们认为把电子自旋看成是小球绕本身轴线的转动是不正确的。)

电子绕原子核作圆轨道运转和绕本身的自旋运动都会产生电磁以太的涡旋而形成磁性,人们常用磁矩来描述磁性。因此电子具有磁矩,电子磁矩由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成。在晶体中,电子的轨道磁矩受晶格的作用,其方向是变化的,不能形成一个联合磁矩,对外没有磁性作用。因此,物质的磁性不是由电子的轨道磁矩引起,而是主要由自旋磁矩引起。每个电子自旋磁矩的近似值等于一个波尔磁子 。 是原子磁矩的单位, 。因为原子核比电子重2000倍左右,其运动速度仅为电子速度的几千分之一,故原子核的磁矩仅为电子的千分之几,可以忽略不计。

孤立原子的磁矩决定于原子的结构。原子中如果有未被填满的电子壳层,其电子的自旋磁矩未被抵消,原子就具有“永久磁矩”。例如,铁原子的原子序数为26,共有26个电子,在5个轨道中除了有一条轨道必须填入2个电子(自旋反平行)外,其余4个轨道均只有一个电子,且这些电子的自旋方向平行,由此总的电子自旋磁矩为4 。

二、 物质磁性的分类

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。

顺磁性物质的磁性除了与H有关外,还依赖于温度。其磁化率H与绝对温度T成反比。

式中,C称为居里常数,取决于顺磁物质的磁化强度和磁矩大小。

顺磁性物质的磁化率一般也很小,室温下H约为10-5。一般含有奇数个电子的原子或分子,电子未填满壳层的原子或离子,如过渡元素、稀土元素、钢系元素,还有铝铂等金属,都属于顺磁物质。

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,而且当外磁场移去后,仍可保留极强的磁性。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。

铁磁体的铁磁性只在某一温度以下才表现出来,超过这一温度,由于物质内部热动破坏电子自旋磁矩的平行取向,因而自发磁化强度变为0,铁磁性消失。这一温度称为居里点 。在居里点以上,材料表现为强顺磁性,其磁化率与温度的关系服从居里——外斯定律,

式中C为居里常数。

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 为反铁磁性物质的居里点或尼尔点。对尼尔点存在 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。当温度升至尼尔点以上时,热动的影响较大,此时反铁磁体与顺磁体有相同的磁化行为。

三、电子轨道磁矩与轨道角动量的关系

设轨道半径为r (圆轨道)、电子速率为v

则轨道电流I:

电子的轨道磁矩

对处于氢原子基态的电子,

电子的轨道角动量(圆轨道)

L = mvr

式中m 为电子质量

由于电子带负电,电子轨道磁矩与轨道角动量的关系是:

(此式虽由圆轨道得出,但与量子力学的结论相同)

在这里要特别强调指出的是:电子轨道磁矩与轨道角动量成正比。

四、电子自旋磁矩与自旋角动量的关系

实验证明:电子有自旋(内禀)运动,相应有自旋磁矩大小为

自旋磁矩和自旋角动量 S 的关系:

在这里又要特别强调指出的是:电子自旋磁矩又与自旋角动量成正比。磁矩与角动量成正比不是偶然的。因为电子的角动量越大,它所带动的电磁以太涡旋的角动量也越大,磁矩当然也就越大了。这也就从另一个侧面印证了磁是以太的涡旋。

核磁共振?

核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance即NMR)是处于静磁场中的原子核在另一交变电磁场作用下发生的物理现象。通常人们所说的核磁共振指的是利用核磁共振现象获取分子结构、人体内部结构信息的技术。 并不是是所有原子核都能产生这种现象,原子核能产生核磁共振现象是因为具有核自旋。原子核自旋产生磁矩,当核磁矩处于静止外磁场中时产生进动核和能级。在交变磁场作用下,自旋核会吸收特定频率的电磁波,从较低的能级跃迁到较高能级。这种过程就是核磁共振。 核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技术。是继CT后医学影像学的又一重大进步。自80年代应用以来,它以极快的速度得到发展。其基本原理:是将人体置于特殊的磁场中,用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核,引起氢原子核共振,并吸收能量。在停止射频脉冲后,氢原子核按特定频率发出射电信号,并将吸收的能量释放出来,被体外的接受器收录,经电子计算机处理获得图像,这就叫做核磁共振成像。 核磁共振是一种物理现象,作为一种分析手段广泛应用于物理、化学生物等领域,到1973年才将它用于医学临床检测。为了避免与核医学中放射成像混淆,把它称为核磁共振成像术(MRI)。 MRI是一种生物磁自旋成像技术,它是利用原子核自旋运动的特点,在外加磁场内,经射频脉冲激后产生信号,用探测器检测并输入计算机,经过处理转换在屏幕上显示图像。 MRI提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术,而且不同于已有的成像术,因此,它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像,不会产生CT检测中的伪影;不需注射造影剂;无电离辐射,对机体没有不良影响。MRI对检测脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉血管畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有效,同时对腰椎椎间盘后突、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。 MRI也存在不足之处。它的空间分辨率不及CT,带有心脏起搏器的患者或有某些金属异物的部位不能作MRI的检查,另外价格比较昂贵。

原子磁矩和自旋关系有什么关系?另外和磁场中受力又是什么关系?主要是方向关系,具体解释一下?谢谢

原子磁矩就是原子内部各种磁矩总和的有效部分。

一个原子的总磁矩,是其内部所有电子的轨道磁矩、自旋磁矩和核磁矩的矢量和。

原子核具有磁矩,但核磁矩很小,通常可忽略,原子磁矩则为电子轨道磁矩与自旋磁矩的总和的有效部分 。一般地原子磁矩μJ与原子的总角动量PJ有简单的关系,大小为μJ=g(e/2m)PJ,方向相反,式中e/m是电子的荷质比,g称为朗德g因子,它可以根据原子中的耦合类型计算出来,是表征原子磁性质的量。原子磁矩在塞曼效应中起重要作用。

磁性材料在磁场被磁化可以理解为分子磁矩在磁场下的重取向。这一块和磁畴理论有关系。

相关的书籍可以参考量子力学的自旋有关内容,对于原子磁矩的一般性介绍,一般铁磁学和磁性材料的书里都有介绍。

生活中的磁铁只吸铁,为什么地球的万有引力什么东西都能吸?

简单来说,这与两种力的作用机理有关。

首先,磁铁不只是吸铁,还能吸引钴和镍等铁磁性金属。不过,能被磁铁吸引的金属确实很少。之所以磁铁会选择性吸收某些金属,这与金属的原子结构有关。

原子核及其外围电子的自旋、以及电子在轨运动都存在磁矩,原子中的各种磁矩的矢量和就是原子的净磁矩,或称原子磁矩。如果原子中的各种磁矩大致取向是一致的,即原子磁矩的有序度很高,那么,由此会产生很强的磁场,这种物质即为磁铁。

诸如铁、钴和镍等金属,它们的磁矩不会完全抵消掉,存在一定的净磁矩。于是,这些金属会在原磁铁产生的磁场中会被磁化成磁铁,它们就会通过电磁力与原磁铁互相吸引。而其他的金属原子磁矩几乎完全抵消掉,所以它们不会被磁化,这样也就不会被磁铁吸引。

而引力则不同,牛顿的万有引力定律表明,只要物体具有质量,哪怕是微小的细菌和病毒,都会受到地球引力的吸引。

如果从爱因斯坦的引力理论,即广义相对论的角度来看,有质量的物体能够压弯空间,身处其中的任何东西都会沿着被弯曲的空间运动,于是表现出了引力作用。

最后,需要说明的是,电磁力作用也是非常广泛的。如果把磁铁和其他无法被磁铁吸引的金属放在一起,它们之间其实也存在电磁力作用,只是比较微弱罢了,但要比它们之间的引力作用更强。在四大基本自然力中,引力的相对强度最弱,只有电磁力的一万亿亿亿亿分之一(即1除以10的36次方)。

万有引力和电磁力是这个世界两种不同的力,因此他们表现得就不一样。

我们这个题目触及了这个世界最核心的东西,就是四种基本力。就是万有引力、电磁相互作用力、弱相互作用力、强相互作用力。着四种基本力是世界的根本,天上地下万事万物都是这四种基本力在作怪,才有了我们看到的一切。

世界最尖端的物理科学家都在研究这四种基本力,通过量子场论,试图把他们统一起来,从而对世界认识提升一个层次,使人类文明得到一次大的飞跃。

所以这是一个十分高大上的问题,这个问题虽然不是研究统一场论,但至少涉及到四大基本力的两个大力,一是万有引力,二是电磁相互作用力。

磁铁就是电磁力的表现。天然磁石又没有电,怎么会是电磁力呢?电在那里?

现代理论认为,磁力就是电磁力。所有物质都由分子组成,分子又由原子组成,原子中的电子运动,会形成一个环形电流,叫分子电流。由于分子电流的存在,每一个分子就相当于一个小磁体,这就是电磁力的来源。

但大多数物质电子运动方向各不相同,杂乱无章,这样磁效应就会相互抵消,就显示不出磁性。在我们地球有一部分物质,比如铁、钴、镍,氧化铁等物质,其原子的电子自旋可以在小范围内自发有序起来,从而在内部形成一个自发的电流磁化区,这种自发磁化区就叫磁畴。

这类物质被地球本身带有的磁场磁化后,内部磁畴就整整齐齐,方向一致的排列起来,所形成的电流磁场就不会相互抵消,而且一旦磁化就恨难消失,就成为了永久磁铁。

电磁相互作用力也作用于各种物质,但对于有磁矩的物质会磁化,才显示出比较明显的吸引力,比如上述铁、镍、钴等。对于那些没有磁矩的物质,由于其内部电磁力相互抵消了,就很难觉察出来,如果用精密仪器测量也能够感知到。

电磁力很强作用也很远,强力方面仅次于强相互作用力,作用距离仅次于引力。

我们天天接受到的阳光,就是太阳发出的电磁辐射,经过1.5亿公里传到我们这里,转化为光和热,被人类利用。而电力就是人类认识了磁力和磁场的规律,通过电磁感应得到的。

而万有引力作用距离理论上无限远。2015年,一对13亿光年远两个黑洞合并引力波导致的时空涟漪传到了地球,这个力极其微弱,只是把检测仪器LIGO的4公里臂长移动了一个质子直径的万分之一,还是被我们科学家检测到了。

所以万有引力是最长程的力,又是最弱的力。小质量物体根本就看不出来,比如放在桌子上的两个物品,不会被吸引到一起去,两个人面对面说话,也不会吸引到一起(除非爱情哈)。

这是弱力的特点,物体与物体之间并不是没有引力,而是太微弱了,所以很难观测出来,当然用精密仪器也能够观测到。著名的扭秤试验就是通过一系列的杠杆精密测量到两个金属球的引力,从而证明万有引力的。卡文迪许利用扭秤试验测出了引力常数,从而为人类打开了一扇通往自然规律天国的大门。

但对于大质量天体,引力的作用就非常明显了。比如我们地球,所有的物质都被它吸引在地表,要想挣脱则需要速度,第一宇宙速度为每秒7.9公里,达到后只能围绕着地球轨道旋转,掉不下来;第二宇宙速度才是脱离速度,每秒11.2公里,达到这个速度就可以挣脱地球的引力,飞往远方。

太阳的引力就更大了,八大行星和拉七杂八的卫星、矮行星、小行星、彗星乃至尘埃都围着它转,光线经过太阳附近也被引力拉弯曲了,证明了爱因斯坦广义相对论时空弯曲理论的无比正确。

这就是两种基本力的不同,这两种力都是自然界中最重要的力,也是最被人们熟知明显的力。

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我们知道世界万物都是由原子构成的。

原子中包含核外电子,核外电子会自旋,其自旋为1/2。这样一来,电子的自转就会产生磁矩。

电子自旋产生的磁矩是磁性诞生的根本原因。

那为什么生活中大部分物质不会表现出磁性呢?

这是因为每个核外电子都会产生不同方向的磁矩。构成物质的原子并不一样,它们的磁矩有各个不同的状态,大部分时候,物质电子产生的磁矩会被杂乱排列的电子产生杂乱的磁矩抵消掉。

用方向表述磁矩不太恰当,但是为了通俗不妨碍的。假如组成一个物体内共有10亿个电子,其中五亿个电子的磁矩为上,其余五亿个电子磁矩就为下。它们的磁矩方向就会抵消中和掉,导致物质总体不呈现磁性。

但是还有一种物质其电子整体比较整齐,不会因为混乱而抵消彼此的磁性。这时候这个物体就表现出来磁性,这就是磁铁。

磁铁会吸引带磁性的物体。而铁、钴、镍物质中的磁矩不会像其他物质那样完全中和掉,那么它们就会呈现出不为零的净磁矩。所以磁铁就会和这些有净磁矩的物质发生磁力作用,也就是相互吸引。

在生活中,有净磁矩的物质并不多。所以磁铁只会吸引少数有净磁矩的金属。

而引力是自然界四种基本作用力中作用范围最广,也是作用力最小的力。

只要是有质量的物质必然就会参与万有引力,包括看不见摸不着的暗物质。

引力和磁力是不同性质的力。一个只作用呈现出净磁矩的物质,而另一个作用所有物质。

当然,相同距离中,引力的作用强度远小于磁力。

这样就是鱼和熊掌不可兼得的道理。作用范围广的引力,其强度就小。作用范围小的磁力,其强度就大。

生活中磁铁只吸铁,而地球万有引力之所以什么都能吸,是由于二者的物理机制不同!

磁铁只吸引铁,是因为磁铁建立的磁场只能对铁磁性物质直接作用!其他顺磁性、抗磁性介质,虽然可能被磁铁磁化,但是不可能产生持续存在的磁场。因此,无法被磁铁所吸引。而铁里面由磁畴构成,而磁畴一旦被磁化,即使外磁场撤去,也可以产生剩余磁性,因此自然任何时候都能和磁铁相互作用!

而地球万有引力之所以被称为万有引力就是因为它不需要条件,在任何时候都可以对所有物质起作用!本质就是只要你有质量,就能够产生万有引力,也能被其他物体的万有引力所吸引。

可见磁场力和万有引力二者还是有非常大的差别!正是这些差别造成了前者只能对铁作用,而后者则可以对所有物体有力的作用!

我们把磁铁扔到空中磁铁会落回地面,这就是地球对磁铁的吸引力。

把一块石头扔到空中石头也会落下来,落到地面。地球对石头也同样有吸引力。

那么我们用磁铁去吸引石头却吸不起来,我们看到磁铁对石头没有吸引力。是这样样的吗?是这样的,磁铁吸不起来石头,千真万确。

磁铁能够磁化铁,镍,钢,等物质,却不能磁化木头,石头,等物质。也磁化不了铜,铝,锡,铅,等物质。这就怀疑了,除了磁铁以外,其它的物质有磁性吗?

我们在用磁铁吸引地上的石头,发现石头无动于衷的躺在原地,无论磁铁的吸引力多么大就是吸不起来。那么磁铁的吸引力不及地球的吸引力,放一块铁在地上用磁铁吸引,很快就吸引上来了。磁铁的吸引力还是大过地球的吸引力。两者想一想糊涂了。

百思不解呀!

翻开物理书籍,学习一下,发现原来各种物质的原子中的电子量不同,有的多,有的少,有的紧密的围绕着原子核,有的离开原子核很远,有的有许多的自由电子,有的顺时针方向,有的逆时针方向,而产生的电场有正的也有负的,磁场的NS极也不同方向。有的电子活跃,有的被原子核死死的控制。

原来在微观世界有这么大的区别。

这么多的物质同时被地球中心的磁场磁化,地球上还有没有比地球磁场强度强的物质呢?没有。

那么相同的电子量的铁互相之间磁化后就能够吸引,这就是铁。

铁的磁力线密度比地球磁场单位面积的磁力线密度要密,而且铁的电子密度,和围绕着原子核运动的方向一致,产生的磁场也一致,也就是磁化的方向一致,这样铁很容易磁化,磁化后就能够吸引铁了,同时也能够吸引近似性质的物质。

铁的性质就是磁化后能够保持磁化状态,而其它的物质就不能保持。

那么其它的物质不能磁化,为什么地球能够吸引它们呢?物质在不断的运动,无形的能与量,是物质的不平衡性造成,在物质的内部,无数的原子核在吸引着电子,而获得电子的原子带负电荷,而失去了电子的原子带正电荷,同时产生磁场和磁力,在无数原子组成的物质中出现NS磁极,而被地球中心强大的磁力吸引成为一体。

地球强大的磁场每一根磁力线都会穿过这些物质的内部,产生的电场和磁场使它们磁化而被地球中心强力的吸引住,而磁铁是无力的穿过这些物质的内部的,无法磁化它们,除了铁以外的物质的。

地球的磁场是多样化的复杂的,里面有很多的原理正在揭开,地球上所有的物质都具有磁力,而被地球磁化后,它们的磁化方向是向下,向着地球的中心。其它方向磁力微弱。

磁铁能够保持磁化状态,磁力线密度高,能够在地面上吸引同性质的铁,单位面积比地球磁力强。

回答这个问题首先要搞懂“磁铁”与“万有引力”各自的特征。

为什么磁铁只能吸铁?

因为磁铁只有铁,钴,镍等元素构成,它的原子内部结构较为特殊,本身就具备了磁矩,它分为“永久磁铁”和“软磁铁”两大类。它具有磁场,能吸住铁,钴,镍等金属。它属于电磁学,也是天然的磁铁矿,古中国人发现这种“石头”不仅能吸住铁块,而且有定向作用,于是发明了指南针。

像铝或碳等非元素是无法被磁铁吸住的,更不能构成磁铁。但是为什么能被地球吸附?

为什么地球的万有引力什么都能吸?

万有引力的提出者是伟大的物理学家牛顿,他沿着离心力-向心力-重力-万有引力的顺序演化而来的,经过长达20年的研究,在1685年正式提出。

“万有引力”是说只要是有质量的物体都有一种相互吸引的作用力,而且这种引力在宇宙万物中普遍存在。它的公式是:F=G·M1M2/r²。而且引力的大小为物体质量的乘积成正比。

所以磁铁怎么跟大质量的地球比呢?地球能吸住万物靠的可不是磁力,而是大质量天体上的“万有引力”。

生活中的磁铁只吸铁,为什么地球的万有引力什么东西都能吸?

首先我们来了解下磁铁为什么会对铁之类的物质有磁性,因为这是了解磁铁与引力差异的关键!

甲图是普通的铁磁类物质磁化前的磁畴方向,乙图是磁化后的磁畴方向!磁化前内部的方向都是混乱的,所有的磁矩总和是零或者极其微小,那么我们认为这块铁磁材料没有磁性或者尚未磁化!当在磁化设备操作下成功磁化后所有的磁畴方向一致,或者大致一致,那么材料就会表现出磁性或者强磁性!

那么它就可以成为电机中的磁极,一般永磁电机需要至少两块对应磁场方向的磁铁!通电的线圈才会在磁场中运动产生力矩,转过运动角度后换向的电刷将这个电流方向改变继续转动,将线圈的运动转换成轴向的转动,成为直流电机!

磁铁能对铁磁性物质产生吸引力,铁磁物质包括铁、镍、钴等,但对铝(顺磁性材料)和铜(抗磁性)这些材料则没有什么吸引作用!但这并不影响它们在磁场中运动切割磁力线产生感应电流,或者通电的铝线圈或铜线圈在磁场中运动!

下面我们了解下引力是怎么来的 引力源自于物质本身的质量对于时空的弯曲,这是质量在时空中的一种表现方式!任何具有质量的物质都有相应的引力,只不过大小不同罢了!

四种基本作用力的引力,在空间距离上,引力最远的!强项无作用力则是最短的!而我们利用率最高的则是电磁力!

四种基本作用力中,引力是最小的!

F=G Mm/r²

两个天体之间的引力大小,可以通过如上公式计算!

迄今为止我们尚未发现能够逃脱引力魔掌的物质,也许加速宇宙膨胀的暗能量算一种,但其实我们从未发现过这到底是一种什么物质,因为我们仅仅是观测到了类似的现象,却无法证明到底是哪种物质在个中起作用!

要回答这个问题,首先得搞明白两者之间的区别,在物理界,所有的物质之间的作用被划分为四种,分别是:强相互作用,弱相互作用,电磁相互作用,和引力相互作用!

下面这张图清楚的介绍了四种基本作用的之间的关系,从图中我们可以看出,电磁作用和引力作用虽然都是物体之间的相互吸引,但区别还是很大的,从相对强度上说,二者就相差了几十个数量级,而参与相互作用的基本粒子也不相同,引力靠的是引力子,而电磁作用靠的是光子和强子!

所以说,由于相互作用的机理不同,磁铁只能吸引铁等一些特殊的金属,而万有引力则存在于所有有质量的物体之间,这也是地球能够吸引其上面的所有物体!

简单说,磁铁产生的电磁力与万有引力是两种完全不同的力,产生的效果当然不同,也没有可比性!

下面尽量用通俗易懂的白话简单解释。

磁铁为什么会产生电磁力?我们都知道原子结构的外面是电子,电子的自旋产生磁矩,通常情况下,一般物体的磁矩方向杂乱无章,这样综合起来就不会有净磁矩,也可以理解为磁矩为零。

不过磁铁的磁矩排列就比较特殊,方向性更好,显得不那么杂乱无章,这时候就会产生电磁力,吸引带走磁性的物体,比如铁,钴,镍等,这三种物体的磁矩不像其他物体那样被中和掉!

而万有引力是一种完全不同的力,准确来说并不是一种力,而是时空的扭曲,造成了我们感受到的万有引力,物体只是沿着被扭曲的空间运动,而万事万物都可以对时空造成扭曲作用。

同时万有引力是宇宙四种基本作用力中最微弱的力,现实生活中我们都能体验到这一点,地球这么大质量的天体产生的引力也是相当微弱的(相对),比如你能轻松把一块石头扔向天空,想要在微观世界对抗强核力和弱核力是非常困难的!

不过万有引力的作用范围更大,理论上可以延伸到无限远,而其他三种自然力作用范围就很有限了,忒别是强核力和弱核力,只有在微观层面才起作用!

答:电磁力和万有引力是两种不同性质的力,注定了作用对象不同。

在物理学中,一切“力”都可以归为四大相互作用,在我们生活中遇到的所有真实的“力”,除了重力外,本质上都是电磁相互作用,比如摩擦力、拉力、弹力、压力等等。

电磁力

磁力本质上也是电磁相互作用,可以用麦克斯韦方程组描述,之所以磁铁能够吸引铁、钴、镍等金属,是因为这些物质属于铁磁性物质。

原理:

(1)我们知道,常见物质几乎都由原子组成;

(2)核外电子绕着原子核运动,于是运动电荷产生磁场,有些物质就会出现单个原子净磁矩不为零的情况;

(3)一般情况下,物质内部磁矩排列不规律,导致物质整体的磁矩为零;

(4)但是对于铁磁性物质,相邻原子之间会发生相互作用,然后许多相邻原子组成“磁畴”,每个磁畴从几微米到几毫米不等,就如一个一个的小磁针;

(5)这些大大小小的磁畴,在无外力作用下方向随机,整体不显磁性;一旦有外部磁场存在,这些磁畴就好像受到命令一般,磁矩偏向于同一方向,然后整体显磁性,被磁铁吸引;

(6)当外部磁场撤除后,部分磁畴的磁矩方向有可能无法还原,于是整体显现出微弱的磁性,于是我们说铁被磁化了;

(7)当铁磁性物质被加热后,分子的热运动变得剧烈,当热运动的动能大于相邻原子间的作用能时,铁磁性物质就会转变为顺磁性物质,此时对外部磁场的反应弱,表现为不再被磁铁吸引,这个临界温度称之为“居里点”;

比如家里电饭锅的底部,就有一块铁磁性物质,居里点一般为103℃,当锅里的水烧干后,锅内温度上升到103℃,该物质不再被电磁铁吸引产生动作,从而断开加热电源。

万有引力

在经典力学中,万有引力的大小,取决于物质的距离和质量,就是大名鼎鼎的万有引力定律,也说明有质量的物质都会产生引力。

在磁场中如果没有磁矩会怎么样

在磁场中如果没有磁矩会怎么样,物质由原子构成,而原子是由原子核和电子组成的。在原子中,电子因绕原子核运动而具有轨道磁矩;电子因自旋具有自旋磁矩,原子的磁矩主要来源于电子的轨道磁矩和自旋磁矩,这是一切物质磁性的来源。(原子核的磁矩仅是电子磁矩的1/1836.5,因此原子核磁矩一般被忽略)磁矩是一个有方向的矢量。原子中电子的自旋方式分为上下两种,在大多数物质中,具有向上自旋和向下自旋的电子数目一样多,他们产生的磁矩会相互抵消,整个原子对外没有磁性。只有少数物质原子内部的电子在不同自旋方向上的数量不一样,这样,在自旋相反的电子磁矩相互抵消后,还剩余一部分电子的自旋磁矩内有被抵消,整个原子具有总的磁矩。单一原子的磁矩取决于原子结构,即电子的排布和数量,元素周期表中所有元素的原子都有自己的磁矩。

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