「
磁学 」、「
磁性 じせい 」
重定 しげさだ 向 むかい 至 いたる 此。
磁石 じしゃく 會 かい 吸引 きゅういん 鐵 てつ 釘 くぎ 的 てき 性 せい 质称为磁性 せい 。
磁 (英語 えいご :magnetism )是 ぜ 一种物理现象;磁学 (magnetics)是 ぜ 研究 けんきゅう 磁现象 ぞう 的 てき 一 いち 个物理 ぶつり 学 がく 分 ぶん 支 ささえ ;磁性 じせい (magnetic property,magnetism)在 ざい 广义上 じょう ,是 ぜ 物 もの 质和 わ 磁场 相互 そうご 作用 さよう 的 てき 性 せい 质;磁性 じせい 在 ざい 狭 せま 义上,则是针对物質 ぶっしつ 本身 ほんみ 響 ひびき 應 おう 磁場 じば 作用 さよう 的 てき 磁学性 せい 质。物 もの 质的磁性 じせい 决定于自身 じしん 原子 げんし 磁矩 的 てき 大小 だいしょう 及排列方向 れつほうこう 。
磁性 じせい 表 ひょう 现在順 じゅん 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 或 ある 铁磁性 せい 物質 ぶっしつ (如铁钉)會 かい 趨向 すうこう 於朝著 ちょ 磁場 じば 較強的 てき 區域 くいき 移動 いどう ,即 そく 被 ひ 磁場 じば 吸引 きゅういん ;反 はん 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 則 そく 會 かい 趨向 すうこう 於朝著 ちょ 磁場 じば 較弱的 てき 區域 くいき 移動 いどう ,即 そく 被 ひ 磁場 じば 排斥 はいせき ;還 かえ 有 ゆう 一 いち 些物質 ぶっしつ (如自 じ 旋玻璃 はり 、反 はん 鐵 てつ 磁性 じせい 等 ひとし )會 かい 與 あずか 磁場 じば 有 ゆう 更 さら 複雜 ふくざつ 的 てき 關係 かんけい 。
依 よ 照 あきら 溫度 おんど 、壓力 あつりょく 等 とう 參 さん 數 すう 的 てき 不同 ふどう ,物質 ぶっしつ 會 かい 顯示 けんじ 出 で 不同 ふどう 的 てき 磁性 じせい 。表 おもて 现出磁性 じせい 的 まと 物 ぶつ 质通称 つうしょう 为磁体 ,原 はら 来 らい 不 ふ 具有 ぐゆう 磁性 じせい 的 てき 物 ぶつ 质获得 とく 磁性 じせい 的 てき 过程称 しょう 为磁化 じか ,反 たん 之 の 称 たたえ 为退 すさ 磁 。磁鐵本身 ほんみ 會 かい 產 さん 生 せい 磁場 じば ,但 ただし 本 ほん 质上 うえ 磁场是 ぜ 由 ゆかり 电荷 运动產 さん 生 せい ,如磁铁内部 ぶ 未配 みはい 對 たい 电子 的 てき 自 じ 旋 ,会 かい 产生磁场,当 とう 这些磁场的 てき 方向 ほうこう 一 いち 致时,宏 ひろし 观上就表现为磁性 じせい [ 1] [ 2] 。
泰 たい 勒斯
公 おおやけ 元 もと 前 まえ 六世紀希臘哲學家泰 たい 勒斯是 これ 最早 もはや 描述磁石 じしゃく 的 てき 磁性 じせい 的 てき 幾 いく 位 い 學者 がくしゃ 之 の 一 いち 。[ 3] 古希 こき 臘人認 みとめ 為 ため ,泰 たい 勒斯最 さい 先發 せんぱつ 現 げん 磁石 じしゃく 吸引 きゅういん 鐵 てつ 物質 ぶっしつ 與 あずか 其它磁石 じしゃく 的 てき 性質 せいしつ 。[ 4] 磁的英文 えいぶん 術語 じゅつご 「magnetism 」傳說 でんせつ 是 ぜ 因 いん 最早 もはや 在 ざい 希 まれ 臘發現 はつげん 磁石 じしゃく 的 てき 地方 ちほう 麥 むぎ 格 かく 尼 あま 西 にし 亞 あ (Magnesia )而命名 めいめい 。[ 5] [ 6]
在 ざい 中國 ちゅうごく ,磁性 じせい 最早 もはや 出現 しゅつげん 於公元 もと 前 まえ 4世紀 せいき 編 へん 寫 うつし 的 てき 書 しょ 《鬼 おに 谷子 たにこ 》:「其察言 げん 也,不 ふ 失 しつ 若 わか 磁石 じしゃく 之 の 取 と 鍼,舌 した 之 の 取 と 燔骨」。[ 7] 察析這人的 てき 言 げん 詞 し 話 はなし 語 ご ,就好像 ぞう 用 よう 磁石 じしゃく 吸取 すいと 鐵 てつ 針 はり ,又 また 好 こう 像 ぞう 用 よう 舌尖 ぜっせん 探 さがせ 取 ど 炙 あぶ 肉 にく 中 ちゅう 的 てき 骨 ほね 頭 あたま ,絕對 ぜったい 不能 ふのう 有 ゆう 所 しょ 差 さ 失 しつ 。[ 8] 公 おおやけ 元 もと 一 いち 世紀 せいき ,即 そく 東 ひがし 汉時期 じき ,王 おう 充 たかし 在 ざい 《論 ろん 衡 》中 ちゅう 記載 きさい :「頓 ひたすら 牟掇芥 あくた ,磁石 じしゃく 引針」,頓 ひたすら 牟即琥珀 こはく ,摩擦 まさつ 後 ご 的 てき 琥珀 こはく 能 のう 吸引 きゅういん 草 くさ 芥 あくた ,而磁石 せき 能 のう 吸引 きゅういん 鐵 てつ 針 はり 。[ 9]
沈括
公 おおやけ 元 もと 1086-1093年 ねん ,北 きた 宋 そう 科學 かがく 家 か 沈括 在 ざい 《夢 ゆめ 溪 けい 筆談 ひつだん 》裏 うら 描述了 りょう 指南 しなん 針 はり 的 てき 製作 せいさく 與 あずか 使用 しよう 方法 ほうほう 。由 よし 於這方法 ほうほう 引入了 りょう 天文學 てんもんがく 的 てき 真 ま 北 きた 的 てき 概念 がいねん ,航行 こうこう 的 てき 準 じゅん 確度 かくど 得 とく 以大大 だい 改善 かいぜん 。[ 10]
公 おおやけ 元 もと 1119年 ねん ,北 きた 宋 そう 朱 しゅ 彧在 ざい 《萍洲可 か 谈 》裏 うら 記述 きじゅつ :「舟 ふね 师识地理 ちり ,夜 よる 则观星 ぼし ,昼 ひる 则观日 び ,阴晦观指南 しなん 针」。這是航海 こうかい 史 し 最早 もはや 的 てき 關 せき 於使用 しよう 指南 しなん 針 はり 航海 こうかい 的 てき 紀 き 錄 ろく [ 11] 。
美國 びくに 天文學 てんもんがく 者 しゃ 約 やく 翰·卡森(John Carlson)在中 ざいちゅう 美 び 洲 しゅう 奧 おく 爾 しか 梅 うめ 克 かつ 文明 ぶんめい 發現 はつげん 的 てき 赤 あか 鐵 てつ 礦古物 ふるもの ,卡森認 みとめ 為 ため ,早 はや 於公元 もと 前 まえ 1000年 ねん ,奧 おく 爾 しか 梅 うめ 克人 かつと 有 ゆう 可能 かのう 已 やめ 經 けい 發明 はつめい 與 あずか 使用 しよう 地 ち 磁磁石 せき 羅 ら 盤 ばん 。[ 12] [ 13] 假 かり 若 わか 這建議 けんぎ 為 ため 正確 せいかく ,這比中國 ちゅうごく 的 てき 類似 るいじ 發現 はつげん 早 さ 了 りょう 1,000年 ねん 以上 いじょう 。卡森推測 すいそく 奧 おく 爾 しか 梅 うめ 克 かつ 可能 かのう 使用 しよう 這類古物 ふるもの 於占 うらない 星 ぼし 或 ある 推卜用途 ようと ,或 ある 找到寺 てら 廟 びょう 、住 じゅう 家 か 或 ある 墳墓 ふんぼ 的 てき 取 と 向 こう 。
在 ざい 歐 おう 洲 しゅう ,1187年 ねん ,亞 あ 歷 れき 山大 やまだい ·內侃最 さい 先 さき 寫 うつし 出 で 羅 ら 盤 ばん 的 てき 製作 せいさく 與 あずか 導 しるべ 航 こう 用途 ようと 。1269年 ねん ,法 ほう 國學 こくがく 者 しゃ 皮 かわ 埃 ほこり ·德 とく 馬立 うまたて 克 かつ 寫 うつし 成 なり 《磁石 じしゃく 書 しょ 》(Epistola de magnete )。這是第 だい 一本尚存的描述磁石性質的著作。[ 14] 德 とく 馬立 うまたて 克 かつ 仔細 しさい 標 しめぎ 明 あきら 了 りょう 鐵 てつ 針 はり 在 ざい 塊 かたまり 型 がた 磁石 じしゃく 附近 ふきん 各個 かっこ 位置 いち 的 てき 取 と 向 こう ,從 したがえ 這些記號 きごう ,又 また 描繪出 で 很多條 じょう 磁場 じば 線 せん 。他 た 發現 はつげん 這些磁場 じば 線 せん 相 しょう 會 かい 於磁石 せき 的 てき 相反 あいはん 兩 りょう 端 はし 位置 いち ,就好像 ぞう 地球 ちきゅう 的 てき 經線 けいせん 相 そう 會 かい 於南極 なんきょく 與 あずか 北極 ほっきょく 。因 よし 此,他稱 たしょう 這兩位置 いち 為 ため 「磁極 じきょく 」[ 15] 。1282年 ねん ,葉 は 門 もん 物理 ぶつり 學者 がくしゃ 阿 おもね -亞希 あき 拉 ひしげ 論述 ろんじゅつ 磁石 じしゃく 與 あずか 乾 いぬい 羅 ら 盤 ばん 的 てき 性質 せいしつ 。[ 16]
1600年 ねん ,英國 えいこく 醫 い 生 せい 威 い 廉 かど ·吉 きち 爾 なんじ 伯 はく 特 とく 發表 はっぴょう 了 りょう 著作 ちょさく 《論 ろん 磁石 じしゃく 》(De Magnete )。在 ざい 這篇著作 ちょさく 裏 うら ,他 た 設計 せっけい 出 で 一 いち 種 しゅ 模型 もけい ,稱 しょう 為 ため 「小 しょう 地球 ちきゅう 」。他用 たよう 這模型 がた 來 らい 描述他 た 的 てき 種種 しゅじゅ 實驗 じっけん 。從 したがえ 這些實驗 じっけん ,他 た 推論 すいろん 地球 ちきゅう 具有 ぐゆう 磁性 じせい ,因 いん 此,指南 しなん 針 はり 的 てき 磁北極 きょく 會 かい 指向 しこう 北方 ほっぽう (在 ざい 此之前 まえ ,很多學者 がくしゃ 認 みとめ 為 ため 是 ぜ 北極星 ほっきょくせい 或 ある 位 くらい 於北極 ほっきょく 的 てき 一個巨大磁島吸引著磁北極)。
1820年 ねん ,由 ゆかり 於哥本哈根大學 だいがく 物理 ぶつり 教授 きょうじゅ 漢 かん 斯·奧 おく 斯特的 てき 貢獻 こうけん ,物理 ぶつり 學者 がくしゃ 開始 かいし 瞭 あきら 解 かい 電 でん 與 あずか 磁之間 あいだ 的 てき 關係 かんけい 。奧 おく 斯特發現 はつげん 載 の 流 りゅう 導線 どうせん 的 てき 電流 でんりゅう 會 かい 施 ほどこせ 加 か 作用 さよう 力 りょく 於磁針 はり ,使 つかい 磁針 じしん 偏 へん 轉 てん 指向 しこう 。這跨時代 じだい 的 てき 實驗 じっけん 知名 ちめい 為 ため 「奧 おく 斯特實驗 じっけん 」。稍 やや 後 ご ,在 ざい 這新聞抵達 たち 法 ほう 國 こく 科學 かがく 院 いん 僅僅 きんきん 一周 いっしゅう 之 これ 後 ご ,安德 あんとく 烈 れつ -瑪麗·安 やす 培 つちかえ 成功 せいこう 地 ち 做實驗 じっけん 顯示 けんじ ,假 かり 若 わか 所載 しょさい 電流 でんりゅう 的 てき 流 りゅう 向 むこう 相 しょう 同 どう ,則 のり 兩 りょう 條 じょう 平行 へいこう 的 てき 載 の 流 りゅう 導線 どうせん 會 かい 互相吸引 きゅういん ;否 ひ 則 そく ,假 かり 若 わか 流 りゅう 向 こう 相反 あいはん ,則 のり 會 かい 互相排斥 はいせき 。緊接著 ちょ ,法 ほう 國 こく 物理 ぶつり 學 がく 家 か 讓 ゆずる -巴 ともえ 蒂斯特 とく ·必歐和 わ 菲利克 かつ 斯·沙 すな 伐 き 於10月 がつ 共同 きょうどう 發表 はっぴょう 了 りょう 必歐-沙 すな 伐 き 定律 ていりつ ;這定律 ていりつ 能 のう 夠正確 かく 地 ち 計 けい 算出 さんしゅつ 在 ざい 載 の 流 りゅう 導線 どうせん 四 よん 周 しゅう 的 てき 磁場 じば 。
1825年 ねん ,安 やす 培 つちかえ 又 また 發表 はっぴょう 了 りょう 安 やす 培 つちかえ 定律 ていりつ 。這定律 ていりつ 也能夠描述 じゅつ 載 の 流 りゅう 導線 どうせん 產 さん 生 せい 的 てき 磁場 じば 。更 さら 重要 じゅうよう 的 てき ,這定律 ていりつ 幫助建立 こんりゅう 整 せい 個 こ 電磁 でんじ 理論 りろん 的 てき 基礎 きそ 。於1831年 ねん ,麥 むぎ 可 か ·法 ほう 拉 ひしげ 第 だい 發現 はつげん ,時 じ 變 へん 磁場 じば 會 かい 生成 せいせい 電場 でんじょう 。這實驗 じっけん 結果 けっか 展示 てんじ 出 で 電 でん 與 あずか 磁之間 あいだ 更 さら 密 みつ 切 きり 的 てき 關係 かんけい 。他 た 又 また 發明 はつめい 了 りょう 发电机 つくえ 和 わ 电动机 つくえ 。
從 したがえ 1861年 ねん 到 いた 1865之 これ 間 あいだ ,詹姆斯·馬 うま 克 かつ 士 し 威 たけし 將 しょう 先 さき 前 ぜん 這些雜 ざつ 亂 みだれ 無 む 章 あきら 的 てき 方程式 ほうていしき 加 か 以整合 せいごう ,給 きゅう 出 で 了 りょう 馬 うま 克 かつ 士 し 威 い 方 かた 程 ほど 組 ぐみ 。至 いたり 此,馬 うま 克 かつ 士 し 威 い 統一 とういつ 了 りょう 電 でん 學 がく 、磁學、光學 こうがく 理論 りろん 。
1888年 ねん ,美國 びくに 機械 きかい 工程 こうてい 師 し 奥 おく 柏 かしわ 林 りん ·史 し 密 みつ 斯 於雜誌 し 《電 でん 世界 せかい 》(Electric World )上 じょう 發表 はっぴょう 文章 ぶんしょう ,首 しゅ 次 じ 闡述了 りょう 磁性 じせい 記錄 きろく 儀 ぎ 器 き 。不 ふ 久之 ひさゆき 後 ご ,於1898年 ねん ,第 だい 一個磁性記錄儀器真正誕生——這是現代 げんだい 硬 かた 碟和 かず 其他種 しゅ 磁存儲 もうか 技術 ぎじゅつ 的 てき 鼻祖 びそ 。[ 17]
1895年 ねん ,皮 かわ 埃 ほこり 爾 なんじ ·居 きょ 里 さと 在 ざい 他 た 的 てき 博士 はかせ 論文 ろんぶん 裡 うら 發表 はっぴょう 了 りょう 關 せき 於磁性 せい 物質 ぶっしつ 的 てき 研究 けんきゅう 。他 た 發現 はつげん 了 りょう 溫度 おんど 對 たい 於順磁性 じせい 的 てき 效 こう 應 おう ,今 こん 稱 しょう 為 ため 居 きょ 里 さと 定律 ていりつ 。他 た 又 また 發現 はつげん 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 的 てき 相變 あいかわ 會 かい 顯示 けんじ 出 で 臨界 りんかい 溫度 おんど ,即 そく 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 失 しつ 去 さ 其鐵磁性 じせい 的 てき 溫度 おんど ,今 こん 稱 しょう 為 ため 居 きょ 里 さと 溫度 おんど 。
1905年 ねん ,阿 おもね 爾 しか 伯 はく 特 とく ·愛 あい 因 いん 斯坦在 ざい 他 た 的 てき 論文 ろんぶん 裡 うら 表明 ひょうめい ,電場 でんじょう 和 わ 磁場 じば 是 ぜ 處 しょ 於不同 どう 參考 さんこう 系 けい 的 てき 觀察 かんさつ 者 しゃ 所 しょ 觀 かん 察到的 てき 同樣 どうよう 現象 げんしょう 。詳 しょう 盡 つき 細 ぼそ 節 ふし ,請參閱條目 め 移動 いどう 中 ちゅう 的 てき 磁鐵與 あずか 導體 どうたい 問題 もんだい 。
从20世 せい 纪至今 いま ,磁存储技术迅速 そく 发展,巨 きょ 磁阻 现象和 わ 垂直 すいちょく 写 うつし 入 いれ 技 わざ 术 仍是目前 もくぜん 磁学领域的 てき 最 さい 尖端 せんたん 课题。
追 つい 根 ね 究 きわむ 柢,磁有兩 りょう 種 たね 源 げん 頭 あたま :
電流 でんりゅう 是 ぜ 一 いち 群 ぐん 移動 いどう 的 てき 電荷 でんか 。電流 でんりゅう 或 ある 移動 いどう 的 てき 電荷 でんか ,會 かい 在 ざい 周圍 しゅうい 產 さん 生 せい 磁場 じば 。
很多種 しゅ 粒子 りゅうし 具有 ぐゆう 內秉的 てき 磁矩──自 じ 旋磁矩 のり 。這些磁矩,會 かい 在 ざい 四 よん 週 しゅう 產 さん 生 せい 磁場 じば 。
對 たい 於磁性 せい 物質 ぶっしつ ,磁極 じきょく 化 か 的 てき 主要 しゅよう 源 げん 頭 あたま 是 ぜ 以原子核 げんしかく 為 ため 中心 ちゅうしん 的 てき 電子 でんし 軌域運動 うんどう ,和 かず 電子 でんし 的 てき 內秉磁矩(請參閱條目 め 電子 でんし 磁偶極 ごく 矩 のり )。與 あずか 這些源 げん 頭 あたま 相 しょう 比 ひ ,核 かく 子 こ 的 てき 核 かく 子 こ 磁矩顯 あらわ 得 とく 很微弱 じゃく ,強度 きょうど 是 ぜ 電子 でんし 磁矩的 てき 幾 いく 千 せん 分 ふん 之 の 一 いち 。當 とう 做一般 いっぱん 運算 うんざん 時 じ ,可 か 以忽略 りゃく 核 かく 子 こ 磁矩。但 ただし 是 ぜ ,核 かく 子 こ 磁矩在 ざい 某 ぼう 些領域 りょういき 很有用途 ようと ,例 れい 如,核 かく 磁共振 きょうしん 、核 かく 磁共振 きょうしん 成 なり 像 ぞう 。
通常 つうじょう 而言,在 ざい 物質 ぶっしつ 內部超 ちょう 多數 たすう 量的 りょうてき 電子 でんし ,它們各自 かくじ 的 てき 磁矩(軌域磁矩和 わ 內禀磁矩)會 かい 互相抵銷。這是因 いん 為 ため 兩 りょう 種 たね 機 き 制 せい :一種 いっしゅ 機 き 制 せい 是 ぜ 遵守 じゅんしゅ 包 つつみ 立 りつ 不 ふ 相 あい 容 よう 原理 げんり 的 てき 後 ご 果 はて ,匹 ひき 配 はい 成 なり 對 たい 的 てき 電子 でんし 都 と 具有 ぐゆう 彼此 ひし 方向 ほうこう 相反 あいはん 的 てき 內秉磁矩;另一種機制是電子趨向於填滿次 じ 殼 から 層 そう ,達成 たっせい 淨 きよし 軌域運動 うんどう 為 ため 零 れい 。對 たい 於這兩 りょう 種 たね 機 き 制 せい ,電子 でんし 排列 はいれつ 會 かい 使 し 得 とく 每 ごと 一個電子的磁矩被完全抵銷。當然 とうぜん ,不 ふ 是 ぜ 每 ごと 一種物質都具有這麼理想的屬性,但 ただし 甚至當 とう 電子 でんし 組 ぐみ 態 たい 仍有尚 なお 未配 みはい 對 たい 的 てき 電子 でんし 或 ある 尚 なお 未 み 填 はま 滿 まん 的 まと 次 じ 殼 から 層 そう ,通常 つうじょう ,在 ざい 物質 ぶっしつ 內部的 てき 各個 かっこ 電子 でんし ,會 かい 貢獻 こうけん 出 で 隨 ずい 機 き 方向 ほうこう 的 てき 磁矩,結果 けっか 是 ぜ 這些物質 ぶっしつ 不 ふ 具有 ぐゆう 磁性 じせい 。
但 ただし 是 ぜ ,有 ゆう 時候 じこう ,或 ある 許 もと 是 ぜ 自發 じはつ 性 せい 效 こう 應 おう ,或 ある 許 もと 是 ぜ 由 よし 於外磁場 じば 的 てき 施 ほどこせ 加 か ,物質 ぶっしつ 內的電子 でんし 磁矩會 かい 整齊 せいせい 地 ち 排列 はいれつ 起 おこり 來 らい 。由 よし 於這動作 どうさ ,很可能會 のうかい 造成 ぞうせい 強烈 きょうれつ 的 てき 淨 きよし 磁矩與 あずか 淨 きよし 磁場 じば 。
由 よし 於前面 めん 表 ひょう 述 じゅつ 的 てき 原因 げんいん ,物質 ぶっしつ 的 てき 磁行為 こうい 與 あずか 其結構有關 せき ,特別 とくべつ 是 ぜ 其電子 でんし 組 ぐみ 態 たい 。在 ざい 高溫 こうおん 狀況 じょうきょう ,隨 ずい 機 き 的 てき 熱 ねつ 運動 うんどう 會 かい 使 し 得 とく 電子 でんし 磁矩的 てき 整齊 せいせい 排列 はいれつ 更 さら 加 か 困難 こんなん 。
磁学和 わ 电学 有 ゆう 着 ぎ 直接的 ちょくせつてき 联系,合 ごう 并称为电磁学 がく 。电磁学 がく 是 ぜ 研究 けんきゅう 電 でん 与 あずか 磁彼此 ひし 之 の 間 あいだ 相互 そうご 關係 かんけい 的 てき 一門 いちもん 學科 がっか 。静 せい 磁学是 ぜ 电磁学 がく 的 てき 一 いち 个分支 ささえ ,研究 けんきゅう 稳定磁場 じば 下 か 的 てき 性 せい 质。微 ほろ 磁學是 ぜ 研究 けんきゅう 介 かい 觀 かん 尺度 しゃくど 下 か 鐵 てつ 磁體的 てき 磁化 じか 過程 かてい 。磁化 じか 学 がく 是 ぜ 研究 けんきゅう 化學 かがく 物質 ぶっしつ 與 あずか 電磁 でんじ 场的 てき 關係 かんけい 。
磁学的 てき 物理 ぶつり 量 りょう 及其单位换算
磁学量 りょう 名称 めいしょう
SI符号 ふごう 和 わ 单位
CGS符号 ふごう 和 わ 单位
单位换算
磁通量 りょう
Φ ふぁい
韦伯
Wb
Φ ふぁい
麦 むぎ 克 かつ 斯韦
Mx
1Mx=10-8 Wb
磁感应强度 きょうど
B
特 とく 斯拉
T
B
高 こう 斯
Gs
1Gs=10-4 T
磁场强度 きょうど
H
安 やす /米 べい
A/m
H
奥 おく 斯特
Oe
1Oe=103 /4π ぱい A/m
磁化 じか 强度 きょうど
M
安 やす /米 べい
A/m
M
高 こう 斯
Gs
1Gs=103 A/m
磁极化 か 强度 きょうど
J
特 とく 斯拉
T
4π ぱい M
高 こう 斯
Gs
1Gs=10-4 T
磁能积
BH
焦 こげ /米 べい 3
J/m3
BH
高 こう •奥 おく
GOe
1MGOe=102 /4π ぱい kJ/m3
真空 しんくう 磁导率 りつ
μ みゅー 0
4π ぱい •10-7 H/m
-
1
-
各種 かくしゅ 不同 ふどう 磁性 じせい 的 てき 級 きゅう 列 れつ 。[ 18]
抗 こう 磁性 じせい 是 ぜ 物質 ぶっしつ 抗拒 こうきょ 外 がい 磁場 じば 的 てき 趨向 すうこう ,因 いん 此,會 かい 被 ひ 磁場 じば 排斥 はいせき 。所有 しょゆう 物質 ぶっしつ 都 と 具有 ぐゆう 抗 こう 磁性 じせい 。可 か 是 ぜ ,對 たい 於具有 ぐゆう 順 じゅん 磁性 じせい 的 てき 物質 ぶっしつ ,順 じゅん 磁性 じせい 通常 つうじょう 比較 ひかく 顯著 けんちょ ,遮 さえぎ 掩了抗 こう 磁性 じせい 。[ 19] 只 ただ 有 ゆう 純 じゅん 抗 こう 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 才能 さいのう 明 あかり 顯 あらわ 地 ち 被 ひ 觀測 かんそく 到 いた 抗 こう 磁性 じせい 。例 れい 如,惰性 だせい 氣體 きたい 元素 げんそ 和 わ 貴金屬 ききんぞく 元素 げんそ (金 きむ 、銀 ぎん 、銅 どう 等 ひとし 等 とう )都 と 具有 ぐゆう 顯著 けんちょ 的 てき 抗 こう 磁性 じせい 。[ 6] 當 とう 外 そと 磁場 じば 存在 そんざい 時 じ ,抗 こう 磁性 じせい 才 ざい 會 かい 表現 ひょうげん 出來 でき 。假設 かせつ 外 がい 磁場 じば 被 ひ 撤除,則 のり 抗 こう 磁性 じせい 也會遁隱形跡 けいせき 。
在 ざい 具有 ぐゆう 抗 こう 磁性 じせい 的 てき 物質 ぶっしつ 裏 うら ,所有 しょゆう 電子 でんし 都 と 已 やめ 成 なり 對 たい ,內秉電子 でんし 磁矩不能 ふのう 集 しゅう 成宏 しげひろ 觀 かん 效 こう 應 おう 。抗 こう 磁性 じせい 的 てき 機 き 制 せい 是 ぜ 電子 でんし 軌域運動 うんどう ,用 よう 經典 きょうてん 物理 ぶつり 理論 りろん 解釋 かいしゃく 如下:[ 20]
由 よし 於外磁場 じば 的 てき 作用 さよう ,環 たまき 繞 にょう 著 ちょ 原子核 げんしかく 的 てき 電子 でんし ,其軌域 いき 運動 うんどう 產 さん 生 せい 的 てき 磁矩會 かい 做拉 ひしげ 莫爾進 しん 動 どう ,從 したがえ 而產生 せい 額 がく 外電 がいでん 流 りゅう 與 あずか 伴 とも 隨 ずい 的 てき 額 がく 外 がい 磁矩。這額外 がい 磁矩與 あずか 外 そと 磁場 じば 呈 てい 相反 あいはん 方向 ほうこう ,抗拒 こうきょ 外 がい 磁場 じば 的 てき 作用 さよう 。由 よし 這機制 せい 所帶 じょたい 來 らい 的 てき 磁化 じか 率 りつ 與 あずか 溫度 おんど 無關 むせき ,以方程式 ほうていしき 表 ひょう 達 たち 為 ため
χ かい
=
−
μ みゅー
0
N
Z
e
2
6
m
⟨
r
2
⟩
{\displaystyle \chi =-\ {\frac {\mu _{0}NZe^{2}}{6m}}\langle r^{2}\rangle }
;
其中,
μ みゅー
0
{\displaystyle \mu _{0}}
是 これ 磁常數 すう ,
N
{\displaystyle N}
是 ぜ 原子 げんし 數量 すうりょう 密度 みつど ,
Z
{\displaystyle Z}
是 これ 原子 げんし 序 じょ ,
B
{\displaystyle B}
是 ぜ 磁場 じば ,
m
{\displaystyle m}
是 ぜ 電子 でんし 質量 しつりょう ,
r
{\displaystyle r}
是 ぜ 軌道 きどう 半徑 はんけい 。
⟨
r
2
⟩
{\displaystyle \langle r^{2}\rangle }
是 これ
r
2
{\displaystyle r^{2}}
的 てき 量子力學 りょうしりきがく 平均 へいきん 值。
特別 とくべつ 注意 ちゅうい ,這解釋 かいしゃく 只 ただ 能 のう 用 よう 來 らい 啟發 けいはつ 思考 しこう 。正確 せいかく 的 てき 解釋 かいしゃく 需要 じゅよう 依賴 いらい 量子力學 りょうしりきがく 。
對 たい 於順磁性 じせい 物質 ぶっしつ 、鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 、反 はん 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ ,磁化 じか 率 りつ 與 あずか 溫度 おんど 之 の 間 あいだ 的 てき 理論 りろん 關係 かんけい 。[ 20]
鹼金屬 きんぞく 元素 げんそ 和 わ 除 じょ 了 りょう 鐵 てつ 、鈷 、鎳 以外 いがい 的 てき 過渡 かと 元素 げんそ 都 と 具有 ぐゆう 順 じゅん 磁性 じせい 。[ 6] 在 ざい 順 じゅん 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 內部,由 ゆかり 於原子 げんし 軌域或 ある 分子 ぶんし 軌域只 ただ 含有 がんゆう 奇 き 數 すう 個 こ 電子 でんし ,會 かい 存在 そんざい 有 ゆう 很多未配 みはい 對 たい 電子 でんし 。遵守 じゅんしゅ 包 つつみ 立 りつ 不 ふ 相 あい 容 よう 原理 げんり ,任 にん 何 なん 配 はい 對 たい 電子 でんし 的 てき 自 じ 旋,其磁矩 のり 的 てき 方向 ほうこう 都 と 必需 ひつじゅ 彼此 ひし 相反 あいはん 。未配 みはい 對 たい 電子 でんし 可 か 以自由 じゆう 地 ち 將 はた 磁矩指向 しこう 任意 にんい 方向 ほうこう 。當 とう 施 ほどこせ 加 か 外 がい 磁場 じば 時 じ ,這些未配 みはい 對 たい 電子 でんし 的 てき 磁矩趨於與外 がい 磁場 じば 呈 てい 相 しょう 同 どう 方向 ほうこう ,從 したがえ 而使磁場 じば 更 さら 加 か 強烈 きょうれつ 。假設 かせつ 外 がい 磁場 じば 被 ひ 撤除,則 のり 順 じゅん 磁性 じせい 也會消失 しょうしつ 無 む 蹤。
一般 いっぱん 而言,除 じょ 了 りょう 金屬 きんぞく 物質 ぶっしつ 以外 いがい ,[ 6] 順 じゅん 磁性 じせい 與 あずか 溫度 おんど 相關 そうかん 。由 よし 於熱騷動 そうどう (thermal agitation )造成 ぞうせい 的 てき 碰撞會 かい 影響 えいきょう 磁矩整齊 せいせい 排列 はいれつ ,溫度 おんど 越高 こしたか ,順 じゅん 磁性 じせい 越 えつ 微弱 びじゃく ;溫度 おんど 越 こし 低 てい ,順 じゅん 磁性 じせい 越 えつ 強烈 きょうれつ 。
在 ざい 低 てい 磁場 じば ,足 そく 夠高溫 こうおん 的 てき 狀況 じょうきょう ,[ 註 1] 根據 こんきょ 居 きょ 里 さと 定律 ていりつ ,磁化 じか 率 りつ
χ かい
{\displaystyle \chi }
與 あずか 絕對溫度 ぜったいおんど
T
{\displaystyle T}
的 てき 關係 かんけい 式 しき 為 ため [ 20]
χ かい
=
C
/
T
{\displaystyle \chi =C/T}
;
其中,
C
{\displaystyle C}
是 ぜ 依 よ 不 ふ 同 どう 物質 ぶっしつ 而定的 てき 居 きょ 里 さと 常數 じょうすう 。
磁化 じか 強度 きょうど (豎軸)與 あずか H場 じょう (橫 よこ 軸 じく )之 の 間 あいだ 的 てき 磁滯迴路關係 かんけい 。
在 ざい 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 內部,如同順 じゅん 磁性 じせい 物質 ぶっしつ ,有 ゆう 很多未配 みはい 對 たい 電子 でんし 。由 よし 於交換 こうかん 作用 さよう (exchange interaction ),這些電子 でんし 的 てき 自 じ 旋趨於與相 しょう 鄰未配 みはい 對 たい 電子 でんし 的 てき 自 じ 旋呈相 しょう 同 どう 方向 ほうこう 。由 よし 於鐵磁性 じせい 物質 ぶっしつ 內部又 また 分 ぶん 為 ため 很多磁疇 ,雖然磁疇內部所有 しょゆう 電子 でんし 的 てき 自 じ 旋會單向 たんこう 排列 はいれつ ,造成 ぞうせい 「飽合磁矩」,磁疇 與 あずか 磁疇之 の 間 あいだ ,磁矩的 てき 方向 ほうこう 與 あずか 大小 だいしょう 都 と 不 ふ 相 あい 同 どう 。所以 ゆえん ,未 み 被 ひ 磁化 じか 的 てき 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ ,其淨磁矩與 あずか 磁化 じか 向 こう 量 りょう 都 と 等 とう 於零。
假設 かせつ 施 ほどこせ 加 か 外 がい 磁場 じば ,這些磁疇的 てき 磁矩還 かえ 趨於與外 がい 磁場 じば 呈 てい 相 しょう 同 どう 方向 ほうこう ,從 したがえ 而形成 けいせい 有 ゆう 可能 かのう 相當 そうとう 強烈 きょうれつ 的 てき 磁化 じか 向 こう 量 りょう 與 あずか 其感應 おう 磁場 じば 。 隨 ずい 著 ちょ 外 がい 磁場 じば 的 てき 增 ぞう 高 だか ,磁化 じか 強度 きょうど 也會增 ぞう 高 だか ,直 ちょく 到 いた 「飽和 ほうわ 點 てん 」,淨 きよし 磁矩等 とう 於飽合 あい 磁矩。這時,再 さい 增 ぞう 高 だか 外 がい 磁場 じば 也不會 かい 改變 かいへん 磁化 じか 強度 きょうど 。假設 かせつ ,現在 げんざい 減 げん 弱 じゃく 外 がい 磁場 じば ,磁化 じか 強度 きょうど 也會跟著減 げん 弱 じゃく 。但 ただし 是 ぜ 不 ふ 會 かい 與 あずか 先 せん 前 まえ 對 たい 於同一外磁場的磁化強度相同。磁化 じか 強度 きょうど 與 あずか 外 そと 磁場 じば 的 てき 關係 かんけい 不 ふ 是 ぜ 一 いち 一 いち 對應 たいおう 關係 かんけい 。磁化 じか 強度 きょうど 比 ひ 外 がい 磁場 じば 的 てき 曲線 きょくせん 形成 けいせい 了 りょう 磁滯迴線 。
假設 かせつ 再 さい 到達 とうたつ 飽和 ほうわ 點 てん 後 ご ,撤除外 じょがい 磁場 じば ,則 のり 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 仍能保存 ほぞん 一 いち 些磁化 か 的 てき 狀態 じょうたい ,淨 きよし 磁矩與 あずか 磁化 じか 向 こう 量 りょう 不等 ふとう 於零。所以 ゆえん ,經過 けいか 磁化 じか 處理 しょり 後 ご 的 てき 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 具有 ぐゆう 「自發 じはつ 磁矩」。
每 まい 一種鐵磁性物質都具有自己獨特的居 きょ 里 さと 溫度 おんど 。假 かり 若 わか 溫度 おんど 高 だか 過 か 居 きょ 里 さと 溫度 おんど ,則 のり 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 會 かい 失 しつ 去 さ 自發 じはつ 磁矩,從 したがえ 有 ゆう 序 じょ 的 てき 「鐵 てつ 磁相」轉變 てんぺん 為 ため 無 む 序 じょ 的 てき 「順 じゅん 磁相」。這是因 いん 為 ため 熱 ねつ 力學 りきがく 的 てき 無 む 序 じょ 趨向 すうこう ,大 だい 大地 だいち 超過 ちょうか 了 りょう 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 降 くだ 低能 ていのう 量的 りょうてき 有 ゆう 序 じょ 趨向 すうこう 。根據 こんきょ 居 きょ 里 さと -外 そと 斯定律 ていりつ ,磁化 じか 率 りつ
χ かい
{\displaystyle \chi }
與 あずか 絕對溫度 ぜったいおんど
T
{\displaystyle T}
的 てき 關係 かんけい 式 しき 為 ため [ 20]
χ かい
=
C
/
(
T
−
T
c
)
{\displaystyle \chi =C/(T-T_{c})}
;
其中,
T
c
{\displaystyle T_{c}}
是 これ 居 きょ 里 さと 溫度 おんど (採用 さいよう 絕對溫度 ぜったいおんど 單位 たんい )。
假設 かせつ 溫度 おんど 低 てい 於居里 さと 溫度 おんど ,則 のり 根據 こんきょ 實驗 じっけん 得 え 到 いた 的 てき 經驗 けいけん 公式 こうしき ,
Δ でるた
M
(
T
)
/
M
0
=
β べーた
T
3
/
2
{\displaystyle \Delta M(T)/M_{0}=\beta T^{3/2}}
;
其中,
Δ でるた
M
(
T
)
=
M
(
T
)
−
M
0
{\displaystyle \Delta M(T)=M(T)-M_{0}}
是 ぜ 磁化 じか 強度 きょうど 差 さ ,
M
(
T
)
{\displaystyle M(T)}
與 あずか
M
0
{\displaystyle M_{0}}
是 ぜ 物質 ぶっしつ 分別 ふんべつ 在 ざい 絕對溫度 ぜったいおんど
T
{\displaystyle T}
與 あずか
0
K
{\displaystyle 0K}
的 てき 磁化 じか 強度 きょうど ,
β べーた
{\displaystyle \beta }
是 ぜ 依 よ 物質 ぶっしつ 而定的 てき 比例 ひれい 常數 じょうすう 。
這與布 ぬの 洛 らく 赫溫度 おんど 1.5次 じ 方 かた 定律 ていりつ (Bloch T3/2 law)的 てき 理論 りろん 結果 けっか 一致 いっち 。
鎳 、鐵 てつ 、鈷 、釓 與 あずか 它們的 てき 合金 ごうきん 、化合 かごう 物 ぶつ 等 ひとし 等 ひとし ,這些常見 つねみ 的 てき 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 很容易 ようい 做實驗 じっけん 顯示 けんじ 出 で 其鐵磁性 じせい 。
鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 內部的 てき 磁疇。磁化 じか 強度 きょうど 以帶箭 や 頭 あたま 綠色 みどりいろ 或 ある 黃色 おうしょく 直線 ちょくせん 表示 ひょうじ 。
不同 ふどう 種類 しゅるい 的 てき 磁疇:a)單獨 たんどく 磁疇。b)兩個 りゃんこ 異 い 向 こう 磁疇。c)多 た 個 こ 磁疇,最小 さいしょう 能 のう 量 りょう 態 たい 。磁疇所 しょ 生成 せいせい 的 てき 磁場 じば 以帶箭 や 頭 あたま 細 ほそ 曲線 きょくせん 表示 ひょうじ 。磁化 じか 強度 きょうど 以帶箭 や 頭 あたま 粗 そ 直線 ちょくせん 表示 ひょうじ 。
外 そと 磁場 じば 作用 さよう 於磁疇所產 しょさん 生 せい 的 てき 效 こう 應 おう 。外 そと 磁場 じば 以帶箭 や 頭 あたま 粗 そ 直線 ちょくせん 表示 ひょうじ 。磁化 じか 強度 きょうど 以帶箭 や 頭 あたま 綠色 みどりいろ 或 ある 黃色 おうしょく 直線 ちょくせん 表示 ひょうじ 。
在 ざい 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 內部,由 ゆかり 於原子 げんし 的 てき 磁矩不等 ふとう 於零,每 まい 一個原子的表現就好似微小的永久磁鐵。假設 かせつ 聚集於一 いち 個 こ 小 しょう 區域 くいき 的 てき 原子 げんし ,其磁矩 のり 都 みやこ 均 ひとし 勻地同 どう 向 こう 平行 へいこう 排列 はいれつ ,則 のり 稱 しょう 這小區域 くいき 為 ため 磁疇 或 ある 外 そと 斯疇 (Weiss domain )。使用 しよう 磁力 じりょく 顯微鏡 けんびきょう (magnetic force microscope ),可 か 以觀測 かんそく 到 いた 磁疇。
磁疇的 てき 存在 そんざい 是能 これよし 量 りょう 極小 きょくしょう 化 か 的 てき 後 ご 果 はて 。這是物理 ぶつり 大師 だいし 列 れつ 夫 おっと ·朗 ろう 道 どう 和 わ 葉 は 津 つ ·李 り 佛 ふつ 西 にし 茲 (Evgeny Lifshitz )提出 ていしゅつ 的 てき 點 てん 子 こ 。假設 かせつ 一個鐵磁性長方體是單獨磁疇(右 みぎ 圖 ず a),則 のり 會 かい 有 ゆう 很多正 ただし 磁荷 與 あずか 負 ふ 磁荷分別 ふんべつ 形成 けいせい 於長方 かた 塊 かたまり 的 てき 頂 いただき 面 めん 與 あずか 底面 ていめん ,從 したがえ 而擁有 ゆう 較強烈 きょうれつ 的 てき 磁能。假設 かせつ 鐵 てつ 磁性 じせい 長方 おさかた 塊 かたまり 分 ぶん 為 ため 兩個 りゃんこ 磁疇(右 みぎ 圖 ず b),其中一個磁疇的磁矩朝上,另一 いち 個 こ 朝 あさ 下 か ,則 のり 會 かい 有正 ありまさ 磁荷與 あずか 負 ふ 磁荷分別 ふんべつ 形成 けいせい 於頂面 めん 的 てき 左右 さゆう 邊 あたり ,又 また 有 ゆう 負 まけ 磁荷與 あずか 正 せい 磁荷相反 あいはん 地 ち 分別 ふんべつ 形成 けいせい 於底面 めん 的 てき 左右 さゆう 邊 あたり ,所以 ゆえん ,磁能較微弱 じゃく ,大約 たいやく 為 ため 圖 ず a的 てき 一半 いっぱん 。假設 かせつ 鐵 てつ 磁性 じせい 長方 おさかた 塊 かたまり 是 ぜ 由 ゆかり 多 た 個 こ 磁疇組成 そせい (右 みぎ 圖 ず c),則 のり 由 よし 於磁荷 に 不 ふ 會 かい 形成 けいせい 於頂面 めん 與 あずか 底面 ていめん ,只 ただ 會 かい 形成 けいせい 於斜虛 きょ 界面 かいめん ,所有 しょゆう 的 てき 磁場 じば 都 と 包含 ほうがん 於長方 かた 塊 かたまり 內部,磁能更 さら 微弱 びじゃく 。這種組 ぐみ 態 たい 稱 しょう 為 ため 「閉磁疇」(closure domain ),是 ぜ 最小 さいしょう 能 のう 量 りょう 態 たい 。[ 20]
如左圖 ず 所 しょ 示 しめせ ,將 はた 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 置 おけ 入 にゅう 外 そと 磁場 じば ,則 のり 磁疇壁 かべ 會 かい 開始 かいし 移動 いどう ,假 かり 若 わか 磁疇的 てき 磁矩方向 ほうこう 與 あずか 外 そと 磁場 じば 方向 ほうこう 近似 きんじ 相 しょう 同 どう ,則 のり 磁疇會 かい 擴大 かくだい ;反 はん 之 これ ,則 のり 會 かい 縮小 しゅくしょう 。這時,假 かり 若 わか 關 せき 閉磁場 じょう ,則 のり 磁疇可能 かのう 不 ふ 會 かい 回 かい 到 いた 原 げん 先 さき 的 てき 未 み 磁化 じか 狀態 じょうたい 。鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 已 やめ 被 ひ 磁化 じか ,形成 けいせい 永久 えいきゅう 磁鐵 。
假設 かせつ 磁化 じか 足 あし 夠強烈 きょうれつ ,所有 しょゆう 會 かい 擴大 かくだい 的 てき 磁疇吞併了 りょう 其它磁疇,結果 けっか 只 ただ 剩 あま 下 しも 單獨 たんどく 一 いち 個 こ 磁疇,則 のり 此物質 ぶっしつ 已 やめ 經 けい 達 たち 到 いた 磁飽和 ほうわ 。再 さい 增強 ぞうきょう 外 がい 磁場 じば ,也無法 ほう 更進 こうしん 一 いち 步 ほ 使 し 物質 ぶっしつ 磁化 じか 。
假設 かせつ 外 がい 磁場 じば 為 ため 零 れい ,現 げん 將 しょう 已 やめ 被 ひ 磁化 じか 的 てき 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 加熱 かねつ 至 いたり 居 きょ 里 さと 溫度 おんど ,則 のり 物質 ぶっしつ 內部的 てき 分子 ぶんし 會 かい 被 ひ 大幅 おおはば 度 ど 熱 ねつ 騷動 そうどう ,磁疇會 かい 開始 かいし 分裂 ぶんれつ ,每 まい 個 こ 磁疇變 へん 得 とく 越來 ごえく 越 えつ 小 しょう ,其磁矩 のり 也呈隨 ずい 機 き 方向 ほうこう ,失 しつ 去 さ 任 にん 何 なん 可 か 偵測的 てき 磁性 じせい 。假設 かせつ 現在 げんざい 將 はた 物質 ぶっしつ 冷 ひや 卻,則 のり 磁疇結構 けっこう 會 かい 自發 じはつ 地 ち 回復 かいふく ,就好像 ぞう 液體 えきたい 凝固 ぎょうこ 成 なり 固 かた 態 たい 晶 あきら 體 からだ 一 いち 樣 よう 。
反 はん 鐵 てつ 磁性 じせい 的 てき 有 ゆう 序 じょ 排列 はいれつ
在 ざい 反 はん 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 內部,相 そう 鄰價電子 でんし 的 てき 自 じ 旋趨於相反 はん 方向 ほうこう 。這種物質 ぶっしつ 的 てき 淨 きよし 磁矩為 ため 零 れい ,不 ふ 會 かい 產 さん 生 せい 磁場 じば 。這種物質 ぶっしつ 比較 ひかく 不 ふ 常見 つねみ ,大 だい 多數 たすう 反 はん 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 只 ただ 存在 そんざい 於低溫 ていおん 狀況 じょうきょう 。假設 かせつ 溫度 おんど 超過 ちょうか 奈爾溫度 おんど ,則 のり 通常 つうじょう 會 かい 變 へん 為 ため 具有 ぐゆう 順 じゅん 磁性 じせい 。例 れい 如,鉻 、錳 、輕 かる 鑭系元素 げんそ 等 ひとし 等 ひとし ,都 と 具有 ぐゆう 反 はん 鐵 てつ 磁性 じせい 。
當 とう 溫度 おんど 高 だか 於奈爾溫度 おんど
T
N
{\displaystyle T_{N}}
時 とき ,磁化 じか 率 りつ
χ かい
{\displaystyle \chi }
與 あずか 溫度 おんど
T
{\displaystyle T}
的 てき 理論 りろん 關係 かんけい 式 しき 為 ため [ 20]
χ かい
=
2
C
T
+
T
N
{\displaystyle \chi ={\frac {2C}{T+T_{N}}}}
。
做實驗 じっけん 得 え 到 いた 的 てき 經驗 けいけん 關係 かんけい 式 しき 為 ため
χ かい
=
2
C
T
+
θ しーた
{\displaystyle \chi ={\frac {2C}{T+\theta }}}
;
其中,
θ しーた
{\displaystyle \theta }
是 ぜ 依 よ 物質 ぶっしつ 而定的 てき 常數 じょうすう ,與 あずか
T
N
{\displaystyle T_{N}}
差別 さべつ 很大。
理論 りろん 而言,當 とう 溫度 おんど 低 てい 於奈爾溫度 おんど
T
N
{\displaystyle T_{N}}
時 とき ,可 か 以分成 なり 兩 りょう 種 たね 狀況 じょうきょう :[ 21]
假設 かせつ 外 がい 磁場 じば 垂直 すいちょく 於自旋,則 のり 垂直 すいちょく 磁化 じか 率 りつ 近似 きんじ 為 ため 常數 じょうすう
χ かい
⊥
≈
C
/
T
N
{\displaystyle \chi _{\perp }\approx C/T_{N}}
。
假設 かせつ 外 がい 磁場 じば 平行 へいこう 於自旋,則 のり 在 ざい 絕對溫度 ぜったいおんど 0K時 じ ,平行 へいこう 磁化 じか 率 りつ 為 ため 零 れい ;在 ざい 從 したがえ 0K到 いた 奈爾溫度 おんど
T
N
{\displaystyle T_{N}}
之 これ 間 あいだ ,平行 へいこう 磁化 じか 率 りつ 會 かい 從 したがえ
χ かい
∥
(
0
)
=
0
{\displaystyle \chi _{\parallel }(0)=0}
平滑 へいかつ 地 ち 單調 たんちょう 遞增 ていぞう 至 いたり
χ かい
∥
(
T
N
)
=
C
/
T
N
{\displaystyle \chi _{\parallel }(T_{N})=C/T_{N}}
。
亞 あ 鐵 てつ 磁性 じせい 的 てき 有 ゆう 序 じょ 排列 はいれつ
像 ぞう 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 一 いち 樣 よう ,當 とう 磁場 じば 不 ふ 存在 そんざい 時 じ ,亞 あ 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 仍舊會 かい 保持 ほじ 磁化 じか 不變 ふへん ;又 また 像 ぞう 反 はん 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 一 いち 樣 よう ,相 あい 鄰的電子 でんし 自 じ 旋指向 しこう 相反 あいはん 方向 ほうこう 。這兩種 しゅ 性質 せいしつ 並 なみ 不 ふ 互相矛盾 むじゅん ,在 ざい 亞 あ 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 內部,分別 ふんべつ 屬 ぞく 於不同 ふどう 次 つぎ 晶 あきら 格 かく 的 てき 不同 ふどう 原子 げんし ,其磁矩 のり 的 てき 方向 ほうこう 相反 あいはん ,數 かず 值大小 しょう 不 ふ 相等 そうとう ,所以 ゆえん ,物質 ぶっしつ 的 てき 淨 きよし 磁矩不等 ふとう 於0,磁化 じか 強度 きょうど 不等 ふとう 於零,具有 ぐゆう 較微弱 じゃく 的 てき 鐵 てつ 磁性 じせい 。
由 よし 於亞鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 是 ぜ 絕緣 ぜつえん 體 たい 。處 ところ 於高頻 しき 率 りつ 時 とき 變 へん 磁場 じば 的 てき 亞 あ 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ ,由 ゆかり 於感應 おう 出 で 的 てき 渦 うず 電流 でんりゅう 很少,可 か 以允許 いんきょ 微 ほろ 波 なみ 穿 ほじ 過 か ,所以 ゆえん ,可 か 以做為 ため 像 ぞう 隔離 かくり 器 き 、循環 じゅんかん 器 き 、回旋 かいせん 器 き 等 ひとし 等 ひとし 微 ほろ 波 なみ 器 き 件 けん 的 てき 材料 ざいりょう 。
由 よし 於組成 そせい 亞 あ 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 的 てき 成分 せいぶん 必需 ひつじゅ 分別 ふんべつ 具有 ぐゆう 至 いたり 少 しょう 兩 りょう 種 たね 不同 ふどう 的 てき 磁矩,只 ただ 有 ゆう 化合 かごう 物 ぶつ 或 ある 合金 ごうきん 才 ざい 會 かい 表現 ひょうげん 出 で 亞 あ 鐵 てつ 磁性 じせい 。常見 つねみ 的 てき 亞 あ 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 有 ゆう 磁鐵礦 (Fe3 O4 )、鐵 てつ 氧體 (ferrite)等 とう 等 とう
當 とう 鐵 てつ 磁體或 ある 亞 あ 鐵 てつ 磁體的 てき 尺寸 しゃくすん 足 あし 夠小的 てき 時候 じこう ,由 ゆかり 於熱騷動 そうどう 影響 えいきょう ,這些奈米粒子 りゅうし 會 かい 隨 ずい 機 き 地 ち 改變 かいへん 方向 ほうこう 。假設 かせつ 沒 ぼつ 有 ゆう 外 がい 磁場 じば ,則 のり 通常 つうじょう 它們不 ふ 會 かい 表 ひょう 現出 げんしゅつ 磁性 じせい 。但 ただし 是 ぜ ,假設 かせつ 施 ほどこせ 加 か 外 がい 磁場 じば ,則 のり 它們會 かい 被 ひ 磁化 じか ,就像順 じゅん 磁性 じせい 一 いち 樣 よう ,而且磁化 じか 率 りつ 超大 ちょうだい 於順磁體的 てき 磁化 じか 率 りつ 。
磁鐵能 のう 夠產生 せい 磁場 じば ,吸引 きゅういん 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 如鐵 てつ 、鎳 、鈷 等 とう 金屬 きんぞく 。磁體上 じょう 磁性 じせい 最強 さいきょう 的 てき 部分 ぶぶん 叫 さけべ 磁極 じきょく 。將 はた 條 じょう 形 がた 磁鐵的 てき 中點 ちゅうてん 用 よう 細線 さいせん 懸 かか 掛 かけ 起 おこり 來 らい ,靜止 せいし 的 てき 時候 じこう ,它的兩 りょう 端 はし 會 かい 各 かく 指向 しこう 地球 ちきゅう 南方 みなかた 和 かず 北方 ほっぽう ,指向 しこう 北方 ほっぽう 的 てき 一 いち 端 はし 稱 たたえ 為 ため 指 ゆび 北極 ほっきょく 或 ある N極 ごく ,指向 しこう 南方 なんぽう 的 てき 一 いち 端 はし 為 ため 指南 しなん 極 きょく 或 ある S極 ごく 。如果將 はた 地球 ちきゅう 想 そう 成 なり 一塊 ひとかたまり 大 だい 磁鐵,則 のり 目前 もくぜん 地球 ちきゅう 的 てき 地 ち 磁北極 きょく 是 ぜ 指南 しなん 極 ごく ,地 ち 磁南極 きょく 則 のり 是 ぜ 指 ゆび 北極 ほっきょく 。磁鐵與 あずか 磁鐵之 の 間 あいだ ,同 どう 極 きょく 相 しょう 排斥 はいせき 、異 い 極 きょく 相 しょう 吸引 きゅういん 。所以 ゆえん ,指南 しなん 極 ごく 與 あずか 指南 しなん 極 きょく 相 しょう 排斥 はいせき ,指 ゆび 北 きた 極 ごく 與 あずか 指 ゆび 北極 ほっきょく 相 しょう 排斥 はいせき ,而指南 しなん 極 ごく 與 あずか 指 ゆび 北極 ほっきょく 則 のり 相 しょう 吸引 きゅういん 。
磁鐵可分 かぶん 為 ため 「永久 えいきゅう 磁鐵」與 あずか 「非 ひ 永久 えいきゅう 磁鐵」。永久 えいきゅう 磁鐵可 か 以是天然 てんねん 產物 さんぶつ ,又 また 稱 たたえ 天然 てんねん 磁石 じしゃく ,也可以由人工 じんこう 製造 せいぞう (最強 さいきょう 的 てき 磁鐵是 ぜ 釹磁鐵 てつ )。非 ひ 永久 えいきゅう 性 せい 磁鐵,例 れい 如電磁 でんじ 鐵 てつ ,只 ただ 有 ゆう 在 ざい 某 ぼう 些條件下 じょうけんか 才 ざい 會 かい 出現 しゅつげん 磁性 じせい 。
简单的 てき 电磁铁
1820年 ねん ,丹 に 麥 むぎ 物理 ぶつり 學 がく 家 か 漢 かん 斯·奧 おく 斯特發現 はつげん 載 の 流 りゅう 導線 どうせん 會 かい 產 さん 生 せい 磁場 じば [ 22] 。而當直流 ちょくりゅう 电通過 つうか 螺 にし 線 せん 管 かん (线圈)时,會 かい 在 ざい 螺 にし 線 せん 管 かん 之 の 內製成 なり 均 ひとし 勻磁場 じば 。如果在 ざい 螺 にし 線 せん 管 かん 的 てき 中心 ちゅうしん 置 おけ 入 いれ 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ (铁芯),被 ひ 磁化 じか 后 きさき 的 てき 鐵 てつ 磁性 じせい 物質 ぶっしつ 會 かい 大 だい 大 だい 增強 ぞうきょう 磁場 じば 。因 よし 此,电磁铁一般 いっぱん 由 ゆかり 環 かん 繞 にょう 鐵 てつ 芯 しん 的 てき 線 せん 圈 けん 構成 こうせい [ 23] ,電磁 でんじ 鐵 てつ 所產 しょさん 生 せい 的 てき 磁場 じば 與 あずか 電流 でんりゅう 大小 だいしょう 、線 せん 圈 けん 圈 けん 數 すう 及中心 ちゅうしん 的 てき 鐵 てつ 磁體有 ゆう 關 せき [ 24] 。由 よし 於線圈 けん 的 てき 材料 ざいりょう 具有 ぐゆう 電 でん 阻 ,這限制 せい 了 りょう 電磁 でんじ 鐵 てつ 所 しょ 能 のう 產 さん 生 せい 的 てき 磁場 じば 大小 だいしょう ,但 ただし 隨 ずい 著 ちょ 超 ちょう 導體 どうたい 的 てき 發現 はつげん 與 あずか 應用 おうよう ,將 はた 有機 ゆうき 會 かい 超越 ちょうえつ 現有 げんゆう 的 てき 限 きり 制 せい 。
電磁 でんじ 鐵 てつ 屬 ぞく 非 ひ 永久 えいきゅう 磁鐵,可 か 以通过控制 せい 电流將 はた 其磁性 じせい 啟 けい 動 どう 或 ある 是 ぜ 消 しょう 除 じょ 。不 ふ 过,由 ゆかり 于H場 じょう 和 わ B場 じょう 是非 ぜひ 線 せん 性 せい 關係 かんけい ,所以 ゆえん 电磁铁断电后仍具有 ぐゆう 剩 あま 磁 。电磁铁的应用非常 ひじょう 普遍 ふへん ,例 れい 如:大型 おおがた 起重機 きじゅうき 利用 りよう 電磁 でんじ 鐵 てつ 將 しょう 廢棄 はいき 車輛 しゃりょう 抬起,自 じ 勵式發電 はつでん 機 き 利用 りよう 剩 あま 磁能夠自行啟 ぎょうけい 動 どう 等 とう [ 25] 。
釹鐵硼磁鐵 てつ 立方體 りっぽうたい 。
永 えい 磁鐵能 のう 夠長期 き 保持 ほじ 其磁性 せい ,可分 かぶん 為 ため 天然 てんねん 的 てき 磁石 じしゃく (磁铁矿 )和人 わじん 造 づくり 磁鐵(鋁鎳鈷合金 きん 等 ひとし )。永久 えいきゅう 磁鐵必須 ひっす 具有 ぐゆう 寬 ひろし 廣 こう 高長 こうちょう 的 てき 磁滯迴線 。這樣,當 とう 外 そと 磁場 じば 為 ため 零 れい 時 じ ,仍舊能 のう 夠具有 ぐゆう 比較 ひかく 強烈 きょうれつ 的 てき 磁化 じか 強度 きょうど ;假 かり 若 わか 要 よう 將 しょう 磁化 じか 強度 きょうど 變 へん 為 ため 零 れい ,需要 じゅよう 施 ほどこせ 加 か 比較 ひかく 強烈 きょうれつ 的 てき 外 そと 磁場 じば 。永 えい 磁体按照材料 ざいりょう 可分 かぶん 為 ため 鐵 てつ 氧體 、鋁鎳鈷合金 きん 和 わ 稀 まれ 土 ど 磁鐵 。
如果我 わが 们将带有磁性 じせい 的 てき 金属 きんぞく 棒 ぼう 截断 せつだん 为二,新得 しんとく 到 いた 的 てき 两根磁棒则会“自 じ 动地”产生新 せいしん 的 てき 磁场,重 じゅう 新 しん 编排磁场的 てき 北 きた 极、南 みなみ 极,原 はら 先 さき 的 てき 北 きた 极南极两极在截断 せつだん 磁棒后 きさき 会 かい 转换成 なり 四极各磁棒一南一北。如果继续截下去 さ ,磁场也同时会继续改 あらため 变磁场的分布 ぶんぷ ,每 まい 段 だん 磁棒总是会 かい 有 ゆう 相 しょう 应的南北 なんぼく 两极。而磁单极子 こ ,如果真 しん 的 てき 存在 そんざい 的 てき 话,则是完全 かんぜん 不同 ふどう 的 てき 物体 ぶったい 。它是一个完全独立的南极,完全 かんぜん 没 ぼつ 有 ゆう 跟任何 なん 北 きた 极链接 せっ ,或 ある 者 もの 反 はん 之 の 亦 また 然 しか 。尽 つき 管 かん 对磁单极子 こ 的 てき 系 けい 统研究 けんきゅう 从1931年 ねん 就开始 はじめ 了 りょう ,但 ただし 到 いた 目前 もくぜん 为止,还没有 ゆう 被 ひ 观察到,而且非常 ひじょう 可能 かのう 并不存在 そんざい 。[ 26]
然 しか 而,有 ゆう 些理 り 论物理学 りがく 模型 もけい 则预言 ごと 了 りょう 磁单极子 的 てき 存在 そんざい 。保 ほ 罗·狄拉克 かつ 在 ざい 1931年 ねん 断言 だんげん ,因 いん 为电场 与 あずか 磁场 表 おもて 现出某 ぼう 種 しゅ 对称性 せい ,就像在 ざい 量子 りょうし 理 り 论 预言的 てき 正 せい 电荷或 ある 者 もの 负电荷 に 并不需要 じゅよう 相反 あいはん 的 てき 电荷 存在 そんざい ,独立 どくりつ 的 てき 南 みなみ 极或者 しゃ 北 きた 极应该也能 のう 被 ひ 观测到。應用 おうよう 量子 りょうし 理 り 论,狄拉克 かつ 预言,如果磁单极子如果存在 そんざい ,就可以解释电荷 に 的 てき 量子 りょうし 化 か -- 就是为何可 か 以观察到基本 きほん 粒子 りゅうし 带电量 りょう 是 ぜ 电子帶 たい 电量的 てき 倍数 ばいすう 。
一 いち 些大 だい 统一理 いちり 论 也预言 ごと 了 りょう 磁单极子的 てき 存在 そんざい :不同 ふどう 於基本 きほん 粒子 りゅうし ,磁单极子是 ぜ 孤 こ 波 は (局 きょく 域 いき 能 のう 量 りょう 包 つつみ )。使用 しよう 这些模型 もけい 去 さ 估计大 だい 爆 ばく 炸中 ちゅう 产生的 てき 磁单极子的 てき 数 すう 目 もく ,得 とく 到 いた 的 てき 最初 さいしょ 結果 けっか 与 あずか 对宇宙 うちゅう 的 てき 观察结果相 しょう 矛盾 むじゅん --磁单极子是 ぜ 如此的 てき 多 た 而巨大 だい ,它們甚至可 か 以阻止 そし 宇宙 うちゅう 的 てき 膨胀。然 しか 而宇宙 うちゅう 暴脹理 り 论 (也是这个理 り 论被提出 ていしゅつ 的 てき 原因 げんいん 之 の 一 いち )成功 せいこう 地 ち 解 かい 决了这问题。这个理 り 论建立 こんりゅう 了 りょう 一 いち 个模型 がた ,使 つかい 得 とく 磁单极子在 ざい 宇宙 うちゅう 中 ちゅう 存在 そんざい ,但 ただし 数量 すうりょう 极少的 てき 能 のう 夠与实际观测相 しょう 符合 ふごう 。[ 27]
^ 更 さら 確 かく 切地 きれじ 說 せつ ,當 とう
μ みゅー
B
/
K
B
T
≫
1
{\displaystyle \mu B/K_{B}T\gg 1}
時 とき ,居 きょ 里 さと 定律 ていりつ 成立 せいりつ ;其中,
μ みゅー
{\displaystyle \mu }
是 ぜ 磁矩,
K
B
{\displaystyle K_{B}}
是 これ 波 なみ 茲曼常數 じょうすう 。
^ Brown, Lesley (编), Shorter Oxford English Dictionary II Sixth, Oxford: Oxford University press: pp. 3611, 2007
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^ 見 み 《夢 ゆめ 溪 けい 筆談 ひつだん 》夢 ゆめ 溪 けい 筆談 ひつだん |卷 まき 二 に 十 じゅう 四 よん ,原文 げんぶん :「方 かた 家 か 以磁石 せき 磨 すり 針 はり 鋒 ほこさき ,則 のり 能 のう 指南 しなん ,然 しか 常 つね 微 ほろ 偏 へん 東 ひがし ,不全 ふぜん 南 みなみ 也,水 みず 浮多蕩 とろけ 搖 ゆら 。指 ゆび 爪 つま 及碗唇 くちびる 上 じょう 皆 みな 可 か 為之 ためゆき ,運轉 うんてん 尤 ゆう 速 そく ,但 ただし 堅 けん 滑 すべり 易 えき 墜,不 ふ 若 わか 縷懸為 ため 最善 さいぜん 。其法取 と 新 しん 纊中獨 どく 繭 まゆ 縷,以芥子 からし 許 もと 蠟,綴 つづり 於針腰 こし ,無風 むふう 處 しょ 懸 かか 之 これ ,則 のり 針 はり 常 つね 指南 しなん 。其中有 ちゅうう 磨 すり 而指北 きた 者 しゃ 。余 よ 家 か 指南 しなん 、北 きた 者 しゃ 皆 みな 有 ゆう 之 の 。磁石 じしゃく 之 の 指南 しなん ,猶 なお 柏 かしわ 之 の 指 ゆび 西 にし ,莫可原 げん 其理」。
^ 見 み 《萍洲可 か 談 だん 》卷 まき 二 に ,原文 げんぶん :「……舟 ふね 師 し 識地理 ちり ,夜 よる 則 のり 觀 かん 星 ほし ,晝 ひる 則 のり 觀 かん 日 び ,陰 かげ 晦 みそ 觀 かん 指南 しなん 針 はり ,或 ある 以十 じゅう 丈 たけ 繩 なわ 鉤 かぎ ,取 と 海底 かいてい 泥 どろ 嗅之,便 びん 知 ち 所 しょ 至 いたり 。……」
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