百科问答小站 logo
百科问答小站 font logo



如果把磁铁磨成球,其磁极情况应该是怎样的? 第1页

  

user avatar   dahai-wei 网友的相关建议: 
      

谢谢邀请。


上次写的答案好像有点答非所问,很多人看不懂~~~

简单说一下,磁铁之所以有铁磁性,是因为材料里面有很多小磁矩(比如原子磁矩),然后这些磁矩平行排列起来,磁矩指向的方向就是N极,反方向为S极。

所以磁极的分布就是由磁矩的排列决定的!

在铁磁材料中,磁矩的排列方向是沿着“有效磁场”

“有效磁场” = 外磁场 + 内磁场 (材料晶体结构决定) + 退磁场 (磁铁的形状决定)

硬磁材料就是内磁场很大,去掉外磁场后,磁矩还是排列在内磁场的方向上;

软磁材料内磁场很小,撤掉外磁场,磁矩就乱掉(或者由退磁场决定,按照形状排列),磁极消失。

一般磁铁都是硬磁,它的内磁场很大远大于退磁场,形状几乎不起作用了,所以不管磨成什么样,磁矩排列不会变化,磁极不会变化。





回答你的问题之前,先介绍一点磁学的基本知识(大白话版),

1. 什么是铁磁性

材料里面如果原子有磁矩,就可以称之为磁性材料。(至于磁矩的起源,完全是量子力学的效应了,超出话题的范畴了)

铁,钴,镍,锰等等和它们的合金原子都有磁矩,是常见的磁性材料。而金银铜铝等等原子没有磁矩,是非磁性材料。

但磁性包括铁磁性,反铁磁性,自旋玻璃等等,(尽管很多人默认磁性就是铁磁),

在铁磁性材料中(下图中的每个箭头代表一个原子的磁矩)

相邻的磁矩平行排列,整体表现出铁磁性。


而反铁磁材料中,因为相邻磁矩都是反平行排列,磁矩都相互抵消了,整体不显示磁性。

还有好几类磁性材料,不具体说了

2. 铁磁材料里面的磁矩排列

下面只说铁磁材料。

对于一大块材料(磁铁),它的自发磁矩不会都沿着一个方向排列,而会分畴。

这样,尽管材料是铁磁的,但是由于分成了很多磁畴,相互抵消了,也没有整体磁性。技术上这个叫磁铁的完全“退磁态”。

如果磁铁放在大磁场下,可以把所有磁矩都拉到同一个方向,“饱和磁化”,

对于硬磁材料,撤去磁场之后,磁矩还是单畴的沿着一个方向。

例如上面的图,磁铁的右边是N极,左边是S极。

日常生活接触的永磁铁,都是硬磁材料制成的。所谓永磁,就是撤去磁场还有磁性的意思

而对于软磁材料,撤去磁场,又回到“退磁态”,磁性消失,没有磁极,软磁通常用于电磁铁的铁芯。

3. 形状对磁铁磁极的影响

下面涉及到对你问题的回答了。

先说一下答案,对于硬磁材料的永磁体,形状的影响可以忽略不计,其磁极分布和材料本身,以及磁化历史有关。也就是说最初在大磁场下饱和磁化的时候,外磁场加在哪个方向,N极就在那个方向。环型还是球型没有区别。

貌似这个答案有点无聊~~~

那么,继续说一下,如果是软磁材料,比如

Permalloy

,那么磁矩的分布会取决于形状,尺寸等等,会比较好玩。

首先,对于圆盘,有可能出现磁性涡旋,圆盘中磁矩是旋转着排列,但是中心竖起来。


变成圆环,就是洋葱态了

这几种情形,都很难定义传统的磁极了

至于磁性球,一种磁矩分布如下图:




  

相关话题

  关灯后,灯光到哪里去了? 
  为什么核子(质子与中子)之间会交换介子而产生强相互作用力(即核力)? 
  想要了解量子力学,有哪些通俗易懂点的读物? 
  鲍鱼壳的内侧为什么有镭射膜一样的光泽? 
  有一电话亭大小的装置,人在里面每待两个月外面的时间只过去一分钟,每次仅允许三人进入,其能起什么作用? 
  系紧的鞋带为什么会自己松开? 
  2018 年的国际计量大会为什么要修改 摩尔、千克、安培、开尔文等国际单位制的单位? 
  热水能发电吗? 
  一滴雨从云端开始下落到落地需要多久? 
  为什么总有人说女生学不好物理? 

前一个讨论
如何更好的理解计算化学中的PBE泛函?
下一个讨论
想问一下各位,社会的毒打和读研读博科研的毒打大家觉得哪个更难受?





© 2025-05-07 - tinynew.org. All Rights Reserved.
© 2025-05-07 - tinynew.org. 保留所有权利