铁能被磁铁吸引,为什么其他大部分金属却做不到?
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发布时间：2022-04-24 06:33
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时间：2022-06-16 23:50
除了铁之外，能够被磁铁或者磁场吸引的少数金属还包括钴、镍、镝和钆。那么，为什么只有一些金属能被磁铁吸引？磁铁吸引金属的原理是什么？
磁力的来源
从本质上来讲，磁力是电磁力，这是四大基本自然力之一。磁力的产生需要从原子尺度上进行解释。
对于一个原子，其中心是由质子和中子组成的原子核（氕核只有质子），外围则是绕核运动的电子。但不像行星那样会在确切的轨道上环绕恒星运动，电子出现的位置是随机的，只能知道电子出现在某个位置的概率。
根据量子力学，电子的自旋以及电子在轨道上的运动都会产生一个偶极子磁矩，这样就会形成磁场。同样地，自旋的原子核也会形成磁场，只是这远弱于电子磁矩所产生的磁场。原子中的各种磁矩会有叠加和抵消，从而表现出一个总磁矩——原子磁矩。
在磁铁或者磁场的作用下，铁、镍、钆等金属的原子磁矩排列会变得高度有序，这会互相叠加产生一个净磁矩，从而形成一个磁场，这些金属就会被磁化。因此，铁、镍、钆等金属与磁铁之间会有强大的电磁力作用，这就是磁力，导致铁、镍、钆等金属会被磁铁吸引。而诸如铜、铝等其他金属的原子磁矩不会在磁铁的作用下变得高度有序，所以它们无法产生足够强的磁场来被磁铁吸引。
磁力的消失
另外，物体的铁磁性与温度有关。随着温度的升高，分子的动能增加，热运动变得更加剧烈。当温度达到一个临界点时，原子磁矩的排列不再有序，净磁矩会变为零，铁磁性也就会消失，此时的温度为居里温度。如果温度降到居里温度之下，铁磁性又会恢复。
铁的居里温度为770摄氏度，镍的为354摄氏度，镝的为-185摄氏度，四氧化三铁的为585摄氏度，钕磁铁的为330摄氏度。因此，如果把铁烧红，它就无法被磁铁吸引。当温度降低到770摄氏度以下时，重新恢复磁性的铁才能被磁铁吸引。
地球的磁性
地球自身能够产生一个巨大的磁场，为地球上的生命屏蔽宇宙射线，并让指南针起作用。另一方面，地球的核心主要是由铁组成，那里的温度高达5500摄氏度，远高于铁的居里温度。那么，为什么地球不会失去磁性呢？
原因在于地磁场并非是由一块大磁铁形成。地核分为熔融的外地核和固态的内地核，因为内地核的压力远高于外地核，所以尽管内地核的温度更高，但却没有熔化。
由于地核的独特结构，当地球自转时，内外地核会出现差速旋转。在外地核中，对流的铁会通过电磁感应形成磁场。因此，地磁场能在高温情况下保持存在。
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时间：2022-06-16 23:51
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