能被磁鐵吸引的金屬除了鐵之外，還有鈷、鎳、釓[gá]等等，這些都屬于鐵磁性物質(zhì)，在鐵磁性物質(zhì)內(nèi)部存在很多未配對(duì)的電子，由于量子力學(xué)效應(yīng)產(chǎn)生許多磁疇，當(dāng)外界施加磁場(chǎng)時(shí)就會(huì)被磁化，從而受磁鐵吸引。

磁力

鐵塊能被磁鐵吸引對(duì)大家來說并不陌生，但是其中的原理卻非常深?yuàn)W，有些關(guān)鍵甚至需要量子力學(xué)才能得到合理解釋。

四種基本力當(dāng)中，只有電磁力和萬(wàn)有引力的作用范圍無(wú)限遠(yuǎn)，而且電磁力的強(qiáng)度是萬(wàn)有引力的10^37倍，比如把一千克氫氣當(dāng)中的質(zhì)子和電子完全分開在相距0.3米的地方，它們之間的庫(kù)侖力將和地球?qū)υ虑虻娜f(wàn)有引力相當(dāng)。

電磁力又可以分解為“庫(kù)侖力”和“磁力”，從本質(zhì)上說，磁力是運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的庫(kù)侖力，雖然在兩者在數(shù)學(xué)描述上大不相同，但是本質(zhì)還是同源的。

電子磁矩

組成常規(guī)物質(zhì)的基本單位是原子，原子由核外電子與原子核組成，其中核外電子以量子力學(xué)的規(guī)律繞著原子核運(yùn)動(dòng)，并且具有固定軌道，這種運(yùn)動(dòng)將對(duì)外產(chǎn)生磁矩，稱之為電子磁矩：

同時(shí)原子核的自旋也會(huì)產(chǎn)生磁矩，但是相對(duì)于電子磁矩來說大小可以忽略；如果一個(gè)原子的核外電子分布非常均勻，那么所有電子在各個(gè)方向上產(chǎn)生的磁矩相互抵消，最終對(duì)外不表現(xiàn)磁矩或者只表現(xiàn)微弱的磁矩。

這種情況存在于元素周期表的兩側(cè)，所以這些原子組成的物質(zhì)，基本都沒有什么磁性；而對(duì)于元素周期表中間的原子，由于最外層電子的分布不完整，于是凈磁矩不為零，這些原子對(duì)外顯現(xiàn)磁性。

磁疇

我們也知道，并不是所有元素周期表中間的元素組成的物質(zhì)都具有磁性，比如銅和鉻就沒有，即便它們的單個(gè)原子具有很強(qiáng)的磁矩。

這是因?yàn)閱蝹€(gè)原子具有磁矩還不行，宏觀物體由許許多多的原子組成，這些原子會(huì)隨機(jī)地排列，最終導(dǎo)致的結(jié)果就是各個(gè)方向上的磁矩抵消，最終對(duì)外不顯磁性或者磁性非常弱。

可就是存在幾個(gè)特殊的例子，它們的相鄰原子相互影響，從而形成特殊的晶體結(jié)構(gòu)，每個(gè)晶體的大小在微米尺度，擁有10^17~10^20個(gè)原子，我們稱之為磁疇。

每個(gè)磁疇中的原子具有高度一致性，對(duì)外顯現(xiàn)較強(qiáng)的磁性，猶如微小的“磁鐵”，在外界沒有磁場(chǎng)時(shí)，各個(gè)磁疇的磁場(chǎng)方向隨機(jī)，整體對(duì)外不顯磁性或者顯現(xiàn)微弱磁性。

可一旦施加外部磁場(chǎng)，這些磁疇就如軍隊(duì)聽到命令一般，在外界磁場(chǎng)的作用下高度一致起來，然后整體對(duì)外表現(xiàn)磁性，從而被磁鐵吸引。

如果外界磁場(chǎng)較強(qiáng)，在撤去外界磁場(chǎng)后，有些磁疇無(wú)法恢復(fù)原來的方向，于是磁鐵對(duì)外還保持一定磁性，成為一塊永久磁鐵，也就是我們說的被磁化了。

具有這樣性質(zhì)的物質(zhì)并不多，其中鐵、鈷、鎳是最常見的，還有稀土元素釓等等，這些物質(zhì)我們統(tǒng)稱為鐵磁性物質(zhì)，它們都能被磁鐵吸引。

除了鐵磁性物質(zhì)外，就是順磁性物質(zhì)和抗磁性物質(zhì)，但是它們對(duì)磁場(chǎng)的反應(yīng)非常弱；如果我們對(duì)導(dǎo)體通電，也能讓導(dǎo)體成為一塊電磁鐵，這是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)的電荷能產(chǎn)生磁場(chǎng)。

居里點(diǎn)

明白了磁鐵的機(jī)制，我們就能解釋在高溫下，鐵磁性物質(zhì)發(fā)生變化的原理，因?yàn)闇囟鹊谋举|(zhì)是微觀粒子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)溫度升高時(shí)，原子的熱運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，一旦熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能大于維持磁矩方向的能量時(shí)，鐵磁性物質(zhì)就會(huì)大幅度失去磁性，這樣的轉(zhuǎn)變溫度我們稱之為居里點(diǎn)，不同物質(zhì)的居里點(diǎn)不同，比如鐵的居里點(diǎn)為770℃，實(shí)現(xiàn)電飯鍋?zhàn)詣?dòng)斷電的合金，居里點(diǎn)為103~105℃。

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