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為什么磁鐵可以吸引鐵、鈷、鎳
來自:更新時間:2019-01-16 14:32:22
鐵磁性物質，包括鐵、鈷、鎳及其化合物與合金等材料，主要特性是具有很大的“磁化率”，亦即 χ 值為一很大的正數。鐵磁性物質與順磁性物質一樣，原子本身都具有“不成對電子”而造成原子的“凈磁矩”不為零。不過鐵磁性物質與順磁性物質有一個非常不同的地方，就是鐵磁性物質鄰近兩個原子之磁矩彼此間會有“交互作用”，此交互作用使得鄰近的磁矩會指向同一方向，這是一種“量子效應”。鐵磁性物質的磁性行為可以用“磁域”(magnetic domain)的觀念來作概述。
每個磁域介于幾微米到 1 毫米間，大約包含 10^15～10^16 個原子?？v使沒有外加磁場，鐵磁性物質仍擁有來自“自旋電子”并且排列整齊的磁矩。同一個磁域內的磁矩，因磁域中原子磁偶極矩間的強烈“耦合作用”，使得各磁矩互相平行排列，且指向同一方向，亦即每一個磁域本身便有一飽和磁化值，稱為“自生磁化”。這些磁域之間有磁壁(domain wall)相隔，每一個磁域內包含了數百萬個小磁矩。在外加磁場時，不同磁域磁矩之指向并不相同。
由于熱能會導致鐵磁性物質的磁偶極矩偏離完美的平行排列方式。當溫度漸漸升高時，若溫度增加至熱能大于鐵磁性物質的磁偶極矩平行排列的交換能時，因磁矩受到熱激發的擾亂，使得排列秩序開始變得凌亂，這時鐵磁材料的鐵磁性消失而轉變成“順磁性”。這個磁性性質發生變化時的溫度即稱為“居里溫度”(Curie point，TC)。當鐵磁性材料從高溫降溫至低于居里溫度時，鐵磁性磁域將再形成，材料變回鐵磁性。
一般常見的鐵磁性材料塊材，Fe 的居里溫度約為 770℃，Co 的居里溫度約為 1,123℃，Ni 的居里溫度約為 358℃。以 29Ni/17Co/ Fe 合金的熔點為 1,450℃，換言之，該合金熔化成液態時已經超過居禮溫度，所以不再具有磁性;至于一般的磁鐵就是四氧化三鐵，其熔點為 1,594℃，同樣超過居禮溫度，所以也不再具備磁性了。
