什麼是抗磁性和抗磁性材料
反磁性材料會被磁場排斥,施加的磁場會在其中產生相反方向的感應磁場,從而產生排斥力。相反,順磁性和鐵磁性材料會被磁場吸引。對於抗磁性材料,磁通量減少,而對於順磁性材料,磁通量增加。
抗磁性現像是由 Sebald Justinus Brugmans 發現的,他在 1778 年註意到鉍和銻會被磁場排斥。抗磁性一詞是邁克爾·法拉第 (Michael Faraday) 於 1845 年 9 月創造的。他意識到所有材料實際上都對外部磁場具有某種抗磁效應。
儘管幾乎所有物質都存在抗磁性,但抗磁性可能是最不為人知的磁性形式。
我們都習慣了磁力吸引,因為 鐵磁材料 並且因為它們具有巨大的磁化率。另一方面,抗磁性在日常生活中幾乎不為人知,因為抗磁性材料通常具有非常小的磁化率,因此排斥力幾乎可以忽略不計。
抗磁性現象的直接後果是 楞次力的作用當將物質放置在有磁場的空間中時,就會發生這種情況。抗磁性物質會削弱它們所在的任何外部磁場。 Lenz 場矢量始終指向外部施加的場矢量。無論反磁性體相對於外加場的方向如何,這在任何方向上都是正確的。
任何由抗磁材料製成的物體,不僅會因楞次反應的影響而減弱外場,而且如果外場在空間中不均勻,也會受到一定力的作用。
這種力取決於磁場梯度的方向,與磁場本身的方向無關,它傾向於將物體從磁場相對較強的區域移動到磁場較弱的區域——電子軌道的變化將是最小的。
在磁場中作用在反磁性物體上的機械力是對傾向於將軌道電子保持在球形軌道上的原子力的量度。
所有物質都是抗磁性的,因為它們的基本成分是 帶軌道電子的原子……有些物質會同時產生楞次場和自旋場。由於自旋場通常比楞次場強得多,因此當出現兩種類型的場時,自旋場的影響通常占主導地位。
電子軌道變化引起的反磁性通常很弱,因為作用於單個電子的局部場比施加的外場強得多,外場往往會改變所有電子的軌道。由於軌道變化很小,與這些變化相關的楞次反應也很小。
同時,抗磁性是由於隨機運動 等離子體元素, 比與電子軌道變化相關的反磁性更強烈,因為等離子體離子和電子沒有經歷大結合力的作用。在這種情況下,相對較弱的磁場會顯著改變粒子軌跡。
沿著不同類型的軌跡運動的許多單個微觀粒子的抗磁性可以被認為是圍繞其物質包含這些粒子的物體的等效電流電路影響的結果。測量該電流可以量化抗磁性。
反磁懸浮:
抗磁性材料的一些例子是水、金屬鉍、氫、氦和其他惰性氣體、氯化鈉、銅、金、矽、鍺、石墨、青銅和硫。
一般來說,抗磁性幾乎是看不見的,除了所謂的 超導體……這裡的抗磁效應如此強烈以至於 超導體甚至可以在磁鐵上方移動.
抗磁懸浮的演示使用了一塊熱解石墨板——它是一種高抗磁材料,即具有非常負的磁化率的材料。
這意味著在存在磁場的情況下,材料會被磁化,從而產生相反的磁場,導致材料被磁場源排斥。這與被磁場源(例如鐵)吸引的順磁性或鐵磁性材料所發生的情況相反。
熱解石墨,一種具有特殊結構的材料,使其具有很強的抗磁性。再加上它的低密度和強磁場 釹磁鐵, 使這些照片中的現象可見。
經實驗證實,抗磁性材料具有:
- 相對磁導率小於1;
- 負磁感應;
- 負磁化率,幾乎與溫度無關。
在低於臨界溫度的溫度下,在物質轉變為超導狀態的過程中,它變成了理想的抗磁體:邁斯納效應及其用途