神奇的磁性来自哪里? 磁铁广泛存在于我们的生产生活当中,大道交通运输、 工业生产,小到家用电器、儿童玩具,甚至在一些生物体内,我们都不难找到这种神奇物质的身影。那么瓷器的磁性是从哪里来的呢? 一八二零年,丹麦科学家奥斯特发现了电流的磁效应,一根导线通电后,他周围的小磁针发生了偏转。 这是因为通电指导线能产生以电流为中心的环形磁场。如果把指导线改成环形,那么他 产生磁场的形状就非常类似于一个圆柱形的小磁铁,所以一个电流环也可以看成是一个小磁铁。 我们知道,物质是由原子组成的,而原子是由带正电的原子核与绕核高速运动的电子组成。 带负电盒的电子做轨道运动就会产生电流环,从而激发磁场。然而,宏观物体是由大量原子组成的,每个原子又往往包含多个电子, 这样大量电子做轨道运动所产生的磁场就会相互抵消。所以我们看到的大部分物质是不显示磁性的。 而在磁性物质内部,这些电流环并未完全互相抵, 所以我们就可以假设雌性物质的内部存在一些环形电流,这就是安培分子电流假说。为了验证这一假说, 我们把一个未磁化的铁质物质悬挂在一根细丝上,此时物体内部的电流环方向是随机的,所以整体并不显示磁性。 如果这时在垂直方向给物体施加一个均匀磁场,则物体内部的电流环会偏转向外磁场的方向。由于电流环是电子做轨道运动所产生的,当物体内部大量电子朝一个方向做圆周运动时, 为保证整体的搅动量守恒,物体就会沿电子运动的相反方向转动。这就 像一个手拿转轮并站在转台上的人。转轮好比电流环,当他开始沿一个方向转动时,为了保持人与转轮这个整体的搅动量守恒,手握转轮的人会沿相反的方向转动。 下面我们用实验来验证磁性物质的这一效应。我们把一个铁质小球悬挂在环形线圈的中心位置, 上面的指针用来指示小球的转动方向。当电流通过线圈,就会在小球所处的中心位置产生一个垂直向上的磁场。 如果铁球内部真的存在环形电流,那么铁球被外磁场磁化后会逆时针转动。事实是否真如理论所预言的呢? 下面我们改变电流的方向,让外磁场垂直向下。 我们发现铁球的旋转方向也随之改变了, 这就是爱因斯坦德哈斯效应。