矿物的磁化,磁化强度和磁化系数
矿物颖粒的磁化,就是颗拉在外磁场作用下,从不显磁性转变成具有一定磁性的现象,其根本原因是颗粒内部的原子磁矩朝磁场方向排列的过程。
物质磁性来源于原子磁性,原子磁性来源于原子磁矩。因为任何物质的磁性都是由电子动产生的,这是一个比较复杂的问题,这里只作简单的说明。物质是由原子、分子所组成的,原子是由带正电的原子核和核外带负电的电子组成。电子绕原子核旋转的同时还绕本身的轴线旋转,这种旋转叫做电子自转。无论电子环绕原子核旋转还是自转,都和传导电流(或运动电荷)一样,都要产生一个磁效应“原子磁矩”。明显看得出来,原子磁矩来源于原子核磁矩和电子磁矩,原子核的磁矩很小,可以忽略不计,电子磁矩又可分为绕核旋转的轨道磁矩和自旋磁矩。所以说原子的磁矩是电子轨道磁矩与电子自旋磁矩的矢量之和。分子是由多个原子组成,各个原子磁矩的矢量和称为分子磁效应,亦可称其为“分子磁矩”,选矿设备的分子磁效应可用一个等效圆电流来表示,叫做分子电流。
但是,现代物理学告诉我们,物质的原子磁矩不是所有电子磁矩的矢量总和,而是在未充满的那些次层中的电子磁矩的总和,研究这个问题比较复杂,也不属这门课程的内容,这里不作进一步的讨论。
物质的分子磁矩或原子磁矩,在没有外磁场作用时。由于分子的热运动,物质的分子磁矩在空间的取向是杂乱无章的,如图2-4(a)所示,各分子的磁矩取向是杂乱无规则的,它们之间的磁性相互抵消,所以从整体来看,物质对外不显示出磁性。如果把它放在磁场中,这时物质中的分子电流虽然仍受到热运动的影响,但在外磁场作用下会发生转动,使分子电流磁场方向趋向外磁场方向平行排列,因而形成一个附加磁场,如图2-4(b)所示,此时物质对外显示出磁性,这种在外磁场作用下,物体由不显示磁性到显示出磁性的物理现象,叫做物体磁化。
物质由于电子旋转产生磁效应,则必具有一定的磁矩,物体的磁矩是描写物体磁性的一个物理量。磁矩的大小本课程不可能详细的讨论,砂石生产线只从直观现象进行观察,当物体被磁化后,由于分子磁矩均与外磁场方向平行排列,对外显示出磁性.在物体的两端则必产生极性相反的磁性,如图2-5所示,这是由于物体内部相邻磁性极性相反,磁性相互抵消,只有两端侧面上才显示出磁性,设两端的磁极强度为Q盛,两极间的距离为I时,则此物体磁化后的总磁矩为按安培分子电流来说,物体被磁化后,分子或原子磁矩按磁场方向排列,内部两相邻的极性抵消,从宏观整体来看,这个横切面内各分子环流的总和就相当于沿截面边缘的一个大的环形电流。由于沿各个截面的边缘都出现这样等效的大的环形电流,因此从整个磁化的物体看,就相当一个由这样的大环形电流组成的通电螺旋管,如图2-5所示。磁化后的磁矩为磁化强度的方向随物体性质而异,对强磁性和顺磁性物体,其磁化方向则与外磁场相同,对于逆磁性物体,其磁化强度与外磁场方向相反。物体磁化强度愈大,表明物体被磁化的程度和物体本身的磁性也愈大。