什么是抗磁性?

作者: meilin
位于: 五金化工

抗磁性也叫反磁性,是指一种材料在暴露于强磁场时产生的反磁能力。这种影响是由电子轨道变化产生的 — 从外部来源产生反对磁性小电流。许多非磁性材料具有抗磁性品质,如水,木头,植物,动物和人体等。比普通磁力弱数百万倍,抗磁性会在适当环境下导致飘浮。

石墨和铋是最强的抗磁性材料。石油等有机化合物,以及黄金和汞等重金属的抗磁性也很强。这些材料被外磁力排斥,因为有涡流在它们的磁场形成。最好的抗磁物质是超导体,如迈斯纳效应解释的一样,它们在转变成超导状态时抵抗磁场。

与这种弱磁力有关的现象之一是抗磁悬浮。在整个磁场强度最低时,给予磁场稳定平衡,会导致物体在自由空间飘浮。生物中的分子,包括水和蛋白质,是反磁性体,并且只在反磁性存在阻力时才有重力。青蛙等小动物,能以这种方式飘浮在空中,小试管试验已证实了这一点。

与抗磁性相关的理论包括Bohr-Leeuwen定理,声明一个系统在稳定温度下不能依赖磁场。抗磁性在高温时最持久。恩肖的定理(Earnshaw’s theorem)解释这一现象说:集中于一个方式的磁场必然不会集中在另一个方向。它只适用于固定磁场,抗磁物质能排斥磁场并飘浮在自由空间。

抗磁性最初是在1700年代末被发现的,但该术语直到1800年代中期才被迈克尔·法拉第提出,他发现所有材料在暴露于磁场时都表现出反磁特性。如今,强超导体被用于反对磁力。水的小样本能被悬浮,并且磁性物体能在不添加力量的情况下在真空环境中悬浮几小时。该概念已被美国国家航空和宇宙航行局(NASA)广泛研究,并期望借助微重力试验人体骨骼和肌肉,以及抵消地球引力的磁体开发。