Istota magnetyzmu
1. pochodzenie materialnego magnetyzmu
Jeśli magnes jest wirnikiem elektromagnetycznym, magnesem i nie widzi żadnego wiru elektromagnetycznego, dlaczego jest magnetyczny?
nasza odpowiedź brzmi: magnetyczne właściwości materii wywodzą się z ruchu elektronów w atomie, a ruch elektronów wytwarza wir eteru elektromagnetycznego. Już w 1820 r. Duński naukowiec Oster odkrył magnetyczny efekt prądu elektrycznego. Po raz pierwszy ujawnił związek między magnetyzmem a elektrycznością, łącząc w ten sposób energię elektryczną i magnetyzm. Aby wyjaśnić zjawisko magnesów stałych i namagnesowania, Ampere zaproponował hipotezę prądu molekularnego. Ampere uważa, że w cząsteczce jakiejkolwiek substancji występuje prąd pierścieniowy, nazywany prądem molekularnym, a prąd molekularny jest równoważny elementarnemu magnesowi. Kiedy substancja nie ma magnetyzmu na poziomie makroskopowym, orientacje tych prądów molekularnych są nieregularne, a efekty magnetyczne generowane przez zewnętrzne znoszą się nawzajem, tak że cały obiekt nie jest magnetyczny. Pod działaniem zewnętrznego pola magnetycznego każdy prąd cząsteczkowy równoważny elementarnemu magnesowi będzie miał tendencję do orientowania się w kierunku zewnętrznego pola magnetycznego, powodując, że obiekt będzie wykazywał magnetyzm. Istnieje istotny związek między zjawiskami magnetycznymi a zjawiskami elektrycznymi. Magnetyczne właściwości materii i struktury elektronów są ze sobą ściśle powiązane. Ullenbeck i Goldsmith najpierw zaproponowali koncepcję spinowania elektronów, która ma myśleć o elektronach jako naładowanej kuli. Myślą, że podobnie jak ruch Ziemi wokół Słońca, elektrony biegają wokół jądra z jednej strony i istnieje odpowiednia orbita. Natomiast moment pędu i moment magnetyczny orbity obracają się wokół własnej osi, z spinowym momentem pędu i odpowiednim spinowym momentem magnetycznym. Moment magnetyczny zmierzony przez Stern-Galach z eksperymentu srebrnego atomowego jest momentem magnetycznym spinowym. (Teraz ludzie myślą, że nie należy uważać spinu elektronu za rotację kulki wokół własnej osi.) Obrót elektronu wokół jądra na okrągłej orbicie i ruch wirowy wokół niego wytworzy wir elektromagnetyczny eter, aby utworzyć magnetyzm. Typowe momenty magnetyczne są używane do opisu magnetyzmu. Dlatego elektrony mają moment magnetyczny, który składa się z orbitalnego momentu magnetycznego elektronu i spinowego momentu magnetycznego. W krysztale, orbitalny moment magnetyczny elektronów ma wpływ na sieć krystaliczną, zmienia się jej kierunek i nie można utworzyć wspólnego momentu magnetycznego, a na zewnątrz nie ma efektu magnetycznego. Dlatego magnetyczne właściwości materii nie są spowodowane przez orbitalny moment magnetyczny elektronów, ale głównie przez spinowy moment magnetyczny. Przybliżona wartość każdego momentu magnetycznego spinów elektronowych jest równa jednemu magnesowi Bohra. Jest jednostką atomowego momentu magnetycznego,. Ponieważ jądro jest około 2000 razy cięższe od elektronów, a jego prędkość ruchu wynosi tylko kilka tysięcznych prędkości elektronu, moment magnetyczny jądra to zaledwie kilka tysięcznych elektronu, który jest nieistotny. Moment magnetyczny wyizolowanego atomu jest określony przez strukturę atomu. Jeśli w atomie znajduje się niewypełniona elektronowa powłoka, moment magnetycznego spinowania elektronów nie jest anulowany, a atom ma "stały moment magnetyczny". Na przykład atom żelaza ma liczbę atomową 26 i łącznie 26 elektronów. Z wyjątkiem jednego z pięciu orbitali, dwa elektrony (spin antyrównoległy) muszą być wypełnione, a pozostałe cztery orbitale mają tylko jeden elektron, a te elektrony Kierunki wirowania są równoległe, przy czym całkowity spin elektronowy wynosi 4.