在铁磁性物质内部,如同顺磁性物质,有很多未配对电子。由于交换作用(exchangeinteraction),这些电子的自旋趋于与相邻未配对电子的自旋呈相同方向。由于铁磁性物质内部又分为很多磁畴,虽然磁畴内部所有电子的自旋会单向排列,造成“饱合磁矩”,磁畴与磁畴之间,磁矩的方向与大小都不相同。所以,未被磁化的铁磁性物质,其净磁矩与磁化矢量都等于零。
铁磁性的原子都有剩磁矩,而且它们间相互交换作用十分强(来自电子间的交换力),引起原子磁矩平行取向。交换是由于二个电子自旋的相对取向所造成的交换力,是量子力学效应。这种力很强;它相当于1000 Tesla磁场的量级。或近似100 万倍地磁场的大小。铁磁在无外磁场都有一净磁化强度。Fe,Ni,Co 及其合金是铁磁性的典型物质。它有三个特性:(1)自发磁化强度(由自旋磁矩的大小决定);(2)有一磁有序温度(居里温度);在此温度之上,变成磁无序(顺磁性)(3),磁场去后,铁磁物质还保留剩余磁化强度(有磁滞)。顺磁与铁磁的主要性能比较:顺磁磁化达饱和所需外场为10Tesla,铁磁只需1Tesla。
铁的氧化物由于晶体结构形成较复杂的磁有序,称为亚铁磁性。这种磁有序结构由二种称A和B的磁次晶格组成,它们由氧阴离子隔开,但通过氧离子进行间接(超)交换作用。使二种次晶格的自旋反平行取向。由于亚铁磁的二种次晶格的磁矩不相等,使整体物质有一净磁矩。此净磁矩在外场下的行为和铁磁性的相似。它也具有自发磁化强度,居里温度,剩磁(磁滞)等。但铁磁和反铁磁却有十分不同的磁有序结构。Fe3O4是典型的亚铁磁磁介质。
假设施加外磁场,这些磁畴的磁矩还趋于与外磁场呈相同方向,从而形成有可能相当强烈的磁化矢量与其感应磁场。随着外磁场的增高,磁化强度也会增高,直到“饱和点”,净磁矩等于饱合磁矩。这时,再增高外磁场也不会改变磁化强度。假设,减弱外磁场,磁化强度也会跟着减弱。但是不会与先前对于同一外磁场的磁化强度相同。磁化强度与外磁场的关系不是一一对应关系。磁化强度比外磁场的曲线形成了磁滞回线。
铜和铝,以及几乎所有的物质都受磁场的作用,只是除了铁磁性物质以外,作用力都很小:铜是抗磁性,受磁场强的地方的排斥,铝是顺磁性,正好相反。但是铜和铝的磁化率都太小了,在10E-5量级,所以你觉得它们不被磁铁吸引。而铁磁性物质磁化率算下来最大可以有比如几千的量级(随磁场强度变化,不是常数),所以磁场对它的作用非常明显。
在通过智慧安检门的时候,门周围的线圈会产生一个磁场,碰到金属后在金属表面会形成一圈电流来产生一个反方向的磁场,此时智慧安检门如果探测到这个反方向的磁场后就会报警。
由于两侧门板内装有能发射和接收交变电磁场的传感器。金属导电体受交变电磁场激励时,在金属导电体中产生涡流电流,而该电流又发射一个与原磁场频率相同但方向相反的磁场,智慧安检门就是通过检测该涡流信号有无来发现附近是否存在目标检测物。由发射器发射出激励电磁波,由接收传感器接收目标检测物的信号,接收传感器把涡流产生的信号检取出来,再经过电路一系列的放大处理,当信号量达到设定值时即认为有目标检测物出现。