电磁学中的一个有趣现象：磁铁为何会有磁性呢？■↙

在生活中，我们总能见到如下的事实，那就是同样由原子构成的氧气或金属铝、铜，它们的周围是没有磁场的，而同样是由原子构成的铁，在它的周围就会有磁场的出现。那么，磁铁为什么会有磁性呢？

对于磁场的研究与利用，从古至今都没有停止过，而我国先民发明的指南针，可谓是研究和利用磁场的开拓者，指南针在我国的出现，直接将强大的大明王朝的声威传到了非洲。而在近现代，自从丹麦物理学家奥斯特发现电流的周围有磁场后，将磁场的研究带入了另一个高度。

因为没有找到诸如电荷一样的磁荷物质，所以，人们开始尝试着用电的思维方式来解释磁现象，最先提出此观点的人当属法国伟大的物理学家安培了，它的分子电流假说确实能够为铁的周围存在着磁场提供了强大的理论依据。

安培认为，在铁的内部存在着分子环形电流，每个分子的环形电流的方向具有一致性，而且排列的位置不变。这就好像通电螺旋线圈中的每匝线圈通电后所产生的磁场，通过人为的因素将其紧密的排在一起，使其成为一个强大的磁场。

当铁受到高温时，由于铁内部的分子做着激烈的热运动，促使铁内部的分子排列方式发生了变化，因此，铁在居里温度以上时，其磁性就几乎变为零。可见，安培分子电流假说具有一定的前瞻性，他至少将磁场的研究带入到了微观的世界中。

然而，他终究没有解释出铁磁场形成的内在因素。因为分子对外是不显电性的，没有电荷的移动，就不会产生电流，没有电流也就无法形成磁场。所以，人类对磁场的研究就进入到了量子化阶段了。

现在的物理学家普遍认为，铁的周围之所以有磁场，那是因为铁的原子中有带正电的原子核和带负电的电子。电子在围绕原子核的运动过程，可以看作是地球围绕着太阳运动一样，故而，自由电子在原子内部既做绕核的圆周运动，同时电子也在做自转。

电子在原子内绕核运动的时候，就会形成环形电流，当电子在原子内所产生的环形电流的方向一致，且这些电子运行轨道不变时，那么此种物质的周围就会形成磁场。然而，也许有人肯定会问，金属原子的原子核在某个位置做着往复的振动，那么它所产生的磁场难道就不会影响电子所产生的磁场吗？

的确如此，根据安培右手定则可知，铁原子核在做往复的振动过程中，其周围必定会产生交变封闭的磁场，而洛伦磁力则告诉我们，磁场对带电粒子的运动轨迹是有影响的，故而，用电子环形电流所产生的磁场来解释磁现象就显得不通顺了。

可是，大家可别忘了，电子不仅在做绕核的圆周运动，同时也在做自旋，电子在做自旋的过程中，其周围就会产生磁场。如果原子内部某些轨道上的电子的自旋方向一致的话，那么此物质就会对外显示出磁场。

并且，不管电子的运动轨迹是否会受到原子核所产生的磁场影响，电子的自旋是绝对不会受到洛伦磁力影响的，而铁电子的自旋方向就是一致的，故而铁对外就显磁性。而有些物质内电子的自旋方向不一致，使得它们所形成的磁场相互抵消，因此对位就不显磁性了。