為什麼鐵能被磁鐵吸引,而其他大部分金屬卻不能?

除了鐵之外，能夠被磁鐵或者磁場吸引的少數金屬還包括鈷、鎳、鏑和釓。那麼，為什麼只有一些金屬能被磁鐵吸引？磁鐵吸引金屬的原理是什麼？

磁力的來源

從本質上來講，磁力是電磁力，這是四大基本自然力之一。磁力的產生需要從原子尺度上進行解釋。

對於一個原子，其中心是由質子和中子組成的原子核（氕核只有質子），外圍則是繞核運動的電子。但不像行星那樣會在確切的軌道上環繞恆星運動，電子出現的位置是隨機的，只能知道電子出現在某個位置的概率。

根據量子力學，電子的自旋以及電子在軌道上的運動都會產生一個偶極子磁矩，這樣就會形成磁場。同樣地，自旋的原子核也會形成磁場，只是這遠弱於電子磁矩所產生的磁場。原子中的各種磁矩會有疊加和抵消，從而表現出一個總磁矩——原子磁矩。

在磁鐵或者磁場的作用下，鐵、鎳、釓等金屬的原子磁矩排列會變得高度有序，這會互相疊加產生一個淨磁矩，從而形成一個磁場，這些金屬就會被磁化。因此，鐵、鎳、釓等金屬與磁鐵之間會有強大的電磁力作用，這就是磁力，導致鐵、鎳、釓等金屬會被磁鐵吸引。而諸如銅、鋁等其他金屬的原子磁矩不會在磁鐵的作用下變得高度有序，所以它們無法產生足夠強的磁場來被磁鐵吸引。

磁力的消失

另外，物體的鐵磁性與溫度有關。隨著溫度的升高，分子的動能增加，熱運動變得更加劇烈。當溫度達到一個臨界點時，原子磁矩的排列不再有序，淨磁矩會變為零，鐵磁性也就會消失，此時的溫度為居裡溫度。如果溫度降到居裡溫度之下，鐵磁性又會恢復。

鐵的居裡溫度為770攝氏度，鎳的為354攝氏度，鏑的為-185攝氏度，四氧化三鐵的為585攝氏度，釹磁鐵的為330攝氏度。因此，如果把鐵燒紅，它就無法被磁鐵吸引。當溫度降低到770攝氏度以下時，重新恢復磁性的鐵才能被磁鐵吸引。

地球的磁性

地球自身能夠產生一個巨大的磁場，為地球上的生命屏蔽宇宙射線，並讓指南針起作用。另一方面，地球的核心主要是由鐵組成，那裡的溫度高達5500攝氏度，遠高於鐵的居裡溫度。那麼，為什麼地球不會失去磁性呢？

原因在於地磁場並非是由一塊大磁鐵形成。地核分為熔融的外地核和固態的內地核，因為內地核的壓力遠高於外地核，所以儘管內地核的溫度更高，但卻沒有熔化。

由於地核的獨特結構，當地球自轉時，內外地核會出現差速旋轉。在外地核中，對流的鐵會通過電磁感應形成磁場。因此，地磁場能在高溫情況下保持存在。

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