上述磁选过程表明,电磁线圈可使磁选机的铁芯和磁极磁化,在砂石生产线周围产生磁场.磁极之间的磁场又使矿粒磁化,显现磁性,进而产生磁力;而非磁性矿粒只能受到肉眼观察不到的微弱的磁力作用,从而导致磁性矿粒与非磁性矿粒的分离.所以,进一步认识物质的磁化,包括磁性物质的结构、在磁化磁场中的行为及磁化程度的量度,对认识磁选过程的本质是必不可少的.
电子磁矩和原子磁矩
众所周知,物质是由原子构成的,原子又是由带正电的核和绕核旋转的电子构成的.电子的旋转运动包括轨道运动和自旋运动.
电子的轨道运动产生轨道磁矩,又称‘玻尔磁矩”.由物理学可知,质量m与荷电量e的电子以速度。绕半径r的轨道作圆周运动时.相当于一个载流线圈元。
原子磁矩是宏观物体磁性的基础.一般认为,原子磁矩为原子内电子轨道磁矩与自旋磁矩的矢量和.
g因子又称为朗德系数,可用作判别轨道磁矩和自旋磁矩对原子磁矩的贡献程度,因为各种物质都有一个确定的g因子,并可用实验测定.若某种物质的S因子为1,则该物质只有轨道磁矩对原子磁矩有贡献;若g因子为2,则只有自旋磁矩对原子磁矩有贡献;若S因子在1-2之间,则轨道磁矩和自旋磁矩都对原子磁矩有贡献.例如,实验测定铁磁质Fe, Co. Ni等的S因子接近2,这表明铁磁质只有自旋磁矩对原子磁矩有贡献.
宏观物体的磁化
与原子和分子相比,所有有限形体的磁性材料或矿粒,都可视为宏观物休,当磁选机的磁化可忽略物体的尺寸效应时,则该物体的磁化可视为物质的磁化.物质的磁化可定义为物质中原子磁矩沿外磁场方向取向的行为.更确切些说,无外磁场时,由于物质中的原子磁矩取向不同,原子磁矩互相抵消,故对外不显磁性;但在磁化磁场的作用下,原子磁矩趋向于外磁场方向,物质中总的磁矩不为零,因而对外显示磁性.这就是磁化.一般说来,外磁场越强,物质中的原子磁矩沿外磁场方向取向的程度越高,若外磁场强度足以使某种物质的所有原子磁矩转向到与外磁场方向一致,则该物质的磁化达到了饱和磁化.由磁学可知,有些物质能磁化到饱和,如铁磁质;大多数物质不能磁化到饱和,如顺磁质;还有些物质磁化时,其总磁矩方向与外磁场方向相反,这种物质被称为逆磁质.铁磁质、顺磁质和逆磁质的磁化原理将在以后详细讨论,在此将进一步讨论若千描述物质磁化程度的物理量。