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有趣的反磁性實驗

生活科學趣談

影片中的黑色物質是熱解碳Pyrolytic carbon),由於它是室溫條件下具有最大反磁性(抗磁性)的材料,因此常被拿來示範 反磁性 的實驗 → US $2.5 / piece

這種經由化學氣相沉積所得的高結晶取向之熱解碳,其具有高密度與高純度(雜質含量0.0002%)的特性 ,唯其要價菲。一個較便宜的替代方案是使用99.99% 純度的石墨片 Pure Graphite Plate 來自行加工,其可以從 ebay購得。不過要磨得夠薄才能浮得高,這需要一點技術與運氣

另外,使用自動鉛筆的筆蕊亦可觀察到反磁性現象,因為它的材質就是石墨

水分子也具有反磁性

2010年的諾貝爾物理學獎得主 André Geim 就曾經藉由強大的磁場將一隻青蛙漂浮到兩公尺的高度

物質的磁性源自於電荷的運動,因此所有的物質或多或少都具有能彰顯出磁性的能力。在外加磁場的作用下,反磁性(Diamagnetism)物質的磁化方向與外加磁場方向相反,物質內部的磁場強度會比外加磁場強度小,表現出來即為與外加磁場排斥的特性。順磁性(Paramagnetism)物質在外加磁場作用下,磁化方向則與外加磁場方向相同,物質內部的磁場強度會比外加磁場強度略大,表現出來即為與外加磁場有微弱的相吸特性。不管是反磁性物質或是順磁性物質,在無外加磁場時,都不具有磁性,也就是它們只有在外加磁場時才會顯示出磁化現象。至於 鐵磁性(Ferromagnetism)物質,在外加磁場時能產生很強的磁化程度,一旦磁化後,當外加磁場移除,其仍可保留極強的磁性。銅、金、矽、銀、鋅屬於反磁性物質;鋁、鉻、鉬、鈦、鋯屬於順磁性;鐵、鈷、鎳和某些含有稀土金屬的奈米晶體(ex.鎘硒)則為鐵磁性。欲測量物質的順、反磁性強弱程度,一個簡單的方法是將其放在磅秤上,然後強力磁鐵從其上方靠近(但不接觸),藉由磅秤讀數的變化即可判斷。如果磅秤讀數略微減少,則這種物質屬於順磁性。

評論4

  1. 藍翔

    我看這隻青蛙可能活不久了…傳說中費米曾經將頭伸進加速器的強力磁鐵環裡、結果嘴巴嘗到一股酸味、他猜測可能是體液在牆磁場下經由頭身進去這個動能而產生電解反應(費米享年53歲死於癌症、可能無關拉提一下而已)

  2. 藍翔

    可能因為病人送進MRI機器時是和機器的強磁場平行的相對運動、因此不會有勞倫茲力產生的電場、而且照射時病人是無法亂動的

    http://www.nict.go.jp/publication/NICT-News/0609/research/

    但是迴旋加速器的強磁場是成對的磁極產生垂直磁場、目的就是要用勞倫茲力形成強大的偏折力、因此人頭伸進去磁場的動作就類比於體液中的帶電分子在垂直磁場中相對運動(費米除了嚐到酸味外還眼冒金星)

  3. 鄭永銘

    有道理,不過病人從MRI外界低磁場區域推進去高強度磁場區的過程中,由於磁場強度有變化,所以腦部的橫截面還是會有dΦB/dt。話說回來,榮總的MRI磁場強度是3T,但是CERN的LHC磁場強度卻高達8.33T,這應該也是因素之一

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