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磁鐵
本詞條是多義詞，共2個(gè)義項(xiàng)
由鐵、鈷、鎳等組成的吸鐵石
磁鐵的成分是鐵、鈷、鎳等原子，其原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較特殊，本身就具有磁矩。磁鐵能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)，具有吸引鐵磁性物質(zhì)如鐵、鎳、鈷等金屬的特性。
磁鐵種類(lèi)：形狀類(lèi)磁鐵：方塊磁鐵、瓦形磁鐵、異形磁鐵、圓柱形磁鐵、圓環(huán)磁鐵、圓片磁鐵、磁棒磁鐵、磁力架磁鐵，屬性類(lèi)磁鐵：釤鈷磁體、釹鐵硼磁鐵（強(qiáng)力磁鐵）、鐵氧體磁鐵、鋁鎳鈷磁鐵、鐵鉻鈷磁鐵，行業(yè)類(lèi)磁鐵：磁性組件、電機(jī)磁鐵、橡膠磁鐵、塑磁等等種類(lèi)。磁鐵分永久磁鐵與軟磁，永久磁鐵是加上強(qiáng)磁，使磁性物質(zhì)的自旋與電子角動(dòng)量成固定方向排列，軟磁則是加上電。（也是一種加上磁力的方法）等電流去掉軟磁會(huì)慢慢失去磁性。
將條形磁鐵的中點(diǎn)用細(xì)線懸掛起來(lái)，靜止的時(shí)候，它的兩端會(huì)各指向地球南方和北方，指向北方的一端稱(chēng)為指北極或N極，指向南方的一端為指南極或S極。
發(fā)現(xiàn)
磁鐵不是人發(fā)明的，是天然的磁鐵礦。古希臘人和中國(guó)人發(fā)現(xiàn)自然界中有種天然磁化的石頭，稱(chēng)其為“吸鐵石”。這種石頭可以魔術(shù)般的吸起小塊的鐵片，而且在隨意擺動(dòng)后總是指向同一方向。早期的航海者把這種磁鐵作為其最早的指南針在海上來(lái)辨別方向。最早發(fā)現(xiàn)及使用磁鐵的應(yīng)該是中國(guó)人，也就是利用磁鐵制作“指南針”，是中國(guó)四大發(fā)明之一。
磁鐵
經(jīng)過(guò)千百年的發(fā)展，今天磁鐵已成為我們生活中的強(qiáng)力材料。通過(guò)合成不同材料的合金可以達(dá)到與吸鐵石相同的效果，而且還可以提高磁力。在18世紀(jì)就出現(xiàn)了人造的磁鐵，但制造更強(qiáng)磁性材料的過(guò)程卻十分緩慢，直到20世紀(jì)20年代制造出鋁鎳鈷(Alnico)。隨后，20世紀(jì)50年代制造出了鐵氧體(Ferrite),70年代制造出稀土磁鐵[Rare Earth magnet 包括釹鐵硼(NdFeB)和釤鈷(SmCo)]。至此，磁學(xué)科技得到了飛速發(fā)展，強(qiáng)磁材料也使得元件更加小型化。
發(fā)展
1822年，法國(guó)物理學(xué)家阿拉戈和呂薩克發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電流通過(guò)其中有鐵塊的繞線時(shí)，它能使繞線中的鐵塊磁化。這實(shí)際上是電磁鐵原理的最初發(fā)現(xiàn)。1823年，斯特金也做了一次類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)：他在一根并非是磁鐵棒的U型鐵棒上繞了18圈銅裸線，當(dāng)銅線與伏打電池接通時(shí)，繞在U型鐵棒上的銅線圈即產(chǎn)生了密集的磁場(chǎng)，這樣就使U型鐵棒變成了一塊“電磁鐵”。這種電磁鐵上的磁能要比永磁能放大多倍，它能吸起比它重20倍的鐵塊，而當(dāng)電源切斷后，U型鐵棒就什么鐵塊也吸不住，重新成為一根普通的鐵棒。
磁鐵
斯特金的電磁鐵發(fā)明，使人們看到了把電能轉(zhuǎn)化為磁能的光明前景，這一發(fā)明很快在英國(guó)、美國(guó)以及西歐一些沿海國(guó)家傳播開(kāi)來(lái)。1829年，美國(guó)電學(xué)家亨利對(duì)斯特金電磁鐵裝置進(jìn)行了一些革新，絕緣導(dǎo)線代替裸銅導(dǎo)線，因此不必?fù)?dān)心被銅導(dǎo)線過(guò)分靠近而短路。由于導(dǎo)線有了絕緣層，就可以將它們一圈圈地緊緊地繞在一起，由于線圈越密集，產(chǎn)生的磁場(chǎng)就越強(qiáng)，這樣就大大提高了把電能轉(zhuǎn)化為磁能的能力。到了1831年，亨利試制出了一塊更新的電磁鐵，雖然它的體積并不大，但它能吸起1噸重的鐵塊。電磁鐵的發(fā)明也使發(fā)電機(jī)的功率得到了很大的提高。
發(fā)展歷程
5000年前人類(lèi)發(fā)現(xiàn)天然磁鐵(Fe3O4)
1000年前中國(guó)人用磁鐵與鐵針摩擦磁化，制成世界最早的指南針。
1100年左右中國(guó)將磁鐵針和方位盤(pán)聯(lián)成一體，成為磁鐵式指南儀，用于航海。
1600英國(guó)人威廉。吉伯發(fā)表了關(guān)于磁的專(zhuān)著“磁鐵”，發(fā)展了古希臘人泰勒斯、亞里士多德等前人有關(guān)磁的認(rèn)識(shí)和實(shí)驗(yàn)。
1831英國(guó)物理學(xué)家M.法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
1928英國(guó)物理學(xué)家P.A.M.狄拉克用相對(duì)論量子力學(xué)完美地解釋了電子的內(nèi)稟自旋和磁矩。并與德國(guó)物理學(xué)家W.海森伯一起證明了靜電起源的交換力的存在，奠定了現(xiàn)代磁學(xué)的基礎(chǔ)。
1936蘇聯(lián)物理學(xué)家郎道完成了巨著“理論物理學(xué)教程”，其中包含全面而精彩地論述現(xiàn)代電磁學(xué)和鐵磁學(xué)的篇章。
1936-1948法國(guó)物理學(xué)家L.奈耳提出反鐵磁性和亞鐵磁性的概念和理論，并在隨后多年的研究中深化了對(duì)物質(zhì)磁性的認(rèn)識(shí)。
1967旅美奧地利物理學(xué)家K.J.斯奈特在量子磁學(xué)的指導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)了磁能積空前高的稀土磁鐵(SmCo5)，從而揭開(kāi)了永磁材料發(fā)展的新篇章。
1974第二代稀土永磁-Sm2Co17問(wèn)世。
1990原子間隙磁鐵-Sm-Fe-N問(wèn)世。
1991德國(guó)物理學(xué)家E.F.克內(nèi)勒提出了雙相復(fù)合磁鐵交換作用的理論基礎(chǔ)，指出了納米晶磁鐵的發(fā)展前景。
隨著社會(huì)的發(fā)展，磁鐵的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，從高科技產(chǎn)品到最簡(jiǎn)單的包裝磁，
目前應(yīng)用最為廣泛的還是釹鐵硼磁鐵和鐵氧體磁鐵。
三十年代
二十世紀(jì)三十年代末，鋁鎳鈷磁鐵開(kāi)發(fā)成功，才使磁鐵的大規(guī)模應(yīng)用成為可能。
五十年代
五十年代，鋇鐵氧體磁鐵的出現(xiàn)，既降低了永磁體成本，又將永磁材料的應(yīng)用范圍拓寬到高頻領(lǐng)域。
六十年代
到六十年代，釤鈷永磁的出現(xiàn)，則為磁鐵的應(yīng)用開(kāi)辟了一個(gè)新時(shí)代。迄今為止，稀土永磁已經(jīng)歷第一代SmCo5，第二代沉淀硬化型Sm2Co17，發(fā)展到第三代Nd-Fe-B永磁材料。目前鐵氧體磁鐵仍然是用量最大的永磁材料，但釹鐵硼磁鐵的產(chǎn)值已大大超過(guò)鐵氧體永磁材料，釹鐵硼磁鐵的生產(chǎn)已發(fā)展成一大產(chǎn)業(yè)。
磁現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)
戰(zhàn)國(guó)時(shí)代我們的先人已經(jīng)積累了許多這方面的認(rèn)識(shí)，在探尋鐵礦時(shí)常會(huì)遇到磁鐵礦，即磁石（主要成分是四氧化三鐵）。這些發(fā)現(xiàn)很早就被記載下來(lái)了?！豆茏印返臄?shù)篇中最早記載了這些發(fā)現(xiàn)：“山上有磁石者，其下有金銅。”
嘗試
既然磁石能吸引鐵，那么是否還可以吸引其他金屬呢？我們的先民做了許多嘗試，發(fā)現(xiàn)磁石不僅不能吸引金、銀、銅等金屬，也不能吸引磚瓦之類(lèi)的物品。西漢的時(shí)候人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到磁石只能吸引鐵，而不能吸引其他物品。當(dāng)把兩塊磁鐵放在一起相互靠近時(shí)，有時(shí)候互相吸引，有時(shí)候相互排斥。人們都知道磁體有兩個(gè)極，一個(gè)稱(chēng)N 極，一個(gè)稱(chēng)S 極。同性極相互排斥，異性極相互吸引。那時(shí)的人們并不知道這個(gè)道理，但對(duì)這個(gè)現(xiàn)象還是能夠察覺(jué)到的。
到了西漢，有一個(gè)名叫欒大的方士，他利用磁石的這個(gè)性質(zhì)做了兩個(gè)棋子般的東西，通過(guò)調(diào)整兩個(gè)棋子極性的相互位置，有時(shí)兩個(gè)棋子相互吸引，有時(shí)相互排斥。欒大稱(chēng)其為“斗棋”。他把這個(gè)新奇的玩意獻(xiàn)給漢武帝，并當(dāng)場(chǎng)演示。漢武帝驚奇不已，龍心大悅，竟封欒大為“五利將軍”。欒大利用磁石的性質(zhì)，制作了新奇的玩意蒙騙了漢武帝。
地球也是一個(gè)大磁體，它的兩個(gè)極分別在接近地理南極和地理北極的地方。因此地球表面的磁體，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)因磁體同性相斥，異性相吸的性質(zhì)指示南北。這個(gè)道理古人不夠明白，但這類(lèi)現(xiàn)象他們很清楚。
分類(lèi)
磁鐵可分作“永久磁鐵”與“非永久磁鐵”。永久磁鐵可以是天然產(chǎn)物，又稱(chēng)天然磁石，也可以由人工制造（最強(qiáng)的磁鐵是釹磁鐵）。而非永久性磁鐵，只有在某些條件下會(huì)有磁性，通常是以電磁鐵的形式產(chǎn)生，也就是利用電流來(lái)強(qiáng)化其磁場(chǎng)。
定義
概念
第一大類(lèi)
金屬合金磁鐵包括釹鐵硼磁鐵Nd2Fe14B magnet）、釤鈷磁鐵(SmCo magnet)、鋁鎳鈷磁鐵（ALNiCO magnet）鐵鉻鈷磁鐵(FeCrCo magnet)
燒結(jié)汝鐵硼：是1983年以后發(fā)展起來(lái)的一種新型永磁材料，它具有極高的磁性能，廣泛應(yīng)用于各種永磁電機(jī)，工程機(jī)械、電聲、電器以及醫(yī)療器械。
燒結(jié)釤鈷永磁是一種優(yōu)越的永磁材料，即具有很高測(cè)磁性能，同時(shí)又有很強(qiáng)的防腐蝕性、抗氧化性、溫度系數(shù)低、居里溫度高、能在較高環(huán)境下使用，廣泛應(yīng)用于馬達(dá)、傳感器、探測(cè)儀、雷達(dá)以及其他高科技領(lǐng)域。
鋁鎳鈷適合于生產(chǎn)形狀復(fù)雜。輕、薄、小的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于儀器儀表、通訊、磁電開(kāi)關(guān)以及各種傳感器。
鐵鉻鈷磁鐵(FeCrCo magnet）是永磁中的變形金剛，合金永磁可變形之最，可以拉絲（0.2-0.3mm）拉管 軋帶 以及各種機(jī)械加工。A.FeCrCo(鐵鉻鈷)變形永磁合金具有較高的磁性，可與AlNiCo永磁合金媲美，但其含Co量要比AlNiCo低50%左右。B.FeCrCo合金具有優(yōu)良的塑性與延展性易于加工，這是鑄造永磁合金無(wú)法比擬的特性，而該合金較高的使用溫度400左右，又是NdFeB稀土永磁不可及的。C.FeCrCo合金經(jīng)加加工可制成絲、棒、管、帶和鍛材，經(jīng)車(chē)、銑、刨、鉆和沖壓等機(jī)械加工，能制成各種形狀復(fù)雜的永磁元件，尤其對(duì)細(xì)小、長(zhǎng)薄元件顯示出獨(dú)有的特性。最薄的帶材可以達(dá)到0.05mm，最細(xì)的絲材可以加工成到0.1mm。
磁鐵
第二大類(lèi)
鐵氧體永磁材料（Ferrite）
1．釹鐵硼磁鐵 它是目前發(fā)現(xiàn)商品化性能最高的磁鐵，被人們稱(chēng)為磁王，擁有極高的磁性能其最大磁能積(BHmax)高過(guò)鐵氧體(Ferrite)10倍以上。其本身的機(jī)械加工性能亦相當(dāng)之好。工作溫度最高可達(dá)200攝氏度。而且其質(zhì)地堅(jiān)硬，性能穩(wěn)定，有很好的性價(jià)比，故其應(yīng)用極其廣泛。但因?yàn)槠浠瘜W(xué)活性很強(qiáng)，所以必須對(duì)其表面凃?qū)犹幚怼?如鍍Zn,Ni,電泳、鈍化等)。
2．鐵氧體磁鐵 它主要原料包括BaFe12O19和SrFe12O19。通過(guò)陶瓷工藝法制造而成，質(zhì)地比較硬，屬脆性材料，由于鐵氧體磁鐵有很好的耐溫性、價(jià)格低廉、性能適中，已成為應(yīng)用最為廣泛的永磁體。
3．鋁鎳鈷磁鐵 是由鋁、鎳、鈷、鐵和其它微量金屬元素構(gòu)成的一種合金。鑄造工藝可以加工生產(chǎn)成不同的尺寸和形狀，可加工性很好。鑄造鋁鎳鈷永磁有著最低可逆溫度系數(shù)，工作溫度可高達(dá)600攝氏度以上。鋁鎳鈷永磁產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于各種儀器儀表和其他應(yīng)用領(lǐng)域。
永久性磁鐵
永久性磁鐵可以是天然產(chǎn)物，又稱(chēng)天然磁石，也可以由人工制造（最強(qiáng)的磁鐵是釹鐵硼磁鐵）。
永久性磁鐵 例圖：
非永久性磁鐵
：非永久性磁鐵加熱到一定的溫度會(huì)突然失去磁性，這是由于組成磁鐵的眾多“元磁體”之排列從有序到無(wú)序所引起的；失去磁性的磁鐵放入到磁場(chǎng)中，當(dāng)磁化強(qiáng)度達(dá)到某一數(shù)值，它又被磁化，“元磁體”之排列又從無(wú)序到有序。
人造磁鐵
人造磁鐵：分為蹄形磁鐵和條形磁鐵，是大家生活中最常見(jiàn)的，其中蹄形磁鐵比較受歡迎。單面磁鐵 是指一面有磁性，另一面磁性較弱的磁鐵，方法是用特殊處理的鍍鋅鐵皮將雙面磁鐵的一面包裹，這樣被包裹的一面磁性將被屏蔽，磁力被折射到另一面，另一面磁性將增強(qiáng)。如有的場(chǎng)合只需要一面有磁性，另一面如有磁性會(huì)造成損壞或干擾；有的場(chǎng)合如包裝盒上的磁鐵則只需要一面有磁性，另一面可有可無(wú)，有磁性也沒(méi)有用，這樣使用單面磁會(huì)大大降低成本并節(jié)約磁性材料。單面磁鐵的磁力折射如同衛(wèi)星鍋對(duì)信號(hào)的折射或手電筒燈鍋對(duì)光線的折射面決定：1.材料：材料的選擇以及厚薄，以及磁鐵與材料的間距有著密切的關(guān)系。純鐵皮容易漏磁，經(jīng)特殊處理后折射會(huì)增強(qiáng)，但100%屏蔽的材料還沒(méi)研究出，但不同 廠 家做的材料效果也不同。
2．角度：根據(jù)折射原理，弧形材料效果最好，直角材料折射損耗較大。
如何能利用以上原理，將磁性增強(qiáng)的效果最好，是很多參數(shù)之間求最佳的問(wèn)題，很多廠家也在反復(fù)的做實(shí)驗(yàn)，如西安國(guó)泰磁鐵廠單面磁處理最理想結(jié)果為增強(qiáng)50%，這樣在包裝盒箱包等領(lǐng)域?qū)⒋蟠蠼档蜕a(chǎn)成本并節(jié)約磁性材料。
釹鐵硼磁鐵
（Neodymium magnet）也稱(chēng)為釹鐵硼磁鐵，其化學(xué)式為Nd2Fe14B，是一種人造的永久磁鐵，目前為止具有最強(qiáng)磁力的永久磁鐵。
釹磁鐵是住友特殊金屬公司的佐川真人等人于1982年發(fā)明的，由其化學(xué)式可知其主要由釹、鐵與硼等化學(xué)元素所構(gòu)成。在許多領(lǐng)域有可能取代傳統(tǒng)的純鐵磁鐵，鋁鎳鈷合金和釤鈷磁鐵譬如電動(dòng)機(jī)，儀器和儀表，汽車(chē)工業(yè),石油化工產(chǎn)業(yè)和磁性醫(yī)療保健產(chǎn)品。能生產(chǎn)各種形狀的：譬如圓盤(pán)磁鐵，圓環(huán)磁鐵, 長(zhǎng)方形磁鐵, 弧磁鐵和其它形狀的磁鐵。
具有強(qiáng)力磁性的釹磁鐵被廣泛被應(yīng)用在電子產(chǎn)品上，例如硬盤(pán)、手機(jī)、耳機(jī)等等。
主要成分
磁鐵又名吸鐵石，是指在周?chē)妥陨韮?nèi)部存在磁場(chǎng)的物體或材質(zhì)，分為天然和人造兩大類(lèi)。人造磁鐵通常用金屬合金制成，具有強(qiáng)磁性。又可分作“永久性磁鐵”與“非永久性磁鐵”，即“硬磁”與“軟磁”。天然磁鐵主要成分：四氧化三鐵，化學(xué)式Fe3O4，常稱(chēng)“磁性氧化鐵”。具有磁性的黑色晶體?？梢钥闯墒?/span>氧化亞鐵和氧化鐵組成的化合物。因在四氧化三鐵的晶體里存在著兩種不同價(jià)態(tài)的離子，其中三分之一是Fe2+，三分之二是Fe3+，是一種復(fù)雜的化合物。它不溶于水，也不能與水反應(yīng)。與酸反應(yīng)，不溶于堿。主要用于制底漆和面漆，用于電子工業(yè)的磁性材料，也用于建筑工業(yè)的防銹劑。
磁力大小排列
釹鐵硼磁鐵、釤鈷磁鐵、鋁鎳鈷磁鐵、鐵氧體磁鐵。
性能
定義
主要有如下3個(gè)性能參數(shù)來(lái)確定磁鐵的性能：
矯頑力Hc：使磁化至技術(shù)飽和的永磁體的B降低到零，所需要加的反向磁場(chǎng)強(qiáng)度稱(chēng)為磁感矯頑力，簡(jiǎn)
稱(chēng)為矯頑力
磁能積BH：代表了磁鐵在氣隙空間（磁鐵兩磁極空間）所建立的磁能量密度，即氣隙單位體積的靜磁能量。由于這項(xiàng)能量等于磁鐵的Bm和Hm的乘積，因此稱(chēng)為磁能積。
磁場(chǎng)：對(duì)磁極產(chǎn)生磁作用的空間為磁場(chǎng)。
表面磁場(chǎng)：永磁體表面某一指定位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度。
反磁性
抗磁性是一些類(lèi)別的物質(zhì)，當(dāng)處在外加磁場(chǎng)中，會(huì)對(duì)磁場(chǎng)產(chǎn)生的微弱斥力的一種磁性現(xiàn)象。
順磁性
順磁性，是指一種材料的磁性狀態(tài)。有些材料可以受到外部磁場(chǎng)的影響，產(chǎn)生指同相向的磁化向量的特性。這樣的物質(zhì)具有正的磁化率。與順磁性相反的現(xiàn)象被稱(chēng)為抗磁性。
鐵磁性
鐵磁性，是指一種材料的磁性狀態(tài)，具有自發(fā)性的磁化現(xiàn)象。各材料中以鐵最廣為人知，故名之。
某些材料在外部磁場(chǎng)的作用下得而磁化后，即使外部磁場(chǎng)消失，依然能保持其磁化的狀態(tài)而具有磁性，即所謂自發(fā)性的磁化現(xiàn)象。所有的永久磁鐵均具有鐵磁性或亞鐵磁性。
基本上鐵磁性這個(gè)概念包括任何在沒(méi)有外部磁場(chǎng)時(shí)顯示磁性的物質(zhì)。至今依然有人這樣使用這個(gè)概念。但是通過(guò)對(duì)不同顯示磁性物質(zhì)及其磁性的更深刻認(rèn)識(shí)，學(xué)者們對(duì)這個(gè)概念做了更精確的定義。一個(gè)物質(zhì)的原胞中所有的磁性離子均指向它的磁性方向時(shí)才被稱(chēng)為是鐵磁性的。若只有部分離子的磁場(chǎng)指向其磁性方向，則稱(chēng)為亞鐵磁性。若其磁性離子所指的方向正好相互抵消（盡管所有的磁性離子只指向兩個(gè)正好相反的方向）則被稱(chēng)為反鐵磁性。
物質(zhì)的磁性現(xiàn)象存在一個(gè)臨界溫度，在此溫度下才會(huì)發(fā)生。對(duì)于鐵磁性和亞鐵磁性物質(zhì)，此溫度被稱(chēng)為居里溫度; 對(duì)于反鐵磁性物質(zhì)，此溫度被稱(chēng)為尼爾溫度。
有人認(rèn)為磁鐵與鐵磁性物質(zhì)之間的吸引作用是人類(lèi)最早對(duì)磁性的認(rèn)識(shí)。
選擇磁鐵
在決定選擇哪一種磁鐵之前應(yīng)明確需要磁鐵發(fā)揮何種作用？主要的作用：移動(dòng)物體，固定物體或抬升物體。
所需磁鐵的尺寸：長(zhǎng)，寬，高，直徑及公差等等。
所需磁鐵的吸力，期望價(jià)格及數(shù)量等等。
指南針就是根據(jù)磁鐵的性質(zhì)發(fā)明的。
磁鐵的制造
有些物質(zhì)可以被摩擦成磁鐵，材料不是鐵，就是鋼，但并不是所有的鋼都可以被制成磁鐵，因?yàn)樗鼈儍?nèi)含其物質(zhì)，不銹鋼不能充當(dāng)磁鐵。
我們來(lái)制造磁鐵，磁鐵與一根螺絲起子是你所需要的材料，拿磁鐵來(lái)摩擦螺絲起子的金屬部分，從一端到另一端，他們反復(fù)摩擦，就可以制造出一根具有磁性的螺絲起子。
隔磁
只有能吸附到磁鐵上的材料才能起到隔斷磁場(chǎng)的作用，而且材料越厚，隔磁的效果越好。
最強(qiáng)的磁鐵
目前最高性能的磁鐵是稀土類(lèi)磁鐵，而在稀土磁鐵中釹鐵硼是最強(qiáng)力的磁鐵。但在200攝氏度以上的環(huán)境中，釤鈷是最強(qiáng)力的磁鐵。
確定磁力大小
磁鐵為什么有磁力，就是地球因?yàn)樽赞D(zhuǎn)而它的磁場(chǎng)與電流就會(huì)不斷地強(qiáng)力結(jié)合，最后整個(gè)地球就變成為一個(gè)很大的磁場(chǎng)。地球上的礦物如鎳、鈷、鐵等物質(zhì)因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，從而變成了天然的磁鐵。
大家都知道物質(zhì)之間都存在一個(gè)引力場(chǎng)。跟磁場(chǎng)類(lèi)似，是一種布滿磁極周?chē)臻g的場(chǎng)。而磁場(chǎng)的大小能夠用假想的磁力線的數(shù)量來(lái)表示，其磁力線越密的地方就是磁場(chǎng)越強(qiáng)的地方，相反要是磁力線疏的地方磁場(chǎng)也就越弱。
討論
物質(zhì)世界中是否存在百分之百完美的球形磁鐵？假如存在，那該球形磁鐵的NS磁極在哪里？假如NS是其直徑的兩端，但是球形有無(wú)數(shù)個(gè)直徑，為什么其他直徑的兩端不是NS兩極呢？
應(yīng)用
在傳統(tǒng)工業(yè)中的應(yīng)用
在講述磁性材料的磁性來(lái)源、電磁感應(yīng)、磁性器件時(shí)，我們已經(jīng)提到了有些磁性材料的實(shí)際應(yīng)用。實(shí)際上，磁性材料已經(jīng)在傳統(tǒng)工業(yè)的各個(gè)方面得到了廣泛應(yīng)用。
磁鐵
例如，如果沒(méi)有磁性材料，電氣化就成為不可能，因?yàn)榘l(fā)電要用到發(fā)電機(jī)、輸電要用到變壓器、電力機(jī)械要用到電動(dòng)機(jī)、電話機(jī)、收音機(jī)和電視機(jī)中要用到揚(yáng)聲器。眾多儀器儀表都要用到磁鋼線圈結(jié)構(gòu)。這些都已經(jīng)在講述其它內(nèi)容時(shí)說(shuō)到了。
磁鐵在醫(yī)學(xué)的應(yīng)用
信鴿愛(ài)好者都知道，如果把鴿子放飛到數(shù)百公里以外，它們還會(huì)自動(dòng)歸巢。鴿子為什么有這么好的認(rèn)家本領(lǐng)呢？原來(lái)，鴿子對(duì)地球的磁場(chǎng)很敏感，它們可以利用地球磁場(chǎng)的變化找到自己的家。如果在鴿子的頭部綁上一塊磁鐵，鴿子就會(huì)迷航。如果鴿子飛過(guò)無(wú)線電發(fā)射塔，強(qiáng)大的電磁波干擾也會(huì)使它們迷失方向。在醫(yī)學(xué)上，利用核磁共振可以診斷人體異常組織，判斷疾病，這就是我們比較熟悉的核磁共振成像技術(shù)，其基本原理如下：原子核帶有正電，并進(jìn)行自旋運(yùn)動(dòng)。通常情況下，原子核自旋軸的排列是無(wú)規(guī)律的，但將其置于外加磁場(chǎng)中時(shí)，核自旋空間取向從無(wú)序向有序過(guò)渡。自旋系統(tǒng)的磁化矢量由零逐漸增長(zhǎng)，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，磁化強(qiáng)度達(dá)到穩(wěn)定值。如果此時(shí)核自旋系統(tǒng)受到外界作用，如一定頻率的射頻激發(fā)原子核即可引起共振效應(yīng)。在射頻脈沖停止后，自旋系統(tǒng)已激化的原子核，不能維持這種狀態(tài)，將回復(fù)到磁場(chǎng)中原來(lái)的排列狀態(tài)，同時(shí)釋放出微弱的能量，成為射電信號(hào)，把這許多信號(hào)檢出，并使之時(shí)進(jìn)行空間分辨，就得到運(yùn)動(dòng)中原子核分布圖像。核磁共振的特點(diǎn)是流動(dòng)液體不產(chǎn)生信號(hào)稱(chēng)為流動(dòng)效應(yīng)或流動(dòng)空白效應(yīng)。因此血管是灰白色管狀結(jié)構(gòu)，而血液為無(wú)信號(hào)的黑色。這樣使血管很容易軟組織分開(kāi)。正常脊髓周?chē)心X脊液包圍，腦脊液為黑色的，并有白色的硬膜為脂肪所襯托，使脊髓顯示為白色的強(qiáng)信號(hào)結(jié)構(gòu)。核磁共振已應(yīng)用于全身各系統(tǒng)的成像診斷。效果最佳的是顱腦，及其脊髓、心臟大血管、關(guān)節(jié)骨骼、軟組織及盆腔等。對(duì)心血管疾病不但可以觀察各腔室、大血管及瓣膜的解剖變化，而且可作心室分析，進(jìn)行定性及半定量的診斷，可作多個(gè)切面圖，空間分辨率高，顯示心臟及病變?nèi)玻捌渑c周?chē)Y(jié)構(gòu)的關(guān)系，優(yōu)于其他X線成像、二維超聲、核素及CT檢查。磁不僅可以診斷，而且能夠幫助治療疾病。磁石是古老中醫(yī)的一味藥材。人們利用血液中不同成分的磁性差別來(lái)分離紅細(xì)胞和白細(xì)胞。另外，磁場(chǎng)與人體經(jīng)絡(luò)的相互作用可以實(shí)現(xiàn)磁療，在治療多種疾病方面有獨(dú)到的作用，已經(jīng)有磁療枕、磁療腰帶等應(yīng)用。用磁鐵作成的除鐵器可以去除面粉等中可能存在的鐵末，磁化水可以防止鍋爐結(jié)垢，磁化種子可以在一定程度上使農(nóng)作物增產(chǎn)。
天文等領(lǐng)域的磁應(yīng)用
我們已經(jīng)知道，地球是一塊巨大的磁鐵，它和地質(zhì)狀況有什么聯(lián)系？宇宙中的磁場(chǎng)又是如何的？
至少在圖片上我們都見(jiàn)過(guò)燦爛的北極光。中國(guó)自古代就有了北極光的記載。北極光實(shí)際上是太陽(yáng)風(fēng)中的粒子和地磁場(chǎng)相互作用的結(jié)果。太陽(yáng)風(fēng)是由太陽(yáng)發(fā)出的高能帶電粒子流。當(dāng)它們到達(dá)地球時(shí)，與地磁場(chǎng)發(fā)生相互作用，就好象帶電流的導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力一樣，使得這些粒子向南北極運(yùn)動(dòng)和聚集，并且和地球高空的稀薄氣體相碰撞，結(jié)果使氣體分子受激發(fā)，從而發(fā)光。
太陽(yáng)黑子是太陽(yáng)上磁場(chǎng)活動(dòng)非常劇烈的區(qū)域。太陽(yáng)黑子的爆發(fā)對(duì)我們的生活會(huì)產(chǎn)生影響，例如使得無(wú)線電通信暫時(shí)中斷等。因此，研究太陽(yáng)黑子對(duì)我們有重要意義。
地磁的變化可以用來(lái)勘探礦床。由于所有物質(zhì)均具有或強(qiáng)或弱的磁性，如果它們聚集在一起，形成礦床，那么必然對(duì)附近區(qū)域的地磁場(chǎng)產(chǎn)生干擾，使得地磁場(chǎng)出現(xiàn)異常情況。根據(jù)這一點(diǎn)，可以在陸地、海洋或者空中測(cè)量大地的磁性，獲得地磁圖，對(duì)地磁圖上磁場(chǎng)異常的區(qū)域進(jìn)行分析和進(jìn)一步勘探，往往可以發(fā)現(xiàn)未知的礦藏或者特殊的地質(zhì)構(gòu)造。
不同地質(zhì)年代的巖石往往具有不同的磁性。因此，可以根據(jù)巖石的磁性輔助判斷地質(zhì)年代的變化以及地殼變動(dòng)。
很多礦藏資源都是共生的，也就是說(shuō)好幾種礦物質(zhì)混合的一起，它們具有不同的磁性。利用這個(gè)特點(diǎn)，人們開(kāi)發(fā)了磁選機(jī)，利用不同成分礦物質(zhì)的不同磁性以及磁性強(qiáng)弱的差別，用磁鐵吸引這些物質(zhì)，那么它們所受到的吸引力就有所區(qū)別，結(jié)果可以將混在一起的不同磁性的礦物質(zhì)分開(kāi)，實(shí)現(xiàn)了磁性選礦。
軍事領(lǐng)域的磁應(yīng)用
磁性材料在軍事領(lǐng)域同樣得到了廣泛應(yīng)用。例如，普通的水雷或者地雷只能在接觸目標(biāo)時(shí)爆炸，因此作用有限。而如果在水雷或地雷上安裝磁性傳感器，由于坦克或者軍艦都是鋼鐵制造的，在它們接近（無(wú)須接觸目標(biāo)）時(shí)，傳感器就可以探測(cè)到磁場(chǎng)的變化使水雷或地雷爆炸，提高了殺傷力。
在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，制空權(quán)是奪得戰(zhàn)役勝利的關(guān)鍵之一。但飛機(jī)在飛行過(guò)程中很容易被敵方的雷達(dá)偵測(cè)到，從而具有較大的危險(xiǎn)性。為了躲避敵方雷達(dá)的監(jiān)測(cè)，可以在飛機(jī)表面涂一層特殊的磁性材料－吸波材料，它可以吸收雷達(dá)發(fā)射的電磁波，使得雷達(dá)電磁波觸及到飛機(jī)后只有很少的電磁波發(fā)生反射，因此敵方雷達(dá)無(wú)法探測(cè)到雷達(dá)回波，不能發(fā)現(xiàn)飛機(jī)，這就使飛機(jī)達(dá)到了隱身的目的。這就是大名鼎鼎的“隱形飛機(jī)”。隱身技術(shù)是世界軍事科研領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。美國(guó)的F117隱形戰(zhàn)斗機(jī)便是一個(gè)成功運(yùn)用隱身技術(shù)的例子。
在美國(guó)的“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃中，有一種新型武器“電磁武器”的開(kāi)發(fā)研究。傳統(tǒng)的火炮都是利用彈藥爆炸時(shí)的瞬間膨脹產(chǎn)生的推力將炮彈迅速加速，推出炮膛。而電磁炮則是把炮彈放在螺線管中，給螺線管通電，那么螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)炮彈將產(chǎn)生巨大的推動(dòng)力，將炮彈射出。這就是所謂的電磁炮。類(lèi)似的還有電磁導(dǎo)彈等。
制作工藝
原料
釹鐵硼磁鐵加工工具
工藝流程
工業(yè)應(yīng)用
磁懸浮列車(chē)應(yīng)用
磁懸浮列車(chē)是一種采用無(wú)接觸的電磁懸浮、導(dǎo)向和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的磁懸浮高速列車(chē)系統(tǒng)。它的時(shí)速可達(dá)到500公里以上，是當(dāng)今世界最快的地面客運(yùn)交通工具，有速度快、爬坡能力強(qiáng)、能耗低運(yùn)行時(shí)噪音小、安全舒適、不燃油、污染少、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。并且它采用采用高架方式，占用的耕地很少。磁懸浮列車(chē)意味著這些火車(chē)?yán)么诺幕驹響腋≡趯?dǎo)軌上來(lái)代替舊的鋼輪和軌道列車(chē)。磁懸浮技術(shù)利用電磁力將整個(gè)列車(chē)車(chē)廂托起，擺脫了討厭的摩擦力和令人不快的鏘鏘聲，實(shí)現(xiàn)與地面無(wú)接觸、無(wú)燃料的快速“飛行”。
磁鐵
磁懸浮列車(chē)是自大約200年前斯蒂芬森的“火箭”號(hào)蒸氣機(jī)車(chē)問(wèn)世以來(lái)鐵路技術(shù)最根本的突破。磁懸浮列車(chē)在今天看似乎還是一個(gè)新鮮事物，其實(shí)它的理論準(zhǔn)備已有很長(zhǎng)的歷史。磁懸浮技術(shù)的研究源于德國(guó)，早在1922年德國(guó)工程師赫爾曼·肯佩爾就提出了電磁懸浮原理，并于1934年申請(qǐng)了磁懸浮列車(chē)的專(zhuān)利。進(jìn)入70年代以后，隨著世界工業(yè)化國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷加強(qiáng)，為提高交通運(yùn)輸能力以適應(yīng)其經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，德國(guó)、日本、美國(guó)、加拿大、法國(guó)、英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家相繼開(kāi)始籌劃進(jìn)行磁懸浮運(yùn)輸系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。
中國(guó)上海就有一條，而且是目前國(guó)內(nèi)唯一一條磁懸浮列車(chē)線?。?！
釹鐵硼的應(yīng)用
中國(guó)釹鐵硼磁體應(yīng)用情況如下，高技術(shù)產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用占37%，如核磁共振成像儀(MRI)、手機(jī)振動(dòng)、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器音圈(VCM)、光盤(pán)(DVD、CD-ROM)驅(qū)動(dòng)器主軸、電動(dòng)工具、電動(dòng)車(chē)、變頻空調(diào)的發(fā)動(dòng)機(jī)。傳統(tǒng)中低檔產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用占63%，如音響器件、磁吸附器件、磁選器、磁化器。
電磁鐵
定義
內(nèi)部帶有鐵芯的、利用通有電流的線圈使其像磁鐵一樣具有磁性的裝置叫做電磁鐵(electromagnet)。通常制成條形或蹄形。鐵芯要用容易磁化，又容易消失磁性的軟磁或硅鋼來(lái)制作。這樣的電磁鐵在通電時(shí)有磁性，斷電后就會(huì)隨之之消失。電磁鐵在日常生活中有極其廣泛的應(yīng)用。電磁鐵的發(fā)明也使發(fā)電機(jī)的功率得到了很大的提高。
應(yīng)用
電磁鐵在日常生活中有極其廣泛的應(yīng)用。電磁鐵是電流磁效應(yīng)（電生磁）的一個(gè)應(yīng)用，與生活聯(lián)系緊密，如電磁繼電器、電磁起重機(jī)、磁懸浮列車(chē)等。電磁鐵可以分為直流電磁鐵和交流電磁鐵兩大類(lèi)型。如果按照用途來(lái)劃分電磁鐵，主要可分成以下五種：（1）牽引電磁鐵——主要用來(lái)牽引機(jī)械裝置、開(kāi)啟或關(guān)閉各種閥門(mén)，以執(zhí)行自動(dòng)控制任務(wù)。（2）起重電磁鐵——用作起重裝置來(lái)吊運(yùn)鋼錠、鋼材、鐵砂等鐵磁性材料。（3）制動(dòng)電磁鐵——主要用于對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)以達(dá)到準(zhǔn)確停車(chē)的目的。（4）自動(dòng)電器的電磁系統(tǒng)——如電磁繼電器和接觸器的電磁系統(tǒng)、自動(dòng)開(kāi)關(guān)的電磁脫扣器及操作電磁鐵等。（5）其他用途的電磁鐵——如磨床的電磁吸盤(pán)以及電磁振動(dòng)器等。
原理
將螺線管通電后可產(chǎn)生如一磁鐵棒的磁場(chǎng)。圖中的圓圈為導(dǎo)線截面，點(diǎn)代表電流出螢?zāi)?，叉代表流入螢?zāi)唬桓郊^的橢圓圓圈是磁力線。當(dāng)直流電通過(guò)導(dǎo)體時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，而通過(guò)作成螺線管（Solenoid）的導(dǎo)體時(shí)則會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似棒狀磁鐵的磁場(chǎng)。在螺線管的中心加入一磁性物質(zhì)則此磁性物質(zhì)會(huì)被磁化而達(dá)到加強(qiáng)磁場(chǎng)的效果。一般而言，電磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度與直流電大小、線圈圈數(shù)及中心的導(dǎo)磁物質(zhì)有關(guān)，在設(shè)計(jì)電磁鐵時(shí)會(huì)注重線圈的分布和導(dǎo)鐵物質(zhì)的選擇，并利用直流電的大小來(lái)控制磁場(chǎng)強(qiáng)度。然而線圈的材料具有電阻而限制了電磁鐵所能產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小，但隨著超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用將有機(jī)會(huì)突破現(xiàn)有的限制。
電磁鐵歷史
制作
簡(jiǎn)易的自制電磁鐵：
注意事項(xiàng)
要刮除漆包線末端的漆，或用火燒。
要以相同的方向纏繞漆包線。
要在漆包線的末端打結(jié)綁緊。
特性
電磁鐵和永久磁鐵的兩端磁力最強(qiáng)。
電磁鐵的磁力大小可以改變。
電磁鐵的方向可以改變。
電磁鐵磁力可以掌控自如。
制作永動(dòng)機(jī)
謠言：錫紙加磁鐵可以發(fā)電？小伙做成了永動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)后能點(diǎn)亮一個(gè)大燈泡。
真相：永動(dòng)機(jī)不存在。
在銀光閃閃的“錫紙”上涂些不知名的粘液，接上電線，鋪上一層紙，再放一張錫紙，涂上粘液、接上電線，然后卷起來(lái)，就可以提供電能了。這個(gè)裝置能夠驅(qū)動(dòng)玩具電機(jī)，能夠點(diǎn)亮LED燈泡，還能干很多其他事情。現(xiàn)在網(wǎng)上類(lèi)似的視頻很多，有些只是說(shuō)“錫紙加磁鐵可以發(fā)電”，有些還要添個(gè)“永動(dòng)機(jī)”的噱頭。其實(shí)這是一種常見(jiàn)的“話術(shù)”，或者說(shuō)騙術(shù)，就是為了給視頻增加點(diǎn)擊量的。
看起來(lái)很奇妙，說(shuō)穿了一錢(qián)不值：這些視頻只是做了個(gè)化學(xué)電池而已。兩種不同的金屬放在化學(xué)溶液里，就可以形成化學(xué)電池，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。日常生活中經(jīng)常用到的鉛酸蓄電池是化學(xué)電池。在這類(lèi)視頻里，“錫紙”和“導(dǎo)線”就是不同的金屬，涂抹的粘液起到了電解液的作用，它們一起構(gòu)成了化學(xué)電池，然后就可以驅(qū)動(dòng)玩具電機(jī)、點(diǎn)亮LED燈泡了。
磁鐵在這里可能是提供磁場(chǎng)讓通了電流的線圈運(yùn)動(dòng)起來(lái)，也可能只是個(gè)擺設(shè)（有些玩具電機(jī)通上電就可以動(dòng)的）。點(diǎn)亮LED需要的電流是很小的，玩具電機(jī)需要的電流應(yīng)該也不大。簡(jiǎn)單的化學(xué)電池就可以了，即使電流不夠，他也完全可以在哪里做個(gè)手腳，比如說(shuō)換個(gè)干電池上去（在視頻里做這種手腳，現(xiàn)在是很容易的）。對(duì)于普通人來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)表演的魔術(shù)都能把人騙得團(tuán)團(tuán)轉(zhuǎn)，我明明知道那就是假的，可就是很難看出他在哪里搗鬼了。
至于說(shuō)什么永動(dòng)機(jī)，那是不存在的——永動(dòng)機(jī)就是用來(lái)提高點(diǎn)擊數(shù)的噱頭。我國(guó)的九年制義務(wù)教育和科普宣傳，已經(jīng)讓大多數(shù)人知道，永動(dòng)機(jī)是不可能的，因?yàn)樗`反能量守恒定律。然而，在題目里加上“永動(dòng)機(jī)”這個(gè)詞，仍然是很吸引眼球的
參考資料
[1]
強(qiáng)力磁鐵的磁現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)2015-06-18T00:00:00+08:00[引用日期2022-05-23 18:48:28]
[2]
強(qiáng)力磁鐵的有兩種類(lèi)2015-06-18T00:00:00+08:00[引用日期2022-05-24 18:39:36]
[3]
強(qiáng)力磁鐵的磁現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)2015-06-18T00:00:00+08:00[引用日期2022-05-24 18:39:45]
[4]
磁鐵的主要成分2015-06-18T00:00:00+08:00[引用日期2022-05-24 18:44:18]
[5]
原來(lái)如此丨懸浮的列車(chē)2017-11-12T14:16:54+08:00[引用日期2022-05-24 18:44:25]
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尚可名片
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作者
