磁铁的根本常识

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  磁铁不是人创造的,有天然的磁铁矿,最早发现及利用磁铁的应该是中国人。所以"指南针"是中国 人四大创造之一。至于成分那就是铁、钴、镍等.其原子构造特殊,原子自己具有磁矩. 一般的那些矿物分子摆列紊乱.磁区互相影响就显不出磁性.. 但是在外力(如磁场)扶引下分子摆列标的目的趋势一致.就显出磁性.也就是俗称的磁铁.铁钴 镍 是最常用的磁性物量 根本上磁铁分永久磁铁与软铁永久磁铁是加上强磁 使磁性物量的自旋与电子角动量成固定标的目的摆列 软磁则是加上电流(也是一种加上磁力的办法) 等电流往掉 软铁会渐渐失往磁性 至于最早磁铁谁发现最古老的记载是中国黄帝大战蚩尤的指南车 所以称为中国四大创造之一了!中国在西元前一世纪即晓得有磁铁极化的情况。战国时代,就曾 操纵一根天然磁铁,放在有刻度 的铜盘上,用来占卜。北宋时操纵两种办法造造出人工磁铁,一 种是将烧红的铁针,置于南北标的目的,急速冷却后,操纵地球的磁场将铁针磁化;另一种是用磁石摩擦铁针而成。《梦溪笔谈》中记载了磁偏角的存在,发如今磁偏角的影响下,磁针指向南方,比实正的南方略偏东。根据那些 常识,而开展出将磁铁做为指南针的科学利用。磁铁只是一个通称,是泛指具有磁性的工具,现实的成分纷歧定包罗铁。较纯的金属态的铁自己没有永久磁性,只要靠近永久磁铁才会感应产生磁性,一般的永久磁铁里面加了其他杂量元素(例如碳)来使磁性不变下来,但是如许会使电子的自在性降低而不容易导电,所以电畅通过的时候灯胆亮不起来。铁是常见的带磁性元素,但是许多其他元素具有更强的磁性,像良多强力磁铁就是铷铁硼混合而成的.

  古希腊人和中国人发现天然界中有种天然磁化的石头,称其为“吸铁石”。那种石头能够魔术般的吸起小块的铁片,并且在随意摆动后老是指向统一标的目的。早期的航海者把那种磁铁做为其最早的指南针在海上来辨认标的目的。

  颠末千百年的开展,今天磁铁已成为我们生活中的强力素材。通过合成差别素材的合金能够到达与吸铁石不异的效果,并且还能够进步磁力。在18世纪就呈现了人造的磁铁,但造造更强磁性素材的过程却非常迟缓,曲到20世纪20年代造造出铝镍钴(Alnico)。随后,20世纪50年代造造出了铁氧体(Ferrite),70年代造造出稀土磁铁[Rare Earth magnet 包罗钕铁硼(NdFeB)和钐钴(SmCo)]。至此,磁学科技得到了飞速开展,强磁素材也使得元件愈加小型化。

  磁现象的发现:

  先秦时代我们的祖先已经积存了许多那方面的熟悉,在探觅铁矿时常会碰着磁铁矿,即磁石(次要成分是四氧 化三铁)。那些发现很早就被记载下来了。《管子》的数篇中最早记载了那些发现:“山上有磁石者,其下有金铜。” 其他古籍如《山海经》中也有类似的记载。磁石的吸铁特征很早就被人发现,《吕氏春秋》九卷熟知篇就有:“慈招铁,或引之也。”那时的人称“磁”为“慈”他们把磁石吸引铁看做慈母对子女的吸引。并认为:“石是铁的母亲,但石有慈和不慈两种,慈祥的石头能吸引他的子女,不慈的石头就不克不及吸引了。”汉以前人们把磁石写做“慈石”,是慈祥石头的意思。既然磁石能吸引铁,那么能否还能够吸引其他金属呢?我们的先民做了许多测验考试,发现磁石不只不克不及吸引金、银、铜等金属,也不克不及吸引砖瓦之类的物品。西汉的时候人们已经熟悉到磁石只能吸引铁,而不克不及吸引其他物品。当把两块磁铁放在一路彼此靠近时,有时候互相吸引,有时候彼此排挤。如今人们都晓得磁体有两个极,一个称N 极,一个称S 极。同性极彼此排挤,异性极彼此吸引。那时的人们其实不晓得那个事理,但对那个现象仍是可以察觉到的。到了西汉,有一个名喊栾大的方士,他操纵磁石的那个性量做了两个棋子般的工具,通过调整两个棋子极性的彼此位置,有时两个棋子彼此吸引,有时彼此排挤。栾大称其为“斗棋”。他把那个别致的玩意献给汉武帝,并当场演示。汉武帝惊异不已,龙心大悦,竟封栾大为“五利将军”。栾大操纵磁石的性量,造造了别致的玩意蒙骗了汉武帝。

  地球也是一个大磁体,它的两个极别离在接近天文南极和天文北极的处所。因而地球外表的磁体,能够自在动弹时,就会因磁体同性相斥,异性相吸的性量指示南北。那个事理前人不敷大白,但那类现象他们很清晰。

  磁现象的利用:

  「在传统工业中的利用」:

  在讲述磁性素材的磁性来源、电磁感应、磁性器件时,我们已经提到了有些磁性素材的现实利用。现实上,磁性素材已经在传统工业的各个方面得到了普遍利用。例如,假设没有磁性素材,电气化就成为不成能,因为发电要用到发电机、输电要用到变压器、电力机械要用到电动机、德律风机、收音机和电视机中要用到扬声器。浩瀚仪器仪表都要用到磁钢线圈构造。那些都已经在讲述其它内容时说到了。

  「生物界和医学界的磁利用」:

  信鸽喜好者都晓得,假设把鸽子放飞到数百公里以外,它们还会主动回巢。鸽子为什么有那么好的认家能耐呢?本来,鸽子对地球的磁场很灵敏,它们能够操纵地球磁场的改变找到本身的家。假设在鸽子的头部绑上一块磁铁,鸽子就会迷航。假设鸽子飞过无线电发射塔,强大的电磁波骚乱也会使它们丢失标的目的。

  在医学上,操纵核磁共振能够诊断人体反常组织,揣度疾病,那就是我们比力熟悉的核磁共振成像手艺,其根本原理如下:原子核带有正电,并停止自旋运动。凡是情状下,原子核自旋轴的摆列是无法例的,但将其置于外加磁场中时,核自旋空间取向从无序向有序过渡。自旋系统的磁化矢量由零逐步增长,当系统到达平稳时,磁化强度到达不变值。假设此时核自旋系统遭到外界感化,如必然频次的射频激发原子核即可引起共振效应。在射频脉冲停行后,自旋系统已激化的原子核,不克不及庇护那种形态,将回复到磁场中本来的摆列形态,同时释放出微弱的能量,成为射电信号,把那许多信号检出,并使之时停止空间辨认,就得到运动中原子核散布图像。核磁共振的特征是活动液体不产生信号称为活动效应或活动空白效应。因而血管是灰白色管状构造,而血液为无信号的黑色。如许使血管很随便软组织分隔。一般脊髓四周有脑脊液包抄,脑脊液为黑色的,并有白色的硬膜为脂肪所陪衬,使脊髓展现为白色的强信号构造。核磁共振已利用于全身各系统的成像诊断。效果更佳的是颅脑,及其脊髓、心脏大血管、关节骨骼、软组织及盆腔等。对心血管疾病不单能够看察各腔室、大血管及瓣膜的剖解改变,并且可做心室阐发,停止定性及半定量的诊断,可做多个切面图,空间辨认率高,展现心脏及病变全貌,及其与四周构造的关系,优于其他X线成像、二维超声、核素及CT查抄。

  磁不只能够诊断,并且可以搀扶帮助医治疾病。磁石是古老中医的一味药材。如今,人们操纵血液中差别成分的磁性区别来别离红细胞和白细胞。别的,磁场与人体经络的彼此感化能够实现磁疗,在医治多种疾病方面有独到的感化,已经有磁疗枕、磁疗腰带等利用。用磁铁做成的除铁器能够往除面粉等中可能存在的铁末,磁化水能够避免汽锅结垢,磁化种子能够在必然水平上使农做物增产。

  「天文、地量、考古和摘矿等范畴的磁利用」:

  我们已经晓得,地球是一块浩荡的磁铁,那么,它的磁性来自何处?它是自古就有的吗?它和地量情况有什么联络?宇宙中的磁场又是若何的?至少在图片上我们都见过绚烂的北极光。我国自古代就有了北极光的记载。北极光现实上是太阳风中的粒子和地磁场彼此感化的成果。太阳风是由太阳发出的高能带电粒子流。当它们抵达地球时,与地磁场发作彼此感化,就好象带电流的导线在磁场中受力一样,使得那些粒子向两极运动和聚集,而且和地球高空的稀薄气体相碰碰,成果负气体分子受激发,从而发光。

  太阳黑子是太阳上磁场活动十分猛烈的区域。太阳黑子的发作对我们的生活会产生影响,例如使得无线电通信暂时中断等。因而,研究太阳黑子对我们有重要意义。

  地磁的改变能够用来勘探矿床。因为所有物量均具有或强或弱的磁性,假设它们聚集在一路,构成矿床,那么一定对四周区域的地磁场产生骚乱,使得地磁场呈现反常情状。根据那一点,能够在陆地、海洋或者空中丈量大地的磁性,获得地磁图,对地磁图上磁场反常的区域停止阐发和进一步勘探,往往能够发现未知的矿躲或者特殊的地量构造。

  差别地量年代的岩石往往具有差别的磁性。因而,能够根据岩石的磁性辅助揣度地量年代的改变以及地壳变更。

  良多矿躲资本都是共生的,也就是说好几种矿物量混合的一路,它们具有差别的磁性。操纵那个特征,人们开发了磁选机,操纵差别成分矿物量的差别磁性以及磁性强弱的区别,用磁铁吸引那些物量,那么它们所遭到的吸引力就有所区别,成果能够将混在一路的差别磁性的矿物量分隔,实现了磁性选矿。

  「军事范畴的磁利用」:

  磁性素材在军事范畴同样得到了普遍利用。例如,通俗的水雷或者地雷只能在接触目标时爆炸,因而感化有限。而假设在水雷或地雷上安拆磁性传感器,因为坦克或者军舰都是钢铁造造的,在它们接近(无须接触目标)时,传感器就能够探测到磁场的改变使水雷或地雷爆炸,进步了杀伤力。

  在现代战争中,造空权是夺得战争成功的关键之一。但飞机在飞翔过程中很随便被敌方的雷达侦测到,从而具有较大的求助紧急性。为了遁藏敌方雷达的监测,能够在飞机外表涂一层特殊的磁性素材-吸波素材,它能够吸收雷达发射的电磁波,使得雷达电磁波很少发作反射,因而敌方雷达无法探测到雷达回波,不克不及发现飞机,那就使飞机到达了隐身的目标。那就是大名鼎鼎的“隐形飞机”。隐身手艺是目宿世界军事科研范畴的一大热点。美国的F117隐形战斗机即是一个胜利运用隐身手艺的例子。

  在美国的“星球大战”方案中,有一种新型兵器“电磁兵器”的开发研究。传统的火炮都是操纵弹药爆炸时的霎时膨胀产生的推力将炮弹快速加速,推出炮膛。而电磁炮则是把炮弹放在螺线管中,给螺线管通电,那么螺线管产生的磁场对炮弹将产生浩荡的鞭策力,将炮弹射出。那就是所谓的电磁炮。类似的还有电磁导弹等。

  什么是磁悬浮列车?  

  磁悬浮列车是一种摘用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统。它的时速可到达500公里以上,是当今世界最快的空中客运交通东西,有速度快、爬坡才能强、能耗低运行时噪音小、平安温馨、不燃油,污染少等长处。而且它摘用摘用高架体例,占用的耕地很少。磁悬浮列车意味着那些火车操纵磁的根本原理悬浮在导轨上来取代旧的钢轮和轨道列车。磁悬浮手艺操纵电磁力将整个列车车厢托起,脱节了厌恶的摩擦力和令人不快的锵锵声,实现与空中无接触、无燃料的快速“飞翔”。

  什么是磁化(取向)标的目的?

  大大都磁性素材能够沿统一标的目的充磁至饱和,那一标的目的喊做“磁化标的目的”(取向标的目的)。没有取向标的目的的磁铁(也喊做各向同性磁铁)比取向磁铁(也喊各向异性磁铁)的磁性要弱良多。

  什么是原则的“两极”工业定义?

  “北极”的定义是磁铁在随意扭转后它的北极指向地球的北极。同样,磁铁的南极也指向地球的南极。

  在没有标注的情状下若何辨认磁铁的北极?

  很显然只凭眼睛是无法辨认的。能够利用指南针切近磁铁,指向地球北极的指针会指向磁铁的南极。

  若何平安的处置和存放磁铁?

  要始末非常小心,因为磁铁会本身吸附到一路,可能会夹伤手指。磁铁彼此吸附时也有可能会因碰碰而损坏磁铁自己(碰掉边角或碰出裂纹)。

  将磁铁远离易被磁化的物品,如软盘,信誉卡,电脑展现器,手表,手机,医疗器械等。

  磁铁应远离心脏起搏器。

  较大尺寸的磁铁,每片之间应加塑料或硬纸垫片以包管能够随便地将磁铁分隔。

  磁铁应尽量存放在枯燥,恒温的情况中。

  若何做到隔磁?

  只要能吸附到磁铁上的素材才气起到隔绝距离磁场的感化,并且素材越厚,隔磁的效果越好。

  什么是最强的磁铁?

  目前更高性能的磁铁是稀土类磁铁,而在稀土磁铁中钕铁硼是最强力的磁铁。但在200摄氏度以上的情况中,钐钴是最强力的磁铁。

  如何来定义磁铁的性能?

  次要有如下3个性能参数来确定磁铁的性能:

  剩磁Br :永磁体经磁化至手艺饱和,并往掉外磁场后,所保留的Br称为剩余磁感应强度。

  矫顽力Hc:使磁化至手艺饱和的永磁体的B降低到零,所需要加的反向磁场强度称为磁感矫顽力,简称为矫顽力

  磁能积BH:代表了磁铁在气隙空间(磁铁两磁极空间)所成立的磁能量密度,即气隙单元体积的静磁能量。因为那项能量等于磁铁的Bm和Hm的乘积,因而称为磁能积。

  磁场:对磁极产生磁感化的空间为磁场

  外表磁场:永磁体外表某一指定位置的磁感应强度

  若何抉择磁铁?

  在决定抉择哪一种磁铁之前应明白需要磁铁发扬何种感化?

  次要的感化:挪动物体,固定物体或抬升物体。

  所需磁铁的外形:圆片形,圆环形,方块形,瓦片形或特殊外形。

  所需磁铁的尺寸:长,宽,高,曲径及公役等等。

  所需磁铁的吸力,期看价格及数量等等。

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