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电磁的秘密二 [复制链接]

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我们最先感受到“磁”,源于小时候对磁铁(俗称吸铁石)的接触。当吸铁石接触铁制品时就会把它们牢牢吸住。而这里我们了解的吸铁石就是所谓的磁体,它有两个“磁极”,分别叫作N极和S极。

A1.磁性有多少种?

现在我们知道无论是微观世界的基本粒子,还是宏观世界的各种材料,都会具有磁性。物质的磁性不但是普遍存在的,而且是多种多样的。世界上的物质究竟有多少种磁性呢?简单说来,物质的磁性可以分为强磁性和弱磁性。再根据磁性的不同特点,强磁性还可以分为铁磁性和亚铁磁性,弱磁性也可以再分为抗磁性、顺磁性和反铁磁性。这些都是宏观物质原子中的电子产生的磁性。

原子中的原子核也具有磁性,称为核磁性。但是核磁性仅仅只有电子磁性的千分之一或更低,因此一般讲物质磁性和原子磁性都主要考虑原子中的电子磁性(忽略了原子核的磁性)。但是由于原子核的质量远高于电子的质量,因此原子核磁性在一定条件下仍有着重要的作用,例如,现代医学上应用的核磁共振成像,便是应用了氢原子核的磁性。

A2.磁体怎么分类?

磁体的种类很多,一般分为硬磁体(或叫永磁体,因为它的磁性保持时间较长或永久保持)和软磁体(磁性保存的时间较短)两大类。我们常说的磁铁,一般是指永磁体。永磁体又可以再分为两大类:金属合金磁铁(包括钕铁硼磁铁、铝镍钴磁铁、钐钴磁铁等)和铁氧体磁铁。然而对于金属合金磁铁的运用,在我们的日常生活中是非常普遍的。因为它种类和优点都很多。几种合金磁铁的特性如下。钕铁硼磁铁:它被人们称为磁王,因为它是目前发现商品化性能最高的磁铁。其本身的机械加工性能也相当好。工作温度最高可达℃。并且其质地坚硬,性能稳定,有很好的性价比,应用非常广泛。

但由于它的化学活性很强,因此必须对其表面进行涂层处理。铝镍钴磁铁:它是由铝、镍、钴、铁和其他微量金属元素构成的一种合金。因为其可加工性好,所以可以铸造加工生产成不同的尺寸和形状。其工作温度可高达℃。这些优点促成其广泛运用于各种仪器仪表等应用领域。钐钴磁铁:钐钴作为稀土永磁铁,不但有着较高的磁能积、可靠的矫顽力,还有着良好的温度特性。与钕铁硼磁铁相比,钐钴磁铁更适合工作在高温环境中。铁氧体磁铁:它是通过陶瓷工艺制造而成的,质地比较坚硬,但属于脆性材料。由于它具有很好的耐温性、价格低廉、性能适中,也已成为应用较为广泛的永磁体。

由于外界的温度、压强、外磁场等都会影响物质的磁态,在不同参数的影响下,物质会显示出不同的磁性。磁体也可以根据外界条件的耐受力来划分。

A3.什么是磁化?

并不是所有物体都可以获得磁性。物体能否获得磁性,与物体的材料有关,像塑料、泥土等物质就不能获得磁性转化为磁体。一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性,这种现象叫作磁化。磁性材料里面分成很多微小的区域,每一个区域就叫一个磁畴,而每一个磁畴都有自己的磁距。一般情况下,各个磁畴的磁距方向不同,磁场相互抵消,所以整个材料对外就不会显示磁性。如果各个磁畴的方向趋于一致,整块材料就会对外显示出磁性。只要它们的原子内部电子在不同自转方向上的数量不一样,并且相互作用,排列有序,就会显示磁性。那么,当磁性材料中磁畴的磁距方向变得一致就可以获得磁性。所以当把对外不显磁性的材料放进另一个强磁场中时,就会被磁化。但是,不是所有材料都可以被磁化的,只有少数金属及金属化合物才能被磁化。

一般的磁化方法有三种:一是用磁体的南极或北极,沿物体向一个方向摩擦几次;二是在物体上绕上绝缘导线,通入直流电,经过一段时间后取下即可;三是使物体与磁体吸引,一段时间后物体将具有磁性。

A4.哪些物体可以称作磁体?

磁体是产生一定强度的磁场的装置,能吸引钢铁一类物质的物体。人们把物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫作磁性,具有磁性的物体叫作磁体。古代,最初发现的被称为“天然磁石”的矿物,就可以称作磁体。这种矿物中含有铁,能吸引其他物体,很像磁铁。铁钛、铁锰氧化物及氢氧化物、铁的硫化物以及铁、钴、镍及其合金等都是自然界的各类岩石中最常见的磁性矿物。科学家们认为,这些矿物中,除铁钴镍及其合金之类的磁学状态属铁磁性外,其余矿物的磁学状态则属于反铁磁性(如赤铁矿、钛铁矿、针铁矿、陨硫铁及钛尖晶石等),或者铁氧体性(像磁铁矿、磁黄铁矿、磁赤铁矿、锰尖晶石等)。在铁氧体性的磁体中,磁铁矿、磁赤铁矿的磁性最强。

磁体是一种很神奇的物质,它可以产生无形的力,既可以把一些东西吸引过来,也可以把一些东西排斥开来。在我们周围,有很多磁体。磁铁能吸铁、钴、镍等材料制成的物体,不能吸引其他金属和塑料、木头、纸、陶瓷、橡胶、玻璃等材料制成的物体。

A5.磁体有哪些用途?

信鸽爱好者都知道,鸽子可以在数百千米以外,准确无误地飞回到自己的巢穴。鸽子为什么有这么好的认家本领呢?那是因为鸽子对地球的磁场很敏感,它们可以利用地球磁场的变化找到自己的家。

在医学领域,利用核磁共振可以诊断人体异常组织,判断疾病。例如,利用人们血液中不同成分的磁性差别来分离红细胞和白细胞。另外,磁场与人体经络的相互作用可以实现磁疗,在治疗多种疾病方面有独到的作用,已经有磁疗枕、磁疗腰带等应用。而且磁化种子可以在一定程度上提高农作物的产量。在天文地理领域,根据地磁的变化可以用来勘探矿床,可以在陆地、海洋或者空中测量大地的磁性,获得地磁图,对地磁图上磁场异常的区域进行分析和进一步勘探,往往可以发现未知的矿藏或者特殊的地质构造。

在军事领域,普通的水雷或者地雷只能在接触目标时爆炸,限制因素很苛刻。而如果给水雷或地雷安装上磁性传感器,传感器就可以探测到磁场的变化使水雷或地雷爆炸(因为坦克或者军舰的主体部分是钢铁制造的,只要它们接近,金属带来的磁场变化即会被感知),提高杀伤力。隐身技术是为了躲避敌方雷达监测的一项飞机磁应用。还有磁悬浮列车对磁体的应用。在通信领域,磁体的推广,使得我们一部手机或电话就可以找到自己想找的人。生活中,还有电视机、洗衣机等都运用了磁体。

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