標籤:磁石

成分是鐵、鈷、鎳等原子的內部結構比較特殊,其原子本身就具有磁矩。一般情況下,這些礦物分子的排列較混亂。而它們的磁區互相影響並顯示不出磁性來,但是在外力(如磁場)導引下其分子的排列方向就會趨向一致,其磁性就會顯示出來,也就是我們平時俗稱的磁鐵。磁鐵分永久磁鐵與軟鐵,永久磁鐵是加上強磁,使磁性物質的自旋與電子角動量成固定方向排列,軟磁則是加上電流(也是一種加上磁力的方法) 等電流去掉軟鐵會慢慢失去磁性。

1簡介

磁鐵的分類
磁鐵可分為「永久磁鐵」與「非永久磁鐵」。永久磁鐵可以是天然產物,又稱天然磁石,也可以由人工製造(最強的磁鐵是釹鐵硼磁鐵)。非永久性磁鐵,例如電磁鐵,只有在某些條件下才會出現磁性。

2發現

磁鐵不是人發明的,是天然的磁鐵礦。古希臘人和中國人發現自然界中有種天然磁化的石頭,稱其為「吸鐵石」。這種石頭可以魔術般的吸起小塊的鐵片,而且在隨意擺動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辨別方向。最早發現及使用磁鐵的應該是中國人,也就是「指南針」,是中國四大發明之一。
經過千百年的發展,今天磁鐵已成為我們生活中的強力材料。通過合成不同材料的合金可以達到與吸鐵石相同的效果,而且還可以提高磁力。在18世紀就出現了人造的磁鐵,但製造更強磁性材料的過程卻十分緩慢,直到20世紀20年代製造出鋁鎳鈷(Alnico)。隨後,20世紀50年代製造出了鐵氧體(Ferrite),70年代製造出稀土磁鐵[Rare Earth magnet 包括釹鐵硼(NdFeB)和釤鈷(SmCo)]。至此,磁學科技得到了飛速發展,強磁材料也使得元件更加小型化。
發展歷程
5000年前人類發現天然磁鐵(Fe3O4)
2300年前中國人將天然磁鐵磨成勺型放在光滑的平面上,在地磁的作用下,勺柄指南,曰「司南」此即世界上第一個指南儀。
1000年前中國人用磁鐵與鐵針摩擦磁化,製成世界最早的指南針。
1100年左右中國將磁鐵針和方位盤聯成一體,成為磁鐵式指南儀,用於航海。
1405-1432鄭和憑指南儀開始人類歷史上航海的偉大創舉。
1488-1521哥倫布,伽馬,麥哲倫憑藉由中國傳來的指南儀進行了聞名全球的航海發現。
1600英國人威廉.吉伯發表了關於磁的專著「磁鐵」,重複和發展了前人有關磁的認識和實驗。
1785法國物理學家C.庫侖用扭枰建立了描述電荷與磁極間作用力的「庫侖定律」。
1820丹麥物理學家H.C.奧斯特發現電流感生磁力。
1831英國物理學家M.法拉第發現電磁感應現象。
1873英國物理學家J.C.麥克斯韋在其專著「論電和磁」中完成了統一的電磁理論。
1898-1899法國物理學家P.居里發現鐵磁性物質在特定溫度下(居里溫度)變為順磁性的現象。
1905法國物理學家P.I.郎之萬基於統計力學理論解釋了順磁性隨溫度的變化。
1907法國物理學家P.E.外斯提出分子場理論,擴展了郎之萬的理論。
1921奧地利物理學家W.泡利提出玻爾磁子作為原子磁矩的基本單位。美國物理學家A.康普頓提出電子也具有自旋相應的磁矩。
1928英國物理學家P.A.M.狄拉克用相對論量子力學完美地解釋了電子的內稟自旋和磁矩。並與德國物理學家W.海森伯一起證明了靜電起源的交換力的存在,奠定了現代磁學的基礎。
1936蘇聯物理學家郎道完成了巨著「理論物理學教程」,其中包含全面而精彩地論述現代電磁學和鐵磁學的篇章。
1936-1948法國物理學家L.奈耳提出反鐵磁性和亞鐵磁性的概念和理論,並在隨後多年的研究中深化了對物質磁性的認識。
1967旅美奧地利物理學家K.J.斯奈特在量子磁學的指導下發現了磁能積空前高的稀土磁鐵(SmCo5),從而揭開了永磁材料發展的新篇章。
1967年,美國Dayton大學的Strnat等,研製成釤鈷磁鐵,標誌著稀土磁鐵時代的到來。
1974第二代稀土永磁-Sm2Co17問世。
1982第三代稀土永磁-Nd2Fe14B問世。
1990原子間隙磁鐵-Sm-Fe-N問世。
磁鐵

  磁鐵

1991德國物理學家E.F.克內勒提出了雙相複合磁鐵交換作用的理論基礎,指出了納米晶磁鐵的發展前景。
隨著社會的發展,磁鐵的應用也越來越廣泛,從高科技產品到最簡單的包裝磁,
目前應用最為廣泛的還是釹鐵硼磁鐵和鐵氧體磁鐵。
從磁鐵的發展歷史來看,十九世紀末二十世紀初,人們主要使用碳鋼、鎢鋼、鉻鋼和鈷鋼作永磁材料。
五十年代
五十年代,鋇鐵氧體磁鐵的出現,既降低了永磁體成本,又將永磁材料的應用範圍拓寬到高頻領域。
磁鐵的文獻記載
其他古籍如《山海經》中也有類似的記載。磁石的吸鐵特性很早就被人發現,《呂氏春秋》九卷精通篇就有:「慈招鐵,或引之也。」那時的人稱「磁」為「慈」他們把磁石吸引鐵看作慈母對子女的吸引。並認為:「石是鐵 的母親,但石有慈和不慈兩種,慈愛的石頭能吸引他的子女,不慈的石頭就不能吸引了。」 漢以前人們把磁石寫做「慈石」,是慈愛石頭的意思。
又北三百二十里,曰灌題之山,其上多樗柘,其下多流沙,多砥。有獸焉,其狀如牛而白尾,其音如訆,名曰那父。有鳥焉,其狀如雌雉而人面,見人則躍,名曰竦斯,其鳴自呼也。匠韓之水出焉,而西流注於泑澤,其中多磁石。
嘗試
既然磁石能吸引鐵,那麼是否還可以吸引其他金屬呢?我們的先民做了許多嘗試,發現磁石不僅不能吸引金、銀、銅等金屬,也不能吸引磚瓦之類的物品。西漢的時候人們已經認識到磁石只能吸引鐵,而不能吸引其他物品。當把兩塊磁鐵放在一起相互靠近時,有時候互相吸引,有時候相互排斥。現在人們都知道磁體有兩個極,一個稱N 極,一個稱S 極。同性極相互排斥,異性極相互吸引。那時的人們並不知道這個道理,但對這個現象還是能夠察覺到的。
到了西漢,有一個名叫欒大的方士,他利用磁石的這個性質做了兩個棋子般的東西,通過調整兩個棋子極性的相互位置,有時兩個棋子相互吸引,有時相互排斥。欒大稱其為「斗棋」。他把這個新奇的玩意獻給漢武帝,併當場演示。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,製作了新奇的玩意矇騙了漢武帝。
地球也是一個大磁體,它的兩個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,可以自由轉動時,就會因磁體同性相斥,異性相吸的性質指示南北。這個道理古人不夠明白,但這類現象他們很清楚。

3分類

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物,又稱天然磁石,也可以由人工制
磁鐵

  磁鐵

造(最強的磁鐵是釹磁鐵)。而非永久性磁鐵,只有在某些條件下會有磁性,通常是以電磁鐵的形式產生,也就是利用電流來強化其磁場。
概念
軟磁包括硅鋼片和軟磁鐵芯;硬磁包括鋁鎳鈷、釤鈷、鐵氧體和釹鐵硼,這其中,最貴的是釤鈷磁鋼,最便宜的是鐵氧體磁鋼,性能最高的是釹鐵硼磁鋼,但是性能最穩定,溫度係數最好的是鋁鎳鈷磁鋼,用戶可以根據不同的需求選擇不同的硬磁產品。
我們所說的磁鐵,一般都是指永磁磁鐵。
永磁磁鐵又分二大分類。
第二大類
鐵氧體永磁材料(Ferrite)
1.釹鐵硼磁鐵 它是目前發現商品化性能最高的磁鐵,被人們稱為磁王,擁有極高的磁性能其最大磁能積(BHmax)高過鐵氧體(Ferrite)10倍以上。其本身的機械加工性能亦相當之好。工作溫度最高可達200攝氏度。而且其質地堅硬,性能穩定,有很好的性價比,故其應用極其廣泛。但因為其化學活性很強,所以必須對其表面凃層處理。(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。通過陶瓷工藝法製造而成,質地比較硬,屬脆性材料,由於鐵氧體磁鐵有很好的耐溫性、價格低廉、性能適中,已成為應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成的一種合金。鑄造工藝可以加工生產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係數,工作溫度可高達600攝氏度以上。鋁鎳鈷永磁產品廣泛應用於各種儀器儀錶和其他應用領域。
4.釤鈷(SmCo) 依據成份的不同分為SmCo5和Sm2Co17。由於其材料價格昂貴而使其發展受到限制。釤鈷(SmCo)作為稀土永磁鐵,不但有著較高的磁能積(14-28MGOe)、可靠的矯頑力和良好的溫度特性。與釹鐵硼磁鐵相比,釤鈷磁鐵更適合工作在高溫環境中。
非永久性磁鐵
:非永久性磁鐵加熱到一定的溫度會突然失去磁性,這是由於組成磁鐵的眾多「元磁體」之排列從有序到無序所引起的;失去磁性的磁鐵放入到磁場中,當磁化強度達到某一數值,它又被磁化,「元磁體」之排列又從無序到有序。
釹鐵硼磁鐵
釹鐵硼磁鐵

  釹鐵硼磁鐵

Neodymium magnet)也稱為釹鐵硼磁鐵,其化學式為Nd2Fe14B,是一種人造的永久磁鐵,目前為止具有最強磁力的永久磁鐵。
被人們稱為磁王,擁有極高的磁性能其最大磁能積(BHmax)高過鐵氧體(Ferrite)10倍以上。其本身的機械加工性能亦相當之好。工作溫度最高可達200攝氏度。而且其質地堅硬,性能穩定,有很好的性價比,故其應用極其廣泛。但因為其化學活性很強,所以必須對其表面凃層處理。(如鍍Zn,Ni,電泳、鈍化等)。
釹磁鐵是住友特殊金屬公司的佐川真人等人於1982年發明的,由其化學式可知其主要由釹、鐵與硼等化學元素所構成。在許多領域有可能取代傳統的純鐵磁鐵, 鋁鎳鈷合金和釤鈷磁鐵譬如電動機, 儀器和儀錶,汽車工業, 石油化工產業和磁性醫療保健產品。能生產各種形狀的:譬如圓盤磁鐵,圓環磁鐵, 長方形磁鐵, 弧磁鐵和其它形狀的磁鐵。
具有強力磁性的釹磁鐵被廣泛被應用在電子產品上,例如硬碟、手機、耳機等等。
主要成分
磁鐵又名吸鐵石,是指在周圍和自身內部存在磁場的物體或材質,分為天然和人造兩大類。人造磁鐵通常用金屬合金製成,具有強磁性。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,化學式Fe3O4,常稱「磁性氧化鐵」。具有磁性的黑色晶體。可以看成是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態的離子,其中三分之一是Fe2+,三分之二是Fe3+,是一種複雜的化合物。它不溶於水,也不能與水反應。與酸反應,不溶於鹼。主要用於制底漆和面漆,用於電子工業的磁性材料,也用於建築工業的防鏽劑。
定義
主要有如下3個性能參數來確定磁鐵的性能:
剩磁Br :永磁體經磁化至技術飽和,並去掉外磁場后,所保留的Br稱為剩餘磁感應強度。
矯頑力Hc:使磁化至技術飽和的永磁體的B降低到零,所需要加的反向磁場強度稱為磁感矯頑力,簡
稱為矯頑力
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。由於這項能量等於磁鐵的Bm和Hm的乘積,因此稱為磁能積。
磁場:對磁極產生磁作用的空間為磁場。
表面磁場:永磁體表面某一指定位置的磁感應強度。
順磁性
順磁性,是指一種材料的磁性狀態。有些材料可以受到外部磁場的影響,產生指同相向的磁化向量的特性。這樣的物質具有正的磁化率。與順磁性相反的現象被稱為抗磁性。
選擇磁鐵
在決定選擇哪一種磁鐵之前應明確需要磁鐵發揮何種作用?
吸鐵石(磁鐵)

  吸鐵石(磁鐵)

主要的作用:移動物體,固定物體或抬升物體。
所需磁鐵的形狀:圓片形,圓環形,方塊形,瓦片形或特殊形狀。
所需磁鐵的尺寸:長,寬,高,直徑及公差等等。
所需磁鐵的吸力,期望價格及數量等等。
指南針就是根據磁鐵的性質發明的。

4作用

食療作用
磁石味咸,性平;歸肝、腎經;質重鎮降
具有平肝潛陽,聰耳明目,鎮驚安神,納氣平喘的功效
主治肝陽眩暈,驚悸失眠,目昏翳障,耳鳴耳聾,腎虛喘逆。
概念
大多數磁性材料可以沿同一方向充磁至飽和,這一方向叫做「磁化方向」(取向方向)。沒有取向方向的磁鐵(也叫做各向同性磁鐵)比取向磁鐵(也叫各向異性磁鐵)的磁性要弱很多。
安全的處理和存放磁鐵
要始終十分小心,因為磁鐵會自己吸附到一起,可能會夾傷手指。磁鐵相互吸附時也有可能會因碰撞而損壞磁鐵本身(碰掉邊角或撞出裂紋)。
將磁鐵遠離易被磁化的物品,如軟盤,信用卡,電腦顯示器,手錶,手機,醫療器械等。
磁鐵應遠離心臟起搏器。
磁鐵

  磁鐵

較大尺寸的磁鐵,每片之間應加塑料或硬紙墊片以保證可以輕易地將磁鐵分開。
磁鐵應盡量存放在乾燥,恆溫的環境中。
最強的磁鐵
目前最高性能的磁鐵是稀土類磁鐵,而在稀土磁鐵中釹鐵硼是最強力的磁鐵。但在200攝氏度以上的環境中,釤鈷是最強力的磁鐵。
在傳統工業中的應用
在講述磁性材料的磁性來源、電磁感應、磁性器件時,我們已經提到了有些磁性材料
電磁鐵

  電磁鐵

的實際應用。實際上,磁性材料已經在傳統工業的各個方面得到了廣泛應用。
例如,如果沒有磁性材料,電氣化就成為不可能,因為發電要用到發電機、輸電要用到變壓器、電力機械要用到電動機、電話機、收音機和電視機中要用到揚聲器。眾多儀器儀錶都要用到磁鋼線圈結構。這些都已經在講述其它內容時說到了。
天文等領域的磁應用
我們已經知道,地球是一塊巨大的磁鐵,它和地質狀況有什麼聯繫?宇宙中的磁場又是如何的?
至少在圖片上我們都見過燦爛的北極光。中國自古代就有了北極光的記載。北極光實際上是太陽風中的粒子和地磁場相互作用的結果。太陽風是由太陽發出的高能帶電粒子流。當它們到達地球時,與地磁場發生相互作用,就好象帶電流的導線在磁場中受力一樣,使得這些粒子向南北極運動和聚集,並且和地球高空的稀薄氣體相碰撞,結果使氣體分子受激發,從而發光。
太陽黑子是太陽上磁場活動非常劇烈的區域。太陽黑子的爆發對我們的生活會產生影響,例如使得無線電通信暫時中斷等。因此,研究太陽黑子對我們有重要意義。
地磁的變化可以用來勘探礦床。由於所有物質均具有或強或弱的磁性,如果它們聚集在一起,形成礦床,那麼必然對附近區域的地磁場產生干擾,使得地磁場出現異常情況。根據這一點,可以在陸地、海洋或者空中測量大地的磁性,獲得地磁圖,對地磁圖上磁場異常的區域進行分析和進一步勘探,往往可以發現未知的礦藏或者特殊的地質構造。
不同地質年代的岩石往往具有不同的磁性。因此,可以根據岩石的磁性輔助判斷地質年代的變化以及地殼變動。
很多礦藏資源都是共生的,也就是說好幾種礦物質混合的一起,它們具有不同的磁性。利用這個特點,人們開發了磁選機,利用不同成分礦物質的不同磁性以及磁性強弱的差別,用磁鐵吸引這些物質,那麼它們所受到的吸引力就有所區別,結果可以將混在一起的不同磁性的礦物質分開,實現了磁性選礦。
工藝
釹鐵硼磁鐵、釤鈷磁鐵、鋁鎳鈷磁鐵、鐵氧體磁鐵製作工藝也有所不同。從工藝講,有燒結釹鐵硼磁鐵和粘接釹鐵硼磁鐵,我們主要講燒結釹鐵硼磁鐵。
釹鐵硼磁鐵加工工具
有專用切片機、線切割機床、平磨機、雙面機、打孔機、倒角機、電鍍設備。

5工業應用

釹鐵硼的應用
目前中國釹鐵硼磁體應用情況如下,高技術產品領域的應用佔37%,如核磁共振成像儀(MRI)、手機振動、硬碟驅動器音圈(VCM)、光碟(DVD、CD-ROM)驅動器主軸、電動工具、電動車、變頻空調的發動機。傳統中低檔產品領域的應用佔63%,如音響器件、磁吸附器件、磁選器、磁化器。

6電磁鐵

應用
電磁鐵在日常生活中有極其廣泛的應用。電磁鐵是電流磁效應(電生磁)的一個應用,與生活聯繫緊密,如電磁繼電器、電磁起重機、磁懸浮列車等。電磁鐵可以分為直流電磁鐵和交流電磁鐵兩大類型。如果按照用途來劃分電磁鐵,主要可分成以下五種:(1)牽引電磁鐵——主要用來牽引機械裝置、開啟或關閉各種閥門,以執行自動控制任務。(2)起重電磁鐵——用作起重裝置來吊運鋼錠、鋼材、鐵砂等鐵磁性材料。(3)制動電磁鐵——主要用於對電動機進行制動以達到準確停車的目的。(4)自動電器的電磁系統——如電磁繼電器和接觸器的電磁系統、自動開關的電磁脫扣器及操作電磁鐵等。(5)其他用途的電磁鐵——如磨床的電磁吸盤以及電磁振動器等。
歷史
思特金(Sturgeon)的電磁鐵。西元1825年,英國人威廉·思特金(William Sturgeon,1783年-1850年)將通有電流的金屬線纏繞在絕緣的棒上,發明了電磁鐵。
美國人物理學家約瑟·亨利(Joseph Henry 1797年-1878年)在得知這個消息后,在軟鐵芯上纏繞密集的線圈,使用電流不大的電池通電后,便能吸起一噸重的鐵塊。
注意事項
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綁緊。
遊戲信息
磁鐵
應用類型:益智遊戲
應用開發:thivy
應用大小: 17.64M
應用版本: v1200
應用語言:中文
正版價格:$1.29
支持平台: WP
基本信息
中文名稱: 磁鐵
英文名稱: Magnetis
遊戲類型: PUZ 益智類遊戲
資源格式: 安裝包
磁鐵

  磁鐵

版本: 完整硬碟版
發行時間: 2010年
製作發行: Noumenon Games
地區: 美國
語言: 英文
配置需求
* OS: Windows XP/Vista/7
* Processor: Pentium IV 1.5 GHz or Better
* Memory: 256 MB
* Hard Drive: 45 MB Free
* Video Memory: DirectX Compatible
* Sound Card: DirectX Compatible
* DirectX: 9.0c
* Keyboard & Mouse
* CD Rom Drive

7原理簡介

物質大都是由分子組成的,分子是由原子組成的,原子又是由原子核和電子組成的。在原子內部,電子不停地自轉,並繞原子核旋轉。電子的這兩種運動都會產生磁性。但是在大多數物質中,電子運動的方向各不相同、雜亂無章,磁效應相互抵消。因此,大多數物質在正常情況下,並不呈現磁性。
鐵、鈷、鎳或鐵氧體等鐵磁類物質有所不同,它內部的電子自旋可以在小範圍內自發地排列起來,形成一個自發磁化區,這種自發磁化區就叫磁疇。鐵磁類物質磁化后,內部的磁疇整整齊齊、方向一致地排列起來,使磁性加強,就構成強力磁鐵了。磁鐵的吸鐵過程就是對鐵塊的磁化過程,磁化了的鐵塊和磁鐵不同極性間產生吸引力,鐵塊就牢牢地與磁鐵「粘」在一起了。我們就說磁鐵有磁性了。
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