磁体的发现

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引言

我们周围的世界充满了有趣的事物。有些非常重，有些非常轻。有些物体迅速地让电和热通过，而有些则阻碍。有些材料会吸引铁质物体。这些被称为磁性材料。我们大家小时候都玩过磁铁。冰箱磁铁在孩子们中非常受欢迎。能够产生磁场的物体被称为磁铁。

最初，天然磁铁被称为磁石。它们可以与电荷相比。正如电荷产生电场并在电荷周围有场线一样。磁铁也是如此。它们也产生磁力线。然而，也有一些不同之处。在科技时代，磁铁几乎无处不在。从小马达到太空计划，它们在各个领域都非常突出。

磁铁的历史

磁铁的历史可以追溯到公元前600年。那时有一个叫做“马格尼西亚”的岛屿。牧羊人经常带着他们的牛羊去那里。他们报告说，他们的鞋钉会粘在地上，铁头的棍子也会受到同样的影响。原因是该地区存在磁铁矿。磁铁的名字来源于“马格尼西亚”岛。

希腊人也发现一块石头吸引磁铁。它是磁铁矿。这些天然的磁铁矿被称为天然磁铁。我们还从古代中国文献中了解到，他们了解磁铁的方向特性。他们把它用作船上的导航系统。有趣的是，中国文献还提到一辆车上放置了一个磁性雕像。他们用这辆战车在雾中攻击敌人。

古埃及人也了解磁铁，并将其用于许多娱乐活动。但这些都是天然磁铁。该领域的现代贡献始于17世纪，威廉·吉尔伯特出版了他的著作《论磁体》。

他在书中提出了三种将钢转化为永久磁铁的技术。1820年，奥斯特通过他的开创性实验证明，电流也可以产生磁场。从那时起，由于法拉第、麦克斯韦等人的贡献，电磁学领域迅速发展。

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图1：地球磁场

磁铁的类型

一般来说，磁铁可以分为三种类型——永久磁铁、临时磁铁和电磁铁。

• 永久磁铁 - 这些类型的磁铁一旦被磁化就不会失去其磁性。它们不需要任何外部磁场来源。如今，永久磁铁是由合金制成的。一些常见的例子包括——钐钴磁铁、陶瓷、铝镍钴或艾尔尼科、钕铁硼等。稀土材料也用于制造永久磁铁，这些被称为稀土磁铁。钕铁硼磁铁就是一个例子。

• 临时磁铁- 有些物质很容易被磁化。即使我们把它们暴露在弱磁场中，它们也会被磁化，但是一旦我们移除磁场，它们就会失去磁性。这些材料被称为临时磁铁。软铁合金和铁镍合金混合物是此类磁铁的例子。这些磁铁通常用于电动机和电磁铁中。

• 电磁铁 - 在这种类型的磁铁中，使用电流。电线缠绕在金属芯上，电流通过电线。正如奥斯特通过他的实验所证明的那样，电流会产生磁场。磁场的强度可以通过改变电流强度和电线线圈的数量来控制。电磁铁产生非常强的磁场。但是，只要电磁铁中有电流，磁场就会存在。电磁铁用于计算机、电视机、电动机等。

与磁铁相关的术语

当我们讨论磁铁时，我们会使用许多重要的术语。在这里，我们将简要了解一些关键术语。

• 极性 - 磁铁的端点被称为磁极。有两个极，北极和南极。指向地理北方的极被称为北极。指向地理南方的极被称为南极。北极和南极总是成对存在，这意味着不可能有任何只有一个极的磁铁。

• 吸引和排斥 - 磁铁具有吸引和排斥的特性。同极相斥，异极相吸。这意味着北极和北极相互排斥，但北极和南极相互吸引。

• 条形磁铁 - 条形磁铁是由铁磁材料制成的长方形物体。它具有永久磁性。下图显示了一个例子——

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图2：条形磁铁

• 磁力线 - 磁铁在其周围产生磁场。磁力线是磁场的视觉描述。这些线形成一个连续的环路，从北极开始，到南极结束。这些线的切线给出磁场的方向。

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图3：磁力线

• 指南针 - 它用于导航。其中使用磁针。它指向地理北方。

• 磁矩 - 它表示磁铁的磁强度。它是一个向量。磁矩是由电荷或自旋角动量产生的。

磁铁的用途

磁铁在几乎所有科学和技术领域都有用。下面总结了一些应用——

• 用于计算机 - 硬盘使用内部的磁铁来存储数据。

• 用于电视、扬声器和收音机内部。

• 磁铁用于电动机和发电机内部。

• 用于医疗领域 - 核磁共振成像扫描、呼吸机、血液分离器等使用磁铁。

• 各种磁条卡机器，如自动取款机卡，使用磁性存储数据。

结论

磁铁自古以来就被使用。古希腊、中国和埃及将磁石用于各种目的。磁铁可以有许多类型，主要的磁铁类型包括：永久磁铁、电磁铁和临时磁铁。在当今世界，磁铁被用于各种设备，如计算机、电机等。

常见问题

问1. 为什么磁铁不能只有一个磁极？

答：麦克斯韦方程组预测磁单极子不存在。高斯磁定律的右边为零。这意味着没有磁单极子。

问2. 写出电场和磁场的两个区别。

答：

• 电场是由电荷产生的，磁场是由运动电荷和磁铁产生的。

• 磁力线总是形成闭合环路，而电场线则不一定。

问3. 哪种文明被认为发明了指南针？

答：中国人被认为发明了指南针。

问4. 地球产生的磁场的范围是多少？

答：地球的磁场在0.25高斯到0.6高斯之间。

问5. 磁矩的单位是什么？

答：磁矩以安培·米平方或焦耳每特斯拉为单位测量。