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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,具有吸引鐵磁性物質(zhì)如鐵、鎳、鈷等金屬的特性。

磁鐵種類:形狀類磁鐵: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,屬性類磁鐵:釤鈷磁體、釹鐵硼磁鐵(強力磁鐵)、鐵氧體磁鐵、鋁鎳鈷磁鐵、鐵鉻鈷磁鐵,行業(yè)類磁鐵:磁性組件、電機磁鐵、橡膠磁鐵、塑磁等等種類。磁鐵分永久磁鐵與軟磁,永久磁鐵是加上強磁,使磁性物質(zhì)的自旋與電子角動量成固定方向排列,軟磁則是加上電。(也是一種加上磁力的方法) 等電流去掉軟鐵會慢慢失去磁性。

將條形磁鐵的中點用細線懸掛起來,靜止的時候,它的兩端會各指向地球南方和北方,指向北方的一端稱為指北極或N極,指向南方的一端為指南極或S極。

如果將地球想像成一塊大磁鐵,則地球的地磁北極是指南極,地磁南極則是指北極。磁鐵與磁鐵之間,同名磁極相排斥、異名磁極相吸引。所以,指南針與南極相排斥,指北針與北極相排斥,而指南針與指北針則相吸引。

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(chǎn)物,又稱天然磁石,也可以由人工制造。非永久性磁鐵,例如電磁鐵,只有在某些條件下才會出現(xiàn)磁性。

發(fā)現(xiàn)

磁鐵不是人發(fā)明的,是天然的磁鐵礦。古希臘人和中國人發(fā)現(xiàn)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(shù)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(fā)現(xiàn)及使用磁鐵的應(yīng)該是中國人,也就是利用磁鐵制作"指南針",是中國四大發(fā)明之一。

經(jīng)過千百年的發(fā)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(xiàn)了人造的磁鐵,但制造更強磁性材料的過程卻十分緩慢,直到20世紀20年代制造出鋁鎳鈷(Alnico)。隨后,20世紀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,強磁材料也使得元件更加小型化。

1822年,法國物理學(xué)家阿拉戈和呂薩克發(fā)現(xiàn),當(dāng)電流通過其中有鐵塊的繞線時,它能使繞線中的鐵塊磁化。這實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似的實驗: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,繞在U型鐵棒上的銅線圈即產(chǎn)生了密集的磁場,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。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、美國以及西歐一些沿海國家傳播開來。1829年,美國電學(xué)家亨利對斯特金電磁鐵裝置進行了一些革新,絕緣導(dǎo)線代替裸銅導(dǎo)線,因此不必擔(dān)心被銅導(dǎo)線過分靠近而短路。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)生的磁場就越強,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)電機的功率得到了很大的提高。

發(fā)展歷程

5000年前人類發(fā)現(xiàn)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,制成世界最早的指南針。

1100年左右中國將磁鐵針和方位盤聯(lián)成一體,成為磁鐵式指南儀,用于航海。

1405-1432鄭和憑指南儀開始人類歷史上航海的偉大創(chuàng)舉。

1488-1521哥倫布,伽馬,麥哲倫使用羅盤儀進行了聞名全球的航海發(fā)現(xiàn)。

1600英國人威廉.吉伯發(fā)表了關(guān)于磁的專著"磁鐵",發(fā)展了古希臘人泰勒斯、亞里士多德等前人有關(guān)磁的認識和實驗。

1785法國物理學(xué)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(xué)家H.C.奧斯特發(fā)現(xiàn)電流感生磁力。

1831英國物理學(xué)家M.法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

1873英國物理學(xué)家J.C.麥克斯韋在其專著"論電和磁"中完成了統(tǒng)一的電磁理論。

1898-1899法國物理學(xué)家P.居里發(fā)現(xiàn)鐵磁性物質(zhì)在特定溫度下(居里溫度)變?yōu)轫槾判缘默F(xiàn)象。

1905法國物理學(xué)家P.I.郎之萬基于統(tǒng)計力學(xué)理論解釋了順磁性隨溫度的變化。

1907法國物理學(xué)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(xué)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(xué)家A.康普頓提出電子也具有自旋相應(yīng)的磁矩。

1928英國物理學(xué)家P.A.M.狄拉克用相對論量子力學(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物質(zhì)磁性的認識。

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),從而揭開了永磁材料發(fā)展的新篇章。

1967年,美國Dayton大學(xué)的Strnat等,研制成釤鈷磁鐵,標志著稀土磁鐵時代的到來。

1974第二代稀土永磁-Sm2Co17問世。

1982日本住友特殊金屬的佐川真人(MASAto Sagawa)發(fā)明釹鐵硼磁鐵,第三代稀土永磁-Nd2Fe14B問世。

1990原子間隙磁鐵-Sm-Fe-N問世。

1991德國物理學(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。

隨著社會的發(fā)展,磁鐵的應(yīng)用也越來越廣泛,從高科技產(chǎn)品到最簡單的包裝磁,目前應(yīng)用最為廣泛的還是釹鐵硼磁鐵和鐵氧體磁鐵。

從磁鐵的發(fā)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。

三十年代

二十世紀三十年代末,鋁鎳鈷磁鐵開發(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)用開辟了一個新時代。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)國時代我們的先人已經(jīng)積累了許多這方面的認識,在探尋鐵礦時常會遇到磁鐵礦,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。"

文獻記載

其他古籍如《山海經(jīng)》中也有類似的記載。磁石的吸鐵特性很早就被人發(fā)現(xiàn),《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。并認為:"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,而西流注于泑澤,其中多磁石。

注解

③磁石:也作"慈石",一種天然礦石,具有吸引鐵、鎳、鈷等金屬物質(zhì)的屬性。俗稱吸鐵石,今稱磁鐵石。中國古代四大發(fā)明之一的指南針,就是利用磁石制做成的。

(山海經(jīng)北山經(jīng))

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的物品。西漢的時候人們已經(jīng)認識到磁石只能吸引鐵,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,有時候互相吸引,有時候相互排斥。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。那時的人們并不知道這個道理,但對這個現(xiàn)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(zhì)做了兩個棋子般的東西,通過調(diào)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,并當(dāng)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(zhì),制作了新奇的玩意蒙騙了漢武帝。

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(zhuǎn)動時,就會因磁體同性相斥,異性相吸的性質(zhì)指示南北。這個道理古人不夠明白,但這類現(xiàn)象他們很清楚。

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(chǎn)物,又稱天然磁石,也可以由人工制造(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(chǎn)生,也就是利用電流來強化其磁場。

定義

磁鐵,應(yīng)該叫磁鋼,英文:Magnet,磁鋼主要分兩大類,一類是軟磁,一類是硬磁。

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(wěn)定,溫度系數(shù)最好的是鋁鎳鈷磁鋼,用戶可以根據(jù)不同的需求選擇不同的硬磁產(chǎn)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。

第一大類

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,工程機械、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,即具有很高測磁性能,同時又有很強的防腐蝕性、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、傳感器、探測儀、雷達以及其他高科技領(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、銑、刨、鉆和沖壓等機械加工,能制成各種形狀復(fù)雜的永磁元件,尤其對細小、長薄元件顯示出獨有的特性。最薄的帶材可以達到0.05mm,最細的絲材可以加工成到0.1mm.

第二大類

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(dāng)之好。工作溫度最高可達200攝氏度。而且其質(zhì)地堅硬,性能穩(wěn)定,有很好的性價比,故其應(yīng)用極其廣泛。但因為其化學(xué)活性很強,所以必須對其表面涂層處理。(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。

4、釤鈷(SmCo) 依據(jù)成份的不同分為SmCo5和Sm2Co17。由于其材料價格昂貴而使其發(fā)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(huán)境中。

永久性磁鐵

永久性磁鐵可以是天然產(chǎn)物,又稱天然磁石,也可以由人工制造(最強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"之排列從有序到無序所引起的;失去磁性的磁鐵放入到磁場中,當(dāng)磁化強度達到某一數(shù)值,它又被磁化,"元磁體"之排列又從無序到有序。

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。如有的場合只需要一面有磁性,另一面如有磁性會造成損壞或干擾;有的場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,有磁性也沒有用,這樣使用單面磁會大大降低成本并節(jié)約磁性材料。

單面磁鐵的磁力折射如同衛(wèi)星鍋對信號的折射或手電筒燈鍋對光線的折射面決定:

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)特殊處理后折射會增強,但100%屏蔽的材料還沒研究出,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。

3、空間:磁力線在空中如同手機信號,需要有空間才能折射出來。手電筒燈鍋如完全包裹在燈炮上,使用效果肯定不好,因為有大量的光線折射被損耗。

如何能利用以上原理,將磁性增強的效果最好,是很多參數(shù)之間求最佳的問題,很多廠家也在反復(fù)的做實驗,如西安國泰磁鐵廠單面磁處理最理想結(jié)果為增強50%,這樣在包裝盒箱包等領(lǐng)域?qū)⒋蟠蠼档蜕�產(chǎn)成本并節(jié)約磁性材料。

釹鐵硼磁鐵

(Neodymium magnet)也稱為釹鐵硼磁鐵,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機,儀器和儀表,汽車工業(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:譬如圓盤磁鐵,圓環(huán)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(yīng)用在電子產(chǎn)品上,例如硬盤、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(nèi)部存在磁場的物體或材質(zhì),分為天然和人造兩大類。人造磁鐵通常用金屬合金制成,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(xué)式Fe3O4,常稱"磁性氧化鐵"。具有磁性的黑色晶體�？梢钥闯墒茄趸瘉嗚F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(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個性能參數(shù)來確定磁鐵的性能:

剩磁Br:永磁體經(jīng)磁化至技術(shù)飽和,并去掉外磁場后,所保留的Br稱為剩余磁感應(yīng)強度。

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。由于這項能量等于磁鐵的Bm和Hm的乘積,因此稱為磁能積。

磁場:對磁極產(chǎn)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(yīng)強度。

反磁性

抗磁性是一些類別的物質(zhì),當(dāng)處在外加磁場中,會對磁場產(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的作用下得而磁化后,即使外部磁場消失,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。

基本上鐵磁性這個概念包括任何在沒有外部磁場時顯示磁性的物質(zhì)。至今依然有人這樣使用這個概念。但是通過對不同顯示磁性物質(zhì)及其磁性的更深刻認識,學(xué)者們對這個概念做了更精確的定義。一個物質(zhì)的原胞中所有的磁性離子均指向它的磁性方向時才被稱為是鐵磁性的。若只有部分離子的磁場指向其磁性方向,則稱為亞鐵磁性。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正好相反的方向)則被稱為反鐵磁性。

物質(zhì)的磁性現(xiàn)象存在一個臨界溫度,在此溫度下才會發(fā)生。對于鐵磁性和亞鐵磁性物質(zhì),此溫度被稱為居里溫度; 對于反鐵磁性物質(zhì),此溫度被稱為尼爾溫度。

有人認為磁鐵與鐵磁性物質(zhì)之間的吸引作用是人類最早對磁性的認識。

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:移動物體,固定物體或抬升物體。

所需磁鐵的形狀:圓片形,圓環(huán)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(shù)量等等。

指南針就是根據(jù)磁鐵的性質(zhì)發(fā)明的。

作用

物理作用

1、指南北

2、吸引輕小物體

3、電磁鐵可以做電磁繼電器

4、電動機

5、發(fā)電機

6、電聲

7、磁療

8、磁懸浮

9.核磁共振

食療作用

磁石味咸,性平;歸肝、腎經(jīng);質(zhì)重鎮(zhèn)降

具有平肝潛陽,聰耳明目,鎮(zhèn)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。

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,因為它們內(nèi)含其物質(zhì),不銹鋼不能充當(dāng)磁鐵。

我們來制造磁鐵,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。

取向方向

概念

大多數(shù)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。

磁鐵的南北極定義

"北極"的定義是磁鐵在隨意旋轉(zhuǎn)后它的北極指向地球的北極,簡稱"N"。同樣,磁鐵的南極也指向地球的南極,簡稱"S"。地磁的兩極與地理的兩極并不重合,存在一定的磁偏角。

安全處理磁鐵

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,手表,手機,醫(yī)療器械等。

磁鐵應(yīng)遠離心臟起搏器。較大尺寸的磁鐵,每片之間應(yīng)加塑料或硬紙墊片以保證可以輕易地將磁鐵分開。

磁鐵應(yīng)盡量存放在干燥,恒溫的環(huán)境中。

隔磁

只有能吸附到磁鐵上的材料才能起到隔斷磁場的作用,而且材料越厚,隔磁的效果越好。

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(huán)境中,釤鈷是最強力的磁鐵。

確定磁力大小

磁鐵為什么有磁力,就是地球因為自轉(zhuǎn)而它的磁場與電流就會不斷地強力結(jié)合,最后整個地球就變成為一個很大的磁場。地球上的礦物如鎳、鈷、鐵等物質(zhì)因為地球自轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn),從而變成了天然的磁鐵。

大家都知道物質(zhì)之間都存在一個引力場。跟磁場類似,是一種布滿磁極周圍空間的場。而磁場的大小能夠用假想的磁力線的數(shù)量來表示,其磁力線越密的地方就是磁場越強的地方,相反要是磁力線疏的地方磁場也就越弱。

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,但是球形有無數(shù)個直徑,為什么其他直徑的兩端不是NS兩極呢?

在傳統(tǒng)工業(yè)中的應(yīng)用

在講述磁性材料的磁性來源、電磁感應(yīng)、磁性器件時,我們已經(jīng)提到了有些磁性材料的實際應(yīng)用。實際上,磁性材料已經(jīng)在傳統(tǒng)工業(yè)的各個方面得到了廣泛應(yīng)用。

例如,如果沒有磁性材料,電氣化就成為不可能,因為發(fā)電要用到發(fā)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)容時說到了。

磁鐵在醫(yī)學(xué)的應(yīng)用

信鴿愛好者都知道,如果把鴿子放飛到數(shù)百公里以外,它們還會自動歸巢。鴿子為什么有這么好的認家本領(lǐng)呢?原來,鴿子對地球的磁場很敏感,它們可以利用地球磁場的變化找到自己的家。如果在鴿子的頭部綁上一塊磁鐵,鴿子就會迷航。如果鴿子飛過無線電發(fā)射塔,強大的電磁波干擾也會使它們迷失方向。

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,并進行自旋運動。通常情況下,原子核自旋軸的排列是無規(guī)律的,但將其置于外加磁場中時,核自旋空間取向從無序向有序過渡。自旋系統(tǒng)的磁化矢量由零逐漸增長,當(dāng)系統(tǒng)達到平衡時,磁化強度達到穩(wěn)定值。如果此時核自旋系統(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)到磁場中原來的排列狀態(tài),同時釋放出微弱的能量,成為射電信號,把這許多信號檢出,并使之時進行空間分辨,就得到運動中原子核分布圖像。核磁共振的特點是流動液體不產(chǎn)生信號稱為流動效應(yīng)或流動空白效應(yīng)。因此血管是灰白色管狀結(jié)構(gòu),而血液為無信號的黑色。這樣使血管很容易軟組織分開。正常脊髓周圍有腦脊液包圍,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信號結(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,進行定性及半定量的診斷,可作多個切面圖,空間分辨率高,顯示心臟及病變?nèi)��?及其與周圍結(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分離紅細胞和白細胞。另外,磁場與人體經(jīng)絡(luò)的相互作用可以實現(xiàn)磁療,在治療多種疾病方面有獨到的作用,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(fēng)中的粒子和地磁場相互作用的結(jié)果。太陽風(fēng)是由太陽發(fā)出的高能帶電粒子流。當(dāng)它們到達地球時,與地磁場發(fā)生相互作用,就好象帶電流的導(dǎo)線在磁場中受力一樣,使得這些粒子向南北極運動和聚集,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。

太陽黑子是太陽上磁場活動非常劇烈的區(qū)域。太陽黑子的爆發(fā)對我們的生活會產(chǎn)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。由于所有物質(zhì)均具有或強或弱的磁性,如果它們聚集在一起,形成礦床,那么必然對附近區(qū)域的地磁場產(chǎn)生干擾,使得地磁場出現(xiàn)異常情況。根據(jù)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(qū)域進行分析和進一步勘探,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。

很多礦藏資源都是共生的,也就是說好幾種礦物質(zhì)混合的一起,它們具有不同的磁性。利用這個特點,人們開發(fā)了磁選機,利用不同成分礦物質(zhì)的不同磁性以及磁性強弱的差別,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,實現(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時爆炸,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(無須接觸目標)時,傳感器就可以探測到磁場的變化使水雷或地雷爆炸,提高了殺傷力。

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中,制空權(quán)是奪得戰(zhàn)役勝利的關(guān)鍵之一。但飛機在飛行過程中很容易被敵方的雷達偵測到,從而具有較大的危險性。為了躲避敵方雷達的監(jiān)測,可以在飛機表面涂一層特殊的磁性材料-吸波材料,它可以吸收雷達發(fā)射的電磁波,使得雷達電磁波觸及到飛機后只有很少的電磁波發(fā)生反射,因此敵方雷達無法探測到雷達回波,不能發(fā)現(xiàn)飛機,這就使飛機達到了隱身的目的。這就是大名鼎鼎的"隱形飛機"。隱身技術(shù)是世界軍事科研領(lǐng)域的一大熱點。美國的F117隱形戰(zhàn)斗機便是一個成功運用隱身技術(shù)的例子。

在美國的"星球大戰(zhàn)"計劃中,有一種新型武器"電磁武器"的開發(fā)研究。傳統(tǒng)的火炮都是利用彈藥爆炸時的瞬間膨脹產(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)生的磁場對炮彈將產(chǎn)生巨大的推動力,將炮彈射出。這就是所謂的電磁炮。類似的還有電磁導(dǎo)彈等。

原料

釹鐵硼磁鐵的主要原材料有:稀土金屬釹、稀土金屬鐠、純鐵、鋁、硼鐵合金以及其他稀土原料

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(shè)備。

工藝流程

釹鐵硼磁鐵、釤鈷磁鐵、鋁鎳鈷磁鐵、鐵氧體磁鐵制作工藝也有所不同。從工藝講,有燒結(jié)釹鐵硼磁鐵和粘接釹鐵硼磁鐵,我們主要講燒結(jié)釹鐵硼磁鐵。

配料 → 熔煉制錠→ 制粉 → 壓型 → 燒結(jié)回火 → 磁性檢測 → 磨加工 → 銷切加工 →電鍍→ 磁化→成品。其中配料是基礎(chǔ),燒結(jié)回火是關(guān)鍵釹鐵硼磁鐵生產(chǎn)工具:有熔煉爐、鄂破機、球磨機、氣流磨、壓制成型機、真空封裝機、等靜壓機、燒結(jié)爐、熱處理真空爐、磁性能測試儀、高斯計。

磁懸浮列車應(yīng)用

磁懸浮列車是一種采用無接觸的電磁懸浮、導(dǎo)向和驅(qū)動系統(tǒng)的磁懸浮高速列車系統(tǒng)。它的時速可達到500公里以上,是當(dāng)今世界最快的地面客運交通工具,有速度快、爬坡能力強、能耗低運行時噪音小、安全舒適、不燃油、污染少、價格便宜等優(yōu)點。并且它采用采用高架方式,占用的耕地很少。磁懸浮列車意味著這些火車利用磁的基本原理懸浮在導(dǎo)軌上來代替舊的鋼輪和軌道列車。磁懸浮技術(shù)利用電磁力將整個列車車廂托起,擺脫了討厭的摩擦力和令人不快的鏘鏘聲,實現(xiàn)與地面無接觸、無燃料的快速"飛行"。

磁懸浮列車是自大約200年前斯蒂芬森的"火箭"號蒸氣機車問世以來鐵路技術(shù)最根本的突破。磁懸浮列車在今天看似乎還是一個新鮮事物,其實它的理論準備已有很長的歷史。磁懸浮技術(shù)的研究源于德國,早在1922年德國工程師赫爾曼·肯佩爾就提出了電磁懸浮原理,并于1934年申請了磁懸浮列車的專利。進入70年代以后,隨著世界工業(yè)化國家經(jīng)濟實力的不斷加強,為提高交通運輸能力以適應(yīng)其經(jīng)濟發(fā)展的需要,德國、日本、美國、加拿大、法國、英國等發(fā)達國家相繼開始籌劃進行磁懸浮運輸系統(tǒng)的開發(fā)。

中國上海就有一條,而且是目前國內(nèi)唯一一條磁懸浮列車線!!!

釹鐵硼的應(yīng)用

中國釹鐵硼磁體應(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)、手機振動、硬盤驅(qū)動器音圈(VCM)、光盤(DVD、CD-ROM)驅(qū)動器主軸、電動工具、電動車、變頻空調(diào)的發(fā)動機。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鐵或硅鋼來制做。這樣的電磁鐵在通電時有磁性,斷電后就隨之消失。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)的一個應(yīng)用,與生活聯(lián)系緊密,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(guān)閉各種閥門,以執(zhí)行自動控制任務(wù)。(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——主要用于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(tǒng)——如電磁繼電器和接觸器的電磁系統(tǒng)、自動開關(guān)的電磁脫扣器及操作電磁鐵等。(5)其他用途的電磁鐵——如磨床的電磁吸盤以及電磁振動器等。

原理

將螺線管通電后可產(chǎn)生如一磁鐵棒的磁場。圖中的圓圈為導(dǎo)線截面,點代表電流出螢?zāi)?叉代表流入螢?zāi)?附箭頭的橢圓圓圈是磁力線。當(dāng)直流電通過導(dǎo)體時會產(chǎn)生磁場,而通過作成螺線管(Solenoid)的導(dǎo)體時則會產(chǎn)生類似棒狀磁鐵的磁場。在螺線管的中心加入一磁性物質(zhì)則此磁性物質(zhì)會被磁化而達到加強磁場的效果。一般而言,電磁鐵所產(chǎn)生的磁場強度與直流電大小、線圈圈數(shù)及中心的導(dǎo)磁物質(zhì)有關(guān),在設(shè)計電磁鐵時會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控制磁場強度。然而線圈的材料具有電阻而限制了電磁鐵所能產(chǎn)生的磁場大小,但隨著超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用將有機會突破現(xiàn)有的限制。

電磁鐵歷史

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(fā)明了電磁鐵。

美國人物理學(xué)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。

制作

簡易的自制電磁鐵:

需要漆包線、鐵釘來作其本體;電池或電源供應(yīng)器供以電流。

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(jié)綁緊。

特性

電磁鐵和永久磁鐵的兩端磁力最強。

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。