磁體的發現

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引言

我們周圍的世界充滿了有趣的事物。有些非常重，有些非常輕。有些物體迅速地讓電和熱透過，而有些則阻礙。有些材料會吸引鐵質物體。這些被稱為磁性材料。我們大家小時候都玩過磁鐵。冰箱磁鐵在孩子們中非常受歡迎。能夠產生磁場的物體被稱為磁鐵。

最初，天然磁鐵被稱為磁石。它們可以與電荷相比。正如電荷產生電場並在電荷周圍有場線一樣。磁鐵也是如此。它們也產生磁力線。然而，也有一些不同之處。在科技時代，磁鐵幾乎無處不在。從小馬達到太空計劃，它們在各個領域都非常突出。

磁鐵的歷史

磁鐵的歷史可以追溯到公元前600年。那時有一個叫做“馬格尼西亞”的島嶼。牧羊人經常帶著他們的牛羊去那裡。他們報告說，他們的鞋釘會粘在地上，鐵頭的棍子也會受到同樣的影響。原因是該地區存在磁鐵礦。磁鐵的名字來源於“馬格尼西亞”島。

希臘人也發現一塊石頭吸引磁鐵。它是磁鐵礦。這些天然的磁鐵礦被稱為天然磁鐵。我們還從古代中國文獻中瞭解到，他們瞭解磁鐵的方向特性。他們把它用作船上的導航系統。有趣的是，中國文獻還提到一輛車上放置了一個磁性雕像。他們用這輛戰車在霧中攻擊敵人。

古埃及人也瞭解磁鐵，並將其用於許多娛樂活動。但這些都是天然磁鐵。該領域的現代貢獻始於17世紀，威廉·吉爾伯特出版了他的著作《論磁體》。

他在書中提出了三種將鋼轉化為永久磁鐵的技術。1820年，奧斯特透過他的開創性實驗證明，電流也可以產生磁場。從那時起，由於法拉第、麥克斯韋等人的貢獻，電磁學領域迅速發展。

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圖1：地球磁場

磁鐵的型別

一般來說，磁鐵可以分為三種類型——永久磁鐵、臨時磁鐵和電磁鐵。

• 永久磁鐵 - 這些型別的磁鐵一旦被磁化就不會失去其磁性。它們不需要任何外部磁場來源。如今，永久磁鐵是由合金製成的。一些常見的例子包括——釤鈷磁鐵、陶瓷、鋁鎳鈷或艾爾尼科、釹鐵硼等。稀土材料也用於製造永久磁鐵，這些被稱為稀土磁鐵。釹鐵硼磁鐵就是一個例子。

• 臨時磁鐵- 有些物質很容易被磁化。即使我們把它們暴露在弱磁場中，它們也會被磁化，但是一旦我們移除磁場，它們就會失去磁性。這些材料被稱為臨時磁鐵。軟鐵合金和鐵鎳合金混合物是此類磁鐵的例子。這些磁鐵通常用於電動機和電磁鐵中。

• 電磁鐵 - 在這種型別的磁鐵中，使用電流。電線纏繞在金屬芯上，電流透過電線。正如奧斯特透過他的實驗所證明的那樣，電流會產生磁場。磁場的強度可以透過改變電流強度和電線線圈的數量來控制。電磁鐵產生非常強的磁場。但是，只要電磁鐵中有電流，磁場就會存在。電磁鐵用於計算機、電視機、電動機等。

與磁鐵相關的術語

當我們討論磁鐵時，我們會使用許多重要的術語。在這裡，我們將簡要了解一些關鍵術語。

• 極性 - 磁鐵的端點被稱為磁極。有兩個極，北極和南極。指向地理北方的極被稱為北極。指向地理南方的極被稱為南極。北極和南極總是成對存在，這意味著不可能有任何只有一個極的磁鐵。

• 吸引和排斥 - 磁鐵具有吸引和排斥的特性。同極相斥，異極相吸。這意味著北極和北極相互排斥，但北極和南極相互吸引。

• 條形磁鐵 - 條形磁鐵是由鐵磁材料製成的長方形物體。它具有永久磁性。下圖顯示了一個例子——

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圖2：條形磁鐵

• 磁力線 - 磁鐵在其周圍產生磁場。磁力線是磁場的視覺描述。這些線形成一個連續的環路，從北極開始，到南極結束。這些線的切線給出磁場的方向。

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圖3：磁力線

• 指南針 - 它用於導航。其中使用磁針。它指向地理北方。

• 磁矩 - 它表示磁鐵的磁強度。它是一個向量。磁矩是由電荷或自旋角動量產生的。

磁鐵的用途

磁鐵在幾乎所有科學和技術領域都有用。下面總結了一些應用——

• 用於計算機 - 硬碟使用內部的磁鐵來儲存資料。

• 用於電視、揚聲器和收音機內部。

• 磁鐵用於電動機和發電機內部。

• 用於醫療領域 - 核磁共振成像掃描、呼吸機、血液分離器等使用磁鐵。

• 各種磁條卡機器，如自動取款機卡，使用磁性儲存資料。

結論

磁鐵自古以來就被使用。古希臘、中國和埃及將磁石用於各種目的。磁鐵可以有許多型別，主要的磁鐵型別包括：永久磁鐵、電磁鐵和臨時磁鐵。在當今世界，磁鐵被用於各種裝置，如計算機、電機等。

常見問題

問1. 為什麼磁鐵不能只有一個磁極？

答：麥克斯韋方程組預測磁單極子不存在。高斯磁定律的右邊為零。這意味著沒有磁單極子。

問2. 寫出電場和磁場的兩個區別。

答：

• 電場是由電荷產生的，磁場是由運動電荷和磁鐵產生的。

• 磁力線總是形成閉合環路，而電場線則不一定。

問3. 哪種文明被認為發明了指南針？

答：中國人被認為發明了指南針。

問4. 地球產生的磁場的範圍是多少？

答：地球的磁場在0.25高斯到0.6高斯之間。

問5. 磁矩的單位是什麼？

答：磁矩以安培·米平方或焦耳每特斯拉為單位測量。