磁鐵

 最早的磁鐵不是被"發明"的 是被"發現"的. 希臘人與中國人士最早發現有一種稀有的石頭,這種石頭天生就有磁性,能夠吸住小鐵片,當他們被固定住,能夠隨意左右搖擺時,他們就會固定指向同一個方向,這個石頭是在希臘的Magnesia被發現的,所以他的名字就取叫magnet.

snap  (網路照片)

但是磁鐵並不是鐵做的(** 純鐵也可以作成一塊效果很差的磁鐵(沒兩天磁性就消失了), 鐵只是需求的元素之一而已,用磁石當代名詞應該比較適當。

一般的磁鐵都多是由鐵磁性的物質所製成(如:鐵、鈷、鎳及其各式化合物),一般磁鐵的作法也不是像古人一樣去採磁石,而是將鐵磁性物質加高溫去磁後,再加以一個強大的磁場,使其磁化; 磁石會有磁性的原因: 把磁性物質看作有許多細分的小磁區,就好像是許許多多的小磁鐵一樣,一般而言,這些小磁鐵是無序而混亂的排列,有的指東、有的指西,它們總合的結果就因為互相抵消而好像沒有磁性一樣。若是有比較多的磁區指向同一方向,那就變成我們常見的磁鐵了。

## 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(最強的磁鐵是釹磁鐵, 強力磁鐵則是銣鐵硼混合而成的。)。

磁鐵主要是由"硬鐵",加以外加磁場磁化而成的; 硬鐵即是被磁化後,就算外加磁場消失,仍保有磁性; 稱"永久磁鐵",以材質區分主要由鐵.鎳.鉻合金常用的有氧化鐵,另外有钐鈷,銣鐵錋,鐵鈷镍.......

人工製造方法: 首先要把鋼鐵熔化,倒入一個模子中鑄造,再放到一個強力磁場 (藉由內部的線圈構造,用電力產生磁力,再將磁力轉為動力,只要電源一關掉磁性就消失) 中冷卻,當他冷卻完成變硬。鐵磁性物質經過外部磁場磁化的過程後, 磁性會保留其上, 形成永久磁鐵.。磁力壽命越久越好。
永久磁鐵,有的磁石不防水,不同材質的磁石對耐電壓電流,耐溫也各有不同的特性(溫度過高會壞磁性),磁力強度更是大不同 ,不同功能需做不同選擇。

未磁化的磁石內部磁分子(分子磁鐵學說)是無規則排列的,經過磁化的過程後磁分子會有規則的排列。此時,磁分子的N極和S極會朝向相同方向使磁石具有磁性而成為磁鐵。同時,同一磁鐵上存在相反兩極且兩極之磁量相等。

至於說為何會形成永久磁鐵, 可以參考磁區(磁田)說的講法, 也就是說沒有磁性的鐵磁物質內部有許多小的磁化區域, 但各自的磁化方向朝向許多不同的方向, 磁力互相抵消後外部沒有磁場. 若以外部磁場加以磁化, 則磁化方向排列整齊的區域會加大, 最後磁力向外顯現出來. 待外部磁場移走後, 某個方向磁化排列整齊的優勢仍然會保留, 因此磁性會殘留.

從固態內磁力角度, 電子的自旋是一個重要的因素. 每個電子都像小磁鐵一樣, 各自有N與S極, 當大量電子在固態內分佈時, 若無法將彼此間的磁力完全相消, 就會有磁性顯現於外.

現代的磁鐵,大都是用通電流的線圈,感應製成的,磁性比天然磁石強上很多倍

## 解除磁力的方法.

"磁性" 並不是真的永久存在的,簡單來說,另外,既然磁鐵的製作可以由外加高磁場完成,也就意謂著外加的高磁場可改變、影響鐵磁性物質的磁矩(磁性排列的方向),所以你所說到拿另一個磁鐵的問題,確實有機會成立,不過得要一個真得很強的磁鐵!一般來說,我們也可以把要去磁的東西放在通交流電的線圈中,由於線圈中的磁場一直在變方向,也可以達到去磁的目的。

1個有效的方法是加熱, 超過某個溫度(稱為Curie溫度)後就不會有永久磁性. 當我們把這些物質加上高溫,它內部的磁分子便會產生劇烈的振動,這樣磁分子便會變得凌亂而失至磁性, 這樣就可使內部的小磁鐵可以自由排列,也就打亂了它們指向同一個方向的特性,也就失去了磁性了,物理上,我們稱這個溫度為"居禮溫度"。黑色氧化鐵1300度會退磁; 釹鐵錋(強力磁鐵)非耐溫的80~100度就差不多退磁了!!

2. 強力的撞擊也會減弱永久磁性; 用物體大力敲打磁鐵,這種方法亦可以使磁鐵的磁分子振動,但效果會比加熱為差,亦會因地球的磁場,而使它殘留磁性。

3. 對於不適合加熱的對象, 可以用消磁專用的儀器, 經由特殊的磁化過程, 不斷改變磁化方向, 並使磁化減弱, 可以消去殘磁: 用一個線圈,通以強的變化電流,在強電流下,磁鐵內的磁分子亦會因外界的磁場因而產生振動,這時將外界電流漸漸減少,便可以將磁鐵消磁,這種方法是最常用,而亦不會影響磁鐵的本質。

## 暫時磁鐵: 軟鐵的特性為在磁場中雖會被磁化, 但磁場消失後,本身即無磁性,稱"暫時磁鐵";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。

## 電磁鐵:  原理和特性:把導線(銅線)纏繞在鐵棒、鐵釘、鐵塊上,並通上電流,就可以使這個鐵芯變成磁鐵,這種磁鐵就叫做「電磁鐵」。 電磁鐵和一般磁鐵(或稱永久磁鐵)的差別,在於電磁鐵必須通電才具有磁性,改變電流強度就能增減磁性,因此,電磁鐵廣泛運用在各種電動機械上。

有關磁鐵的歷史:

根據歷史的記載,早在孔子時代,中國人就已經知道利用磁石來辨別方向。在漢武帝的時候,欒大首先製造棋子形的磁鐵,當作宮廷中的玩具。以後的人,用鋼針摩擦磁石,或者加熱鋼針,一直到通紅以後,再把兩頭順著南北方向,浸入冷水中。這兩種方法,都能使鋼針變成磁針。這是人造磁鐵的開始。歐洲人也使用相同方法製造磁鐵,不過,比中國遲了四百多年.



其他:

1. 磁鐵只能吸引金屬,而在所有的金屬中,只有鐵 (鋼)以及鎳是有磁性的,而其他如鋁等等的金屬,則是完全沒有磁性

2. 磁力在一定距離內作用,在這個距離中,他能夠穿過氣體,液體,甚至是固體。


   3.
磁鐵不導電: 磁鐵只是一個通稱,是泛指具有磁性的東西,實際的成分不一定包含鐵。較純的金屬態的鐵本身沒有永久磁性,只有靠近永久磁鐵才會感應產生磁性一般的永久磁鐵裡面加了其他雜質元素(例如碳)來使磁性穩定下來,但是這樣會使電子的自由性降低而不易導電,所以電流通過的時候燈泡亮不起來。

4. 如何讓磁性撐較久:   一直保持在相斥的環境下,使磁場成為二個磁場迴路而非相吸的一個迴路

5. 用磁鐵將無磁性的鐵製做成有磁性的磁鐵,因磁通不够強,不能使磁分子規則排列,只能使〔鐵〕稍微或暫時具磁性。(題外:取一不具磁性鐵釘固定在電鑽上,使其鐵釘頭在不具磁性的花崗石上劇烈摩擦,噴出火花,產生高熱反後,亦可令鐵釘具磁性(此為模擬地磁產生的情況)。 

6. 磁鐵在我們的日常生活中非常的實用,我們常常可以在生活週遭找到磁鐵的蹤跡,例如冰箱上固定紙條用的的小磁鐵,錄影機的磁頭等等。

7. 地球本身就是一個大磁場,磁場的南極永遠指著地球的南極,北極也永遠指著地球的北極,但是探險家發現到指南針到了南北極,就完全不管用了,他們在南北極只會不停的旋轉。 (但地球會有磁性, 不只是因為地核含鐵(地核温度很高), 而是因為地球轉動造成的); 有些科學家們相信,候鳥就是利用地球這個大磁場,來辨認回家或是過冬遙遠路程的方向,在鳥兒們頭骨中有一個磁性的構造,讓他們可以找到南北。

8. 磁鐵另類玩法, 若有還堪用的 CRT 螢幕或電視, 可以其有影像播放時, 拿磁鐵在其幕上移動, 會出現好玩的結果. 但可能會有殘磁一陣子 (約2~3星期) (ps. 若殘磁 3 星期後還不消失 ? 那就要請技工來修囉!)

另一種說法:
中文名稱 永久磁鐵
英文名稱 Permanent magnet
定義 永久磁鐵是一種磁性遠比一般磁鐵為高,具有矯頑磁力與高磁氣能量乘積之高性能磁鐵。

用途: 主要應用於只要求高性能之器具,如耳機、計測器、小型高級馬達等。大致以稀土類為主,其種類大致區分為鐵氣體磁鐵及金屬磁鐵-鋁鎳鈷系、稀土類鈷系、鐵鉻鈷系、銅鎳鐵系、鉻鎳鐵系、錳鋁碳系。

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