什麼是磁性？關於磁場和磁力的事實

（圖片來源：通過蓋蒂圖像的TEK圖像）

磁性是通過移動電荷產生的自然力量。有時，這些運動是微觀的，並且在稱為磁鐵的材料內部。磁鐵或通過移動電荷產生的磁場可以吸引或排斥其他磁鐵，並改變其他帶電顆粒的運動。

根據佐治亞州立大學的說法，磁場對稱為洛倫茲力的粒子施加力高物理網站。作用在磁場中的電動粒子上的力取決於電荷的大小，粒子的速度和磁場的強度。洛倫茲力具有特殊的特性，它會導致顆粒與原始運動成直角移動。

某些材料（例如鐵）被稱為永久磁鐵，這意味著它們可以維持永久性磁場。這些是日常生活中遇到的最常見的磁鐵形式。其他材料，例如鐵，，，，鈷和鎳，可以通過將它們放置在更大，強大的磁場中來給出一個臨時磁場，但最終這些材料會失去磁性。

磁性如何起作用

根據熱物理學，磁場是通過電荷的運動產生的。電子都具有角動量的基本量子力學特性，稱為“自旋”。裡面原子，大多數電子傾向於形成一個對，其中一個是“旋轉”的，另一個是“旋轉”，或者換句話說，它們的角度瞬時朝相反的方向。在這種情況下，這些旋轉產生的磁場指向相反的方向，因此它們相互取消。但是，某些原子包含一個或多個未配對的電子，這些未配對的電子產生了一個微小的磁場。他們旋轉的方向決定了磁場的方向非破壞性測試（NDT）資源中心。當大部分未配對的電子與它們的自旋在相同方向排列時，它們結合起來產生一個足夠強的磁場，可以在宏觀尺度上觀察到。

磁場源是偶極的，這意味著它們具有北極和南極。根據約瑟夫·貝克爾（Joseph Becker）聖何塞州立大學。隨著田野的方向從北極向外傳播，並通過南極進入，這會產生環形或甜點形的田地。

地球本身是一個巨大的磁鐵。地球從循環中獲取磁場電流在熔融金屬芯中，根據NASA。一個羅盤向北點，因為其中的小磁針被懸掛，以便它可以自由旋轉在其內部的外殼內，以使其與地球的磁場。矛盾的是，我們所說的磁性北極實際上是南磁極，因為它吸引了指南針的北磁極。

磁性史

磁鐵礦（也稱為Lodestone）是地球上所有天然礦物質中最磁性的。（圖片來源：Aleksandr Pobedimskiy通過Shutterstock）

如果未使用外部磁場或電流的未配對電子的對齊持續存在，則會產生永久磁鐵。永久磁鐵是鐵磁性。前綴“ Ferro”是指鐵，因為永久磁性首先以一種稱為磁鐵礦Fe3O4的天然鐵礦石形式觀察到。可以發現散佈在地球表面或附近的磁鐵礦，偶爾會被磁化。這些天然存在的磁鐵稱為洛德斯頓。雖然科學家不知道洛德斯頓的形成方式，但“大多數科學家認為洛德斯通是被閃電擊中的磁鐵礦”亞利桑那大學。

人們很快了解到，他們可以通過用Lodestone撫摸鐵針，從而導致針中的大多數未配對的電子在一個方向上排隊。根據NASA在公元1000年左右，中國人發現，一塊磁鐵漂浮在一碗水中，總是朝北方向排成一列。此後，磁性指南針成為導航的巨大援助，尤其是在白天和夜晚，當星星被雲層隱藏時。

除鐵外，其他金屬還具有鐵磁特性。其中包括鎳，鈷和一些稀土金屬例如用於製造超強永久磁鐵的samarium或neododium。

其他形式的磁性

磁性採取了許多其他形式，但是除了鐵磁性外，它們通常太弱，除了通過敏感的實驗室儀器或溫度非常低的情況下觀察到。安東·布魯格納姆斯（Anton Brugnams）首先發現diamagnetism1778年，他在尋找含鐵的材料時使用永久磁鐵。根據廣泛發表的獨立德國研究員兼發明家杰拉爾德·庫斯特勒（GeraldKüstler）的說法，他的論文中“磁性懸浮 - 歷史里程碑，”布魯格納斯（Brugnams）在《羅馬尼亞技術科學雜誌》上發表，“只有黑暗和幾乎紫色的二雄曲，在研究中顯示出一種特殊的現象；因為當我將其中的一塊紙放在流在水上的圓形紙上時，它被磁鐵的兩極驅逐了。”

Diamagnetism是由原子中電子的軌道運動引起的，產生微小的電流環，產生弱磁場，根據熱物理學。當將外部磁場施加到材料上時，這些電流環傾向於以一種反對施加場的方式對齊。這導致所有材料被永久磁鐵排斥；但是，最終的力通常太弱，無法引起注意。但是，有一些值得注意的例外。

與石墨類似的一種類似於石墨的物質比二氧化碳表現出更強的二氧化碳主義，儘管僅沿著一個軸，但實際上可以在超強的稀土磁鐵上方懸浮。某些超導材料顯示出低於其臨界溫度（它們成為超導的溫度）的更強烈的電磁作用，因此可以在它們上方懸浮稀土磁鐵。（從理論上講，由於它們的相互排斥，一個可以在另一個上方懸浮。）

promagnetism當將材料放置在磁場中並在除去外部場後立即恢復到其非磁性狀態時，就會發生。當應用磁場時，某些未配對的電子旋轉與該場對齊，並壓倒了由Diamagnetism產生的相反力。密蘇里州南部州立大學物理學教授丹尼爾·馬什（Daniel Marsh）說，但是，這種影響只有在非常低的溫度下才是明顯的。

其他更複雜的形式包括抗鐵磁性，其中原子或分子的磁場相互對齊；和自旋玻璃行為，涉及鐵磁和抗鐵磁相互作用。此外，鐵磁性可以將其視為鐵磁性和反鐵磁性加州大學戴維斯分校說，由於它們中間有許多相似之處，但它仍然具有自己的獨特性。

電力和磁性

信息圖顯示了弗萊明的右手規則如何工作。（圖片來源：fridas通過shutterstock）

當導電線在磁場中移動時，該場會誘導電線中的電流。相反，通過運動中的電荷產生磁場，例如電線攜帶電流時。因此，家庭中的所有電線都會產生微小的磁場。電力與磁性之間的這種關係由法拉第歸納法，這是電磁體，電動機和發電機的基礎。作為通過直線的直線移動的電荷會產生一個磁場，該磁場在電線周圍旋轉。當該電線形成循環時，場就變成甜甜圈形狀或圓環。

直流電流還可以在一個方向上產生一個恆定的場，該場可以用電流打開和關閉。然後，該字段可以偏轉可移動的鐵桿，從而引起可聽見的單擊。這是1830年代發明的電報的基礎塞繆爾FB Morse，這允許使用基於長期和短期脈衝的二進制代碼在電線上進行長距離通信。國會圖書館。熟練的操作員通過使用彈簧載有瞬時接觸開關或鍵快速打開和關閉電流來發送脈衝。然後，接收端的另一個操作員將將可聽見的單擊轉換為字母和單詞。

還可以使磁鐵周圍的線圈以不同的頻率和幅度的模式移動，以誘導線圈中的電流。這是許多設備的基礎，最值得注意的是麥克風。聲音會導致隔膜隨著壓力波的不同而進出。如果將隔膜連接到磁芯周圍的可移動磁管，它將產生類似於入射聲波的不同電流。然後可以根據需要擴增，記錄或傳輸該電信號。 Marsh告訴Live Science，使用微小的超強稀土磁鐵用於製作小型麥克風。

當將該調製的電信號應用於線圈時，它會產生一個振蕩的磁場，這會導致線圈以相同的模式在磁芯上進出。然後將線圈連接到可移動的揚聲器錐上，以便它可以在空氣中繁殖聲波。麥克風和發言人的第一個實際應用是亞歷山大·格雷厄姆·貝爾（Alexander Graham Bell）在1876年獲得專利的電話。史密森尼機構。儘管這項技術得到了改進和完善，但它仍然是錄製和復制聲音的基礎。

電磁體的應用幾乎是無數的。法拉第（Faraday）的歸納定律構成了我們現代社會許多方面的基礎，不僅包括電動機和發電機，而且是各種規模的電磁體。一個相同的原理巨型起重機在廢料碼上抬起垃圾車，還用於將計算機硬盤驅動器上的顯微鏡磁性顆粒對齊以存儲二進制數據，並且每天都開發新的應用程序。

參謀作家Tanya Lewis為這份報告做出了貢獻。