發展歷程
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**個指南儀。
1000年前中國人用磁鐵與鐵針摩擦
磁化,制成世界*早的指南針。
1100年左右中國將磁鐵針和方位盤聯成一體,成為磁鐵式指南儀,用于航海。
1405-1432年鄭和憑指南儀開始人類歷史上航海的偉大創舉。
1488-1521年哥倫布、伽馬、麥哲倫使用羅盤儀進行了聞名全球的航海發現。
1600年英國人威廉·吉伯發表了關于磁的專著“磁鐵”,發展了古希臘人泰勒斯、亞里士多德等前人有關磁的認識和實驗。
1785年法國物理學家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年丹麥物理學家H.C.
奧斯特發現電流感生磁力。
1873年英國物理學家J.C.
麥克斯韋在其專著“論電和磁”中完成了統一的電磁理論。
1898-1899年法國物理學家P.居里發現鐵磁性物質在特定溫度下(居里溫度)變為
順磁性的現象。
1905年法國物理學家P.I.郎之萬基于統計力學理論解釋了順磁性隨溫度的變化。
1907年法國物理學家P.E.外斯提出
分子場理論,擴展了郎之萬的理論。
1921年奧地利物理學家W.泡利提出玻爾磁子作為原子磁矩的基本單位。美國物理學家A.康普頓提出電子也具有自旋相應的磁矩。
1928年英國物理學家P.A.M.狄拉克用相對論量子力學完美地解釋了電子的內稟自旋和磁矩。并與德國物理學家W.海森伯一起證明了靜電起源的交換力的存在,奠定了現代磁學的基礎。
1936年蘇聯物理學家郎道完成了巨著“理論物理學教程”,其中包含**而精彩地論述現代電磁學和鐵磁學的篇章。
1936-1948年法國物理學家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磁性的認識。
磁鐵
1967年旅美
奧地利物理學家K.J.斯奈特在量子磁學的指導下發現了磁能積空前高的稀土磁鐵(SmCo5),從而揭開了永磁材料發展的新篇章。
1967年,美國Dayton大學的Strnat等,研制成
釤鈷磁鐵,標志著稀土磁鐵時代的到來。
1982年日本
住友特殊金屬的佐川真人(Masato Sagawa)發明
釹鐵硼磁鐵,第三代稀土永磁-Nd2Fe14B問世。
1990年原子間隙磁鐵-Sm-Fe-N問世。
1991年德國物理學家E.F.克內勒提出了雙相復合磁鐵交換作用的理論基礎,指出了納米晶磁鐵的發展前景。
隨著社會的發展,磁鐵的應用也越來越**,從高科技產品到*簡單的包裝磁。
從磁鐵的發展歷史來看,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。
磁鐵三十年代
二十世紀三十年代末,
鋁鎳鈷磁鐵開發成功,才使磁鐵的大規模應用成為可能。
磁鐵五十年代
五十年代,鋇鐵氧體磁鐵的出現,既降低了永磁體成本,又將永磁材料的應用范圍拓寬到高頻領域。
磁鐵六十年代
到六十年代,釤鈷永磁的出現,則為磁鐵的應用開辟了一個新時代。迄今為止,稀土永磁已經歷**代SmCo5,第二代沉淀硬化型Sm2Co17,發展到第三代Nd-Fe-B永磁材料。目前鐵氧體磁鐵仍然是用量**的永磁材料,但釹鐵硼磁鐵的產值已**超過鐵氧體永磁材料,釹鐵硼磁鐵的生產已發展成一大產業。
磁鐵磁現象的發現
戰國時代我們的先人已經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)。這些發現很早就被記載下來了?!豆茏印返臄灯?早記載了這些發現:“山上有磁石者,其下有金銅?!?
磁鐵
其他古籍如《
山海經》中也有類似的記載。磁石的吸鐵特性很早就被人發現,《
呂氏春秋》九卷精通篇就有:“慈招鐵,或引之也?!蹦菚r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?!睗h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。
磁鐵注解
③磁石:也作“
慈石”,一種天然礦石,具有吸引鐵、鎳、鈷等金屬物質的屬性。俗稱吸鐵石,今稱磁鐵石。中國古代四大發明之一的指南針,就是利用磁石制做成的。
(山海經北山經)
磁鐵嘗試
磁鐵
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,發現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認識到磁石只能吸引鐵,而不能吸引其他物品。當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做了兩個棋子般的東西,通過調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,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
轉動時,就會因磁體同性相斥,異性相吸的性質指示南北。這個道理古人不夠明白,但這類現象他們很清楚。
磁鐵分類
磁鐵可分作“**磁鐵”與“非**磁鐵”。**磁鐵可以是天然產物,又稱
天然磁石,也可以由人工制造(*強的磁鐵是釹磁鐵)。而非**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