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歷史

  泰勒斯

公元前六世紀(jì)希臘哲學(xué)家泰勒斯是最早描述磁石的磁性的幾位學(xué)者之一。 古希臘人認(rèn)為，泰勒斯最先發(fā)現(xiàn)磁石吸引鐵物質(zhì)與其它磁石的性質(zhì)。 磁的英文術(shù)語(yǔ)“ magnetism ”傳說(shuō)是因最早在希臘發(fā)現(xiàn)磁石的地方麥格尼西亞（ Magnesia ）而命名。

在中國(guó)，磁性最早出現(xiàn)于一本公元前4世紀(jì)編寫的書《鬼谷子》：“其察言也，不失若磁石之取鍼，舌之取燔骨”。 察析這人的言詞話語(yǔ)，就好像用磁石吸取鐵針，又好像用舌尖探取炙肉中的骨頭，絕對(duì)不能有所差失。 公元一世紀(jì)，即東漢時(shí)期，王充在古籍《論衡》中亦有關(guān)于磁性的記載：“頓牟掇芥，磁石引針”，頓牟即琥珀，摩擦后的琥珀能吸引草芥，而磁石能吸引鐵針。

  沈括

公元1086-1093年，北宋科學(xué)家沈括在著作《夢(mèng)溪筆談》里清楚地描述關(guān)于指南針的制作與使用方法。由于這方法引入了天文學(xué)的真北的概念，航行的準(zhǔn)確度得以大大改善。

公元1119年，北宋朱彧在著作《萍洲可談》里詳細(xì)地記述：“舟師識(shí)地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦觀指南針”。這是航海史最早的關(guān)于使用指南針航海的紀(jì)錄 。

美國(guó)天文學(xué)者約翰·卡森（John Carlson）在中美洲奧爾梅克文明發(fā)現(xiàn)的赤鐵礦古物，卡森認(rèn)為，早于公元前1000年，奧爾梅克人有可能已經(jīng)發(fā)明與使用地磁磁石羅盤。 假若這建議為正確，則這比中國(guó)的類似發(fā)現(xiàn)早了1000年以上?？ㄉ茰y(cè)奧爾梅克可能使用這類古物于占星或推卜用途，或找到寺廟、住家或墳?zāi)沟娜∠颉?/span>

在歐洲，1187年， 亞歷山大·內(nèi)侃 （ 英語(yǔ) ： Alexander Neckam ） 最先寫出羅盤的制作與導(dǎo)航用途。1269年，法國(guó)學(xué)者 皮?！さ埋R立克 （ 法語(yǔ) ： Pierre de Maricourt ） 寫成《磁石書》（ Epistola de magnete ）。這是第一本尚存的描述磁石性質(zhì)的著作。 德馬立克仔細(xì)標(biāo)明了鐵針在塊型磁石附近各個(gè)位置的取向，從這些記號(hào)，又描繪出很多條磁場(chǎng)線。他發(fā)現(xiàn)這些磁場(chǎng)線相會(huì)于磁石的相反兩端位置，就好像地球的經(jīng)線相會(huì)于南極與北極。因此，他稱這兩位置為“磁極” 。1282年，也門物理學(xué)者 阿-亞希拉 （ 英語(yǔ) ： Al-Ashraf ） 論述磁石與乾羅盤的性質(zhì)。

1600年，英國(guó)醫(yī)生威廉·吉爾伯特發(fā)表了著作《論磁石》（ De Magnete ）。在這篇著作里，他設(shè)計(jì)出一種模型，稱為“小地球”。他用這模型來(lái)描述他的種種實(shí)驗(yàn)。從這些實(shí)驗(yàn)，他推論地球具有磁性，因此，指南針的磁北極會(huì)指向北方（在此之前，很多學(xué)者認(rèn)為是北極星或位于北極的一個(gè)巨大磁島吸引著磁北極）。

1820年，由于哥本哈根大學(xué)物理教授漢斯·奧斯特的貢獻(xiàn)，物理學(xué)者開(kāi)始了解電與磁之間的關(guān)系。奧斯特發(fā)現(xiàn)載流導(dǎo)線的電流會(huì)施加作用力于磁針，使磁針偏轉(zhuǎn)指向。這跨時(shí)代的實(shí)驗(yàn)知名為“奧斯特實(shí)驗(yàn)”。稍后，在這新聞抵達(dá)法國(guó)科學(xué)院僅僅一周之后，安德烈-瑪麗·安培成功地做實(shí)驗(yàn)顯示，假若所載電流的流向相同，則兩條平行的載流導(dǎo)線會(huì)互相吸引；否則，假若流向相反，則會(huì)互相排斥。緊接著，法國(guó)物理學(xué)家讓-巴蒂斯特·畢奧和菲利克斯·沙伐于10月共同發(fā)表了畢奧-薩伐爾定律；這定律能夠正確地計(jì)算出在載流導(dǎo)線四周的磁場(chǎng)。

1825年，安培又發(fā)表了安培定律。這定律也能夠描述載流導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)。更重要的，這定律幫助建立整個(gè)電磁理論的基礎(chǔ)。于1831年，麥可·法拉第發(fā)現(xiàn)，時(shí)變磁場(chǎng)會(huì)生成電場(chǎng)。這實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示出電與磁之間更密切的關(guān)系。他又發(fā)明了發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)。

從1861年到1865之間，詹姆斯·麥克斯韋將先前這些雜亂無(wú)章的方程加以整合，給出了麥克斯韋方程組。至此，麥克斯韋統(tǒng)一了電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)理論。

1905年，阿爾伯特·愛(ài)因斯坦在他的論文里表明，電場(chǎng)和磁場(chǎng)是處于不同參考系的觀察者所觀察到的同樣現(xiàn)象。詳盡細(xì)節(jié)，請(qǐng)參閱條目移動(dòng)中的磁鐵與導(dǎo)體問(wèn)題。

1888年，美國(guó)機(jī)械工程師 奧柏林·史密斯 （ 英語(yǔ) ： Oberlin Smith ） 發(fā)表文章于雜志 《電世界》（ Electric World ），首次闡述了磁性記錄儀器。不久之后，于1898年，第一個(gè)磁性記錄儀器真正誕生——這是現(xiàn)代硬盤和其他種磁存儲(chǔ)技術(shù)的鼻祖。

1895年，皮埃爾·居里在他的博士論文里發(fā)表了關(guān)于磁性物質(zhì)的研究。他發(fā)現(xiàn)了溫度對(duì)于順磁性的效應(yīng)，今稱為 居里定律 （ 英語(yǔ) ： Curie"s law ） 。他又發(fā)現(xiàn)鐵磁性物質(zhì)的相變會(huì)顯示出臨界溫度，即鐵磁性物質(zhì)失去其鐵磁性的溫度，今稱為居里溫度。

從20世紀(jì)至今，磁存儲(chǔ)技術(shù)迅速發(fā)展，巨磁阻現(xiàn)象和垂直寫入技術(shù)仍是目前磁學(xué)領(lǐng)域的最尖端課題。

磁源

追根究柢，磁有兩種源頭：

電流是一群移動(dòng)的電荷。電流或移動(dòng)的電荷，會(huì)在周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)。

很多種粒子具有內(nèi)秉的磁矩── 自旋磁矩 （ 英語(yǔ) ： Spin magnetic moment ） 。這些磁矩，會(huì)在四周產(chǎn)生磁場(chǎng)。

對(duì)于磁性物質(zhì)，磁極化的主要源頭是以原子核為中心的電子軌域運(yùn)動(dòng)，和電子的內(nèi)秉磁矩（請(qǐng)參閱條目電子磁偶極矩）。與這些源頭相比，核子的 核子磁矩 （ 英語(yǔ) ： nuclear magnetic moment ） 顯得很微弱，強(qiáng)度是電子磁矩的幾千分之一。當(dāng)做一般運(yùn)算時(shí)，可以忽略核子磁矩。但是，核子磁矩在某些領(lǐng)域很有用途，例如，核磁共振、核磁共振成像。

通常而言，在物質(zhì)內(nèi)部超多數(shù)量的電子，它們各自的磁矩（軌域磁矩和內(nèi)稟磁矩）會(huì)互相抵銷。這是因?yàn)閮煞N機(jī)制：一種機(jī)制是遵守泡利不相容原理的后果，匹配成對(duì)的電子都具有彼此方向相反的內(nèi)秉磁矩；另一種機(jī)制是電子趨向于填滿次殼層，達(dá)成凈軌域運(yùn)動(dòng)為零。對(duì)于這兩種機(jī)制，電子排列會(huì)使得每一個(gè)電子的磁矩被完全抵銷。當(dāng)然，不是每一種物質(zhì)都具有這么理想的屬性，但甚至當(dāng)電子組態(tài)仍有尚未配對(duì)的電子或尚未填滿的次殼層，通常，在物質(zhì)內(nèi)部的各個(gè)電子，會(huì)貢獻(xiàn)出隨機(jī)方向的磁矩，結(jié)果是這些物質(zhì)不具有磁性。

但是，有時(shí)候，或許是自發(fā)性效應(yīng)，或許是由于外磁場(chǎng)的施加，物質(zhì)內(nèi)的電子磁矩會(huì)整齊地排列起來(lái)。由于這動(dòng)作，很可能會(huì)造成強(qiáng)烈的凈磁矩與凈磁場(chǎng)。

由于前面表述的原因，物質(zhì)的磁行為與其結(jié)構(gòu)有關(guān)，特別是其電子組態(tài)。在高溫狀況，隨機(jī)的熱運(yùn)動(dòng)會(huì)使得電子磁矩的整齊排列更加困難。

磁學(xué)

磁學(xué)和電學(xué)有著直接的聯(lián)系，合并稱為電磁學(xué)。電磁學(xué)是研究電與磁彼此之間相互關(guān)系的一門學(xué)科。靜磁學(xué)是電磁學(xué)的一個(gè)分支，研究穩(wěn)定磁場(chǎng)下的性質(zhì)。微磁學(xué)是研究介觀尺度下鐵磁體的磁化過(guò)程。磁化學(xué)是研究化學(xué)物質(zhì)與電磁場(chǎng)的關(guān)系。

物質(zhì)的磁性

  各種不同磁性的級(jí)列。

抗磁性

抗磁性是物質(zhì)抗拒外磁場(chǎng)的趨向，因此，會(huì)被磁場(chǎng)排斥。所有物質(zhì)都具有抗磁性?？墒牵瑢?duì)于具有順磁性的物質(zhì)，順磁性通常比較顯著，遮掩了抗磁性。 只有純抗磁性物質(zhì)才能明顯地被觀測(cè)到抗磁性。例如，惰性氣體元素和抗腐蝕金屬元素（金、銀、銅等等）都具有顯著的抗磁性。 當(dāng)外磁場(chǎng)存在時(shí)，抗磁性才會(huì)表現(xiàn)出來(lái)。假設(shè)外磁場(chǎng)被撤除，則抗磁性也會(huì)遁隱形跡。

在具有抗磁性的物質(zhì)里，所有電子都已成對(duì)，內(nèi)秉電子磁矩不能集成宏觀效應(yīng)?？勾判缘臋C(jī)制是電子軌域運(yùn)動(dòng)，用經(jīng)典物理理論解釋如下：

特別注意，這解釋只能用來(lái)啟發(fā)思考。正確的解釋需要依賴量子力學(xué)。

順磁性

  對(duì)于順磁性物質(zhì)、鐵磁性物質(zhì)、反鐵磁性物質(zhì)，磁化率與溫度之間的理論關(guān)系。

堿金屬元素和除了鐵、鈷、鎳以外的過(guò)渡元素都具有順磁性。 在順磁性物質(zhì)內(nèi)部，由于原子軌域或分子軌域只含有奇數(shù)個(gè)電子，會(huì)存在有很多未配對(duì)電子。遵守泡利不相容原理，任何配對(duì)電子的自旋，其磁矩的方向都必需彼此相反。未配對(duì)電子可以自由地將磁矩指向任意方向。當(dāng)施加外磁場(chǎng)時(shí)，這些未配對(duì)電子的磁矩趨于與外磁場(chǎng)呈相同方向，從而使磁場(chǎng)更加強(qiáng)烈。假設(shè)外磁場(chǎng)被撤除，則順磁性也會(huì)消失無(wú)蹤。

一般而言，除了金屬物質(zhì)以外， 順磁性與溫度相關(guān)。由于熱騷動(dòng)（ thermal agitation ）造成的碰撞會(huì)影響磁矩整齊排列，溫度越高，順磁性越微弱；溫度越低，順磁性越強(qiáng)烈。

在低磁場(chǎng)，足夠高溫的狀況， 根據(jù) 居里定律 （ 英語(yǔ) ： Curie"s law ） ，磁化率 χ χ --> {\displaystyle \chi } 與絕對(duì)溫度 T {\displaystyle T} 的關(guān)系式為

其中， C {\displaystyle C} 是依不同物質(zhì)而定的居里常數(shù)。

鐵磁性

  磁化強(qiáng)度（豎軸）與H場(chǎng)（橫軸）之間的磁滯回路關(guān)系。

在鐵磁性物質(zhì)內(nèi)部，如同順磁性物質(zhì)，有很多未配對(duì)電子。由于 交換作用 （ 英語(yǔ) ： Exchange interaction ） （ exchange interaction ），這些電子的自旋趨于與相鄰未配對(duì)電子的自旋呈相同方向。由于鐵磁性物質(zhì)內(nèi)部又分為很多磁疇，雖然磁疇內(nèi)部所有電子的自旋會(huì)單向排列，造成“飽合磁矩”，磁疇與磁疇之間，磁矩的方向與大小都不相同。所以，未被磁化的鐵磁性物質(zhì)，其凈磁矩與磁化矢量都等于零。

假設(shè)施加外磁場(chǎng)，這些磁疇的磁矩還趨于與外磁場(chǎng)呈相同方向，從而形成有可能相當(dāng)強(qiáng)烈的磁化矢量與其感應(yīng)磁場(chǎng)。 隨著外磁場(chǎng)的增高，磁化強(qiáng)度也會(huì)增高，直到“飽和點(diǎn)”，凈磁矩等于飽合磁矩。這時(shí)，再增高外磁場(chǎng)也不會(huì)改變磁化強(qiáng)度。假設(shè)，現(xiàn)在減弱外磁場(chǎng)，磁化強(qiáng)度也會(huì)跟著減弱。但是不會(huì)與先前對(duì)于同一外磁場(chǎng)的磁化強(qiáng)度相同。磁化強(qiáng)度與外磁場(chǎng)的關(guān)系不是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。磁化強(qiáng)度比外磁場(chǎng)的曲線形成了磁滯回線。

假設(shè)再到達(dá)飽和點(diǎn)后，撤除外磁場(chǎng)，則鐵磁性物質(zhì)仍能保存一些磁化的狀態(tài)，凈磁矩與磁化矢量不等于零。所以，經(jīng)過(guò)磁化處理后的鐵磁性物質(zhì)具有“自發(fā)磁矩”。

每一種鐵磁性物質(zhì)都具有自己獨(dú)特的居里溫度。假若溫度高過(guò)居里溫度，則鐵磁性物質(zhì)會(huì)失去自發(fā)磁矩，從有序的“鐵磁相”轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序的“順磁相”。這是因?yàn)闊崃W(xué)的無(wú)序趨向，大大地超過(guò)了鐵磁性物質(zhì)降低能量的有序趨向。根據(jù) 居里-外斯定律 （ 英語(yǔ) ： Curie-Weiss law ） ，磁化率 χ χ --> {\displaystyle \chi } 與絕對(duì)溫度 T {\displaystyle T} 的關(guān)系式為

其中， T c {\displaystyle T_{c}} 是居里溫度（采用絕對(duì)溫度單位）。

假設(shè)溫度低于居里溫度，則根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)公式，

其中， Δ Δ --> M ( T ) = M ( T ) ? ? --> M 0 {\displaystyle \Delta M(T)=M(T)-M_{0}} 是磁化強(qiáng)度差， M ( T ) {\displaystyle M(T)} 與 M 0 {\displaystyle M_{0}} 是物質(zhì)分別在絕對(duì)溫度 T {\displaystyle T} 與 0 K {\displaystyle 0K} 的磁化強(qiáng)度， β β --> {\displaystyle \beta } 是依物質(zhì)而定的比例常數(shù)。

這與布洛赫溫度1.5次方定律（Bloch T law）的理論結(jié)果一致。

鎳、鐵、鈷、釓與它們的合金、化合物等等，這些常見(jiàn)的鐵磁性物質(zhì)很容易做實(shí)驗(yàn)顯示出其鐵磁性。

磁疇

  鐵磁性物質(zhì)內(nèi)部的磁疇。磁化強(qiáng)度以帶箭頭綠色或黃色直線表示。

  不同種類的磁疇：a）單獨(dú)磁疇。b）兩個(gè)異向磁疇。c）多個(gè)磁疇，最小能量態(tài)。磁疇所生成的磁場(chǎng)以帶箭頭細(xì)曲線表示。磁化強(qiáng)度以帶箭頭粗直線表示。

  外磁場(chǎng)作用于磁疇所產(chǎn)生的效應(yīng)。外磁場(chǎng)以帶箭頭粗直線表示。磁化強(qiáng)度以帶箭頭綠色或黃色直線表示。

在鐵磁性物質(zhì)內(nèi)部，由于原子的磁矩不等于零，每一個(gè)原子的表現(xiàn)就好似微小的永久磁鐵。假設(shè)聚集于一個(gè)小區(qū)域的原子，其磁矩都均勻地同向平行排列，則稱這小區(qū)域?yàn)榇女牷蛲馑巩牐?Weiss domain ）。使用磁力顯微鏡（ magnetic force microscope ），可以觀測(cè)到磁疇。

磁疇的存在是能量極小化的后果。這是物理大師列夫·朗道和葉津·李佛西茲（ Evgeny Lifshitz ）提出的點(diǎn)子。假設(shè)一個(gè)鐵磁性長(zhǎng)方體是單獨(dú)磁疇（右圖a），則會(huì)有很多正磁荷與負(fù)磁荷分別形成于長(zhǎng)方塊的頂面與底面，從而擁有較強(qiáng)烈的磁能。假設(shè)鐵磁性長(zhǎng)方塊分為兩個(gè)磁疇（右圖b），其中一個(gè)磁疇的磁矩朝上，另一個(gè)朝下，則會(huì)有正磁荷與負(fù)磁荷分別形成于頂面的左右邊，又有負(fù)磁荷與正磁荷相反地分別形成于底面的左右邊，所以，磁能較微弱，大約為圖a的一半。假設(shè)鐵磁性長(zhǎng)方塊是由多個(gè)磁疇組成（右圖c），則由于磁荷不會(huì)形成于頂面與底面，只會(huì)形成于斜虛界面，所有的磁場(chǎng)都包含于長(zhǎng)方塊內(nèi)部，磁能更微弱。這種組態(tài)稱為“閉磁疇”（ closure domain ），是最小能量態(tài)。

如左圖所示，將鐵磁性物質(zhì)置入外磁場(chǎng)，則磁疇壁會(huì)開(kāi)始移動(dòng)，假若磁疇的磁矩方向與外磁場(chǎng)方向近似相同，則磁疇會(huì)擴(kuò)大；反之，則會(huì)縮小。這時(shí)，假若關(guān)閉磁場(chǎng)，則磁疇可能不會(huì)回到原先的未磁化狀態(tài)。鐵磁性物質(zhì)已被磁化，形成永久磁鐵。

假設(shè)磁化足夠強(qiáng)烈，所有會(huì)擴(kuò)大的磁疇吞并了其它磁疇，結(jié)果只剩下單獨(dú)一個(gè)磁疇，則此物質(zhì)已經(jīng)達(dá)到磁飽和。再增強(qiáng)外磁場(chǎng)，也無(wú)法更進(jìn)一步使物質(zhì)磁化。

假設(shè)外磁場(chǎng)為零，現(xiàn)將已被磁化的鐵磁性物質(zhì)加熱至居里溫度，則物質(zhì)內(nèi)部的分子會(huì)被大幅度熱騷動(dòng)，磁疇會(huì)開(kāi)始分裂，每個(gè)磁疇變得越來(lái)越小，其磁矩也呈隨機(jī)方向，失去任何可偵測(cè)的磁性。假設(shè)現(xiàn)在將物質(zhì)冷卻，則磁疇結(jié)構(gòu)會(huì)自發(fā)地回復(fù)，就好像液體凝固成固態(tài)晶體一樣。

反鐵磁性

  反鐵磁性的有序排列

在反鐵磁性物質(zhì)內(nèi)部，相鄰價(jià)電子的自旋趨于相反方向。這種物質(zhì)的凈磁矩為零，不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。這種物質(zhì)比較不常見(jiàn)，大多數(shù)反鐵磁性物質(zhì)只存在于低溫狀況。假設(shè)溫度超過(guò)奈爾溫度，則通常會(huì)變?yōu)榫哂许槾判?。例如，鉻、錳、輕鑭系元素等等，都具有反鐵磁性。

當(dāng)溫度高于奈爾溫度 T N {\displaystyle T_{N}} 時(shí)，磁化率 χ χ --> {\displaystyle \chi } 與溫度 T {\displaystyle T} 的理論關(guān)系式為

做實(shí)驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式為

其中， θ θ --> {\displaystyle \theta } 是依物質(zhì)而定的常數(shù)，與 T N {\displaystyle T_{N}} 差別很大。

理論而言，當(dāng)溫度低于奈爾溫度 T N {\displaystyle T_{N}} 時(shí)，可以分成兩種狀況：

假設(shè)外磁場(chǎng)垂直于自旋，則垂直磁化率近似為常數(shù) χ χ --> ⊥ ⊥ --> ≈ ≈ --> C / T N {\displaystyle \chi _{\perp }\approx C/T_{N}} 。

假設(shè)外磁場(chǎng)平行于自旋，則在絕對(duì)溫度0K時(shí)，平行磁化率為零；在從0K到奈爾溫度 T N {\displaystyle T_{N}} 之間，平行磁化率會(huì)從 χ χ --> ∥ ∥ --> ( 0 ) = 0 {\displaystyle \chi _{\parallel }(0)=0} 平滑地單調(diào)遞增至 χ χ --> ∥ ∥ --> ( T N ) = C / T N {\displaystyle \chi _{\parallel }(T_{N})=C/T_{N}} 。

亞鐵磁性

  亞鐵磁性的有序排列

像鐵磁性物質(zhì)一樣，當(dāng)磁場(chǎng)不存在時(shí)，亞鐵磁性物質(zhì)仍舊會(huì)保持磁化不變；又像反鐵磁性物質(zhì)一樣，相鄰的電子自旋指向相反方向。這兩種性質(zhì)并不互相矛盾，在亞鐵磁性物質(zhì)內(nèi)部，分別屬于不同次晶格的不同原子，其磁矩的方向相反，數(shù)值大小不相等，所以，物質(zhì)的凈磁矩不等于0，磁化強(qiáng)度不等于零，具有較微弱的鐵磁性。

由于亞鐵磁性物質(zhì)是絕緣體。處于高頻率時(shí)變磁場(chǎng)的亞鐵磁性物質(zhì)，由于感應(yīng)出的渦電流很少，可以允許微波穿過(guò)，所以，可以做為像 隔離器 （ 英語(yǔ) ： Isolator (microwave) ） 、 循環(huán)器 （ 英語(yǔ) ： Circulator ） 、 回旋器 （ 英語(yǔ) ： gyrator ） 等等微波器件的材料。

由于組成亞鐵磁性物質(zhì)的成分必需分別具有至少兩種不同的磁矩，只有化合物或合金才會(huì)表現(xiàn)出亞鐵磁性。常見(jiàn)的亞鐵磁性物質(zhì)有磁鐵礦（Fe 3 O 4 ）、鐵氧體（ferrite）等等

超順磁性

當(dāng)鐵磁體或亞鐵磁體的尺寸足夠小的時(shí)候，由于熱騷動(dòng)影響，這些奈米粒子會(huì)隨機(jī)地改變方向。假設(shè)沒(méi)有外磁場(chǎng)，則通常它們不會(huì)表現(xiàn)出磁性。但是，假設(shè)施加外磁場(chǎng)，則它們會(huì)被磁化，就像順磁性一樣，而且磁化率超大于順磁體的磁化率。

磁現(xiàn)象

磁滯現(xiàn)象簡(jiǎn)稱磁滯，是指由于磁性體在磁化過(guò)程中存在的不可逆性，使磁性體中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度H的變化的物理現(xiàn)象。

電磁感應(yīng)現(xiàn)象是指導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，或?qū)w處在變化的磁場(chǎng)中，會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的物理現(xiàn)象。

磁鐵

磁鐵能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸引鐵磁性物質(zhì)如鐵、鎳、鈷等金屬。磁體上磁性最強(qiáng)的部分叫磁極。將條形磁鐵的中點(diǎn)用細(xì)線懸掛起來(lái)，靜止的時(shí)候，它的兩端會(huì)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。如果將地球想成一塊大磁鐵，則目前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，同極相排斥、異極相吸引。所以，指南極與指南極相排斥，指北極與指北極相排斥，而指南極與指北極則相吸引。

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（最強(qiáng)的磁鐵是釹磁鐵）。非永久性磁鐵，例如電磁鐵，只有在某些條件下才會(huì)出現(xiàn)磁性。

電磁鐵

  簡(jiǎn)單的電磁鐵

1820年，丹麥物理學(xué)家漢斯·奧斯特發(fā)現(xiàn)載流導(dǎo)線會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng) 。而當(dāng)直流電通過(guò)螺線管（線圈）時(shí)，會(huì)在螺線管之內(nèi)制成均勻磁場(chǎng)。如果在螺線管的中心置入鐵磁性物質(zhì)（鐵芯），被磁化后的鐵磁性物質(zhì)會(huì)大大增強(qiáng)磁場(chǎng)。因此，電磁鐵一般由環(huán)繞鐵芯的線圈構(gòu)成 ，電磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與電流大小、線圈圈數(shù)及中心的鐵磁體有關(guān) 。由于線圈的材料具有電阻，這限制了電磁鐵所能產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小，但隨著超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用，將有機(jī)會(huì)超越現(xiàn)有的限制。

電磁鐵屬非永久磁鐵，可以通過(guò)控制電流將其磁性啟動(dòng)或是消除。不過(guò)，由于H場(chǎng)和B場(chǎng)是非線性關(guān)系，所以電磁鐵斷電后仍具有剩磁。電磁鐵的應(yīng)用非常普遍，例如：大型起重機(jī)利用電磁鐵將廢棄車輛抬起，自勵(lì)式發(fā)電機(jī)利用剩磁能夠自行啟動(dòng)等 。

永久磁鐵

 釹鐵硼磁鐵立方體。

永磁鐵能夠長(zhǎng)期保持其磁性，可分為天然的磁石（磁鐵礦）和人造磁鐵（鋁鎳鈷合金等）。永久磁鐵必須具有寬廣高長(zhǎng)的磁滯回線。這樣，當(dāng)外磁場(chǎng)為零時(shí)，仍舊能夠具有比較強(qiáng)烈的磁化強(qiáng)度；假若要將磁化強(qiáng)度變?yōu)榱?，需要施加比較強(qiáng)烈的外磁場(chǎng)。永磁體按照材料可分為鐵氧體、鋁鎳鈷合金和稀土磁鐵。

磁單極子

如果我們將帶有磁性的金屬棒截?cái)酁槎?，新得到的兩根磁棒則會(huì)“自動(dòng)地”產(chǎn)生新的磁場(chǎng)，重新編排磁場(chǎng)的北極、南極，原先的北極南極兩極在截?cái)啻虐艉髸?huì)轉(zhuǎn)換成四極各磁棒一南一北。如果繼續(xù)截下去，磁場(chǎng)也同時(shí)會(huì)繼續(xù)改變磁場(chǎng)的分布，每段磁棒總是會(huì)有相應(yīng)的南北兩極。而磁單極子，如果真的存在的話，則是完全不同的物體。它是一個(gè)完全獨(dú)立的南極，完全沒(méi)有跟任何北極鏈接，或者反之亦然。盡管對(duì)磁單極子的系統(tǒng)研究從1931年就開(kāi)始了，但到目前為止，還沒(méi)有被觀察到，而且非?？赡懿⒉淮嬖凇?然而，有些理論物理學(xué)模型則預(yù)言了磁單極子的存在。保羅·狄拉克在1931年斷言，因?yàn)殡妶?chǎng)與磁場(chǎng)表現(xiàn)出某種對(duì)稱性，就像在量子理論預(yù)言的正電荷或者負(fù)電荷并不需要相反的電荷存在，獨(dú)立的南極或者北極應(yīng)該也能被觀測(cè)到。應(yīng)用量子理論，狄拉克預(yù)言，如果磁單極子如果存在，就可以解釋電荷的量子化-- 就是為何可以觀察到基本粒子帶電量是電子帶電量的倍數(shù)。

一些大統(tǒng)一理論也預(yù)言了磁單極子的存在：不同于基本粒子，磁單極子是孤波（局域能量包）。使用這些模型去估計(jì)大爆炸中產(chǎn)生的磁單極子的數(shù)目，得到的最初結(jié)果與對(duì)宇宙的觀察結(jié)果相矛盾--磁單極子是如此的多而巨大，它們甚至可以阻止宇宙的膨脹。然而宇宙暴脹理論（也是這個(gè)理論被提出的原因之一）成功地解決了這問(wèn)題。這個(gè)理論建立了一個(gè)模型，使得磁單極子在宇宙中存在，但數(shù)量極少的能夠與實(shí)際觀測(cè)相符合。

參見(jiàn)

電

磁暴

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