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磁体、磁性金属和非磁性金属的区分(1)

发布时间:2022/06/27

早在2500年前,古代文明就发现了最早的磁体。在公元12世纪和13世纪的欧洲和中国,磁罗盘被广泛应用于航海。

磁体在现代技术中扮演着重要角色。随着广泛应用于工业、汽车、科学和日常家用设备磁路部件的需求不断增长,磁铁产品市场持续壮大。

磁性是什么?

磁力可被描述为一种吸引和排斥磁性物体的力。这种力是由穿透不同介质的磁场介导的。有些材料天生具有磁性,这是一种默认属性。然而,某些材料可以根据要求进行磁化或去磁。

金属中的什么物质产生磁性?

磁性是由电荷的运动产生的。它与电流类似。当电荷自旋时,它们会产生一个小偶极子。

若自旋平衡,则这些自旋的合力可忽略不计。另一方面,若存在许多未配对的电子,磁矩就会变得非常大。这一过程导致金属周围产生了磁场。电流也能产生磁场。导线中有电流通过时,其周围产生圆形磁场。电流在导体附近产生的磁场也可用于产生电流。

基于这一原理,发明出许多利用磁性和电的创新装置和应用。电磁理论在很大程度上解释了现代科技的进步。

哪些磁铁可被使用

磁铁分为很多种。磁性金属可通过其特性保持活跃的时间来区分。因此,磁铁可分为以下几类:

永久磁铁

临时磁铁

电磁铁

永久磁铁

说到磁铁,首先想到的便是永久磁铁。将这些物体磁化就可以产生磁场。冰箱贴就是一个很好的例子,通常贴在冰箱门上用于悬挂纸条。大多数永久磁铁含有铁、镍或钴。

永久磁铁由两种类型制成:“硬”磁铁和“软”磁铁。“硬”质磁性金属往往会保持很长时间的磁性。下面是一些常见的例子:

铝镍钴磁铁是一种由铝、镍和钴组成的合金。铝镍钴合金可用于制造永久强磁体。它被广泛应用于消费电子产品和工业。例如,该材料可用于大型电动机、麦克风、扬声器、电吉他拾音器和微波炉。

铁氧体是由氧化铁和其他元素(锶或钡)组成的陶瓷化合物。铁氧体的应用包括冰箱贴和小型电动机。

钕铁硼磁铁(NdFeB)是一种稀土磁铁,由钕、铁和硼合金组成。是通用汽车和住友特殊金属公司在1982年发明的。目前最强力的永久磁体是钕磁铁。其应用包括无线工具、硬盘驱动器和磁性紧固件。

钐钴合金也是稀土磁铁,通常应用于航空航天等专业应用。

“软”磁性金属也可被磁化,但很快就会失去磁性。典型的例子包括铁硅合金和镍铁合金。诸如此类的材料通常用于电子产品,例如变压器和磁屏。

永久磁体的内部结构会产生磁场。它们通常不容易失去磁性。铁磁性金属可制成永久磁铁,外部影响不会使其磁场消失。它们能承受退磁力,因此较为稳定。

磁铁材料的内部结构是理解永久磁体的关键。材料的磁畴沿同一方向排列时,对外会显示出磁性。磁畴是材料结构内的微小磁源。

铁磁材料的磁畴在强磁体中对齐排列。

地核的内部存在类似的条件,因此就像一块永久磁体。但请注意,地球的地理北极实际上是磁南极。

临时磁铁

临时磁铁是一种在磁场中与永久磁铁作用相同、但离开磁场时磁性消失的磁铁。在某些条件下,临时磁体可保持其磁性。如果这些条件不再存在,磁场便会消失。

临时磁体的例子包括磁性低的软材料,如退火铁和钢。它们放入强磁场中会具备磁性。其强制力较低。

您见过永久磁铁附近的回形针吗?它们在永久磁铁的作用下粘连在一起,这便是他们的工作机制。

磁场使得回形针成为吸引其他回形针的临时磁铁。将永久磁体移开后,回形针就失去了磁性。

电磁铁

当电流通过时,电磁体会产生磁场。它们的应用呈现多元化。例如,电动机、发电机、继电器、耳机等都使用了电磁铁。

电磁铁包含一个由线圈包绕的铁芯。通过将导线与电源连接,就产生了一个强磁场。使用铁磁材料,磁场的强度会进一步扩大。根据电流的不同,电磁铁可能具有极大的强度。

磁力也可通过按下按钮来开启和关闭。磁力有许多特殊的属性,因此可将其运用于多种应用中。

磁铁是由什么制成的

磁铁是由一组被称为铁磁性金属的金属组成的。例如,镍和铁。这类金属的独特之处在于其均匀磁化的能力。通过询问磁铁是如何工作的,我们指的是磁铁的磁场是如何作用于物体的。寻找答案的过程颇为有趣。

每种材料都包含几个称为畴的小磁场。较为常见的是,这些畴彼此独立且面向不同方向。然而,当施加强磁场时,所有铁磁金属的磁畴都可以对齐,从而产生更强的磁场。大多数磁铁都是用这种方法制造的。

磁强度

哪些磁铁的磁力最强?

稀土磁铁是目前发现的磁力最强的磁铁。稀土磁铁中,磁力最强的是钕磁铁。只要磁路处于良好状态,钐钴磁铁在高温(约150°C或以上)下的性能就能胜过新磁铁。

影响磁铁的强度的因素有哪些?

磁铁强度受多种因素影响,包括:

温度

辐射

外部磁场,例如高电流

靠近另一个磁铁的磁铁(排斥)

腐蚀——有些磁铁需要保护涂层,以防止它们在高湿度下腐蚀(例如:钕铁硼磁铁)

在现代磁铁材料中,冲击和振动没有影响,除非冲击或振动的强度足以损坏磁铁。