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文摘属于什么文献（磁铁的知
关于磁铁的更多信息（科学部分）
把钉子想象成磁铁并在磁场中对齐是相当简单的。把它们想象成多米诺骨牌也很简单，这些多米诺骨牌会随着场地“倒下”。但哪一个才是真正的解释，它们又是如何发生的呢？
两种解释都是正确的。磁场的存在是因为电子在某处运动。在钉子里，铁原子中的电子围绕着原子核旋转，每个电子也在绕着它的轴旋转。大多数材料都不是强磁性的，因为它们的磁极（由自旋电子引起）要么是随机定向的，要么是相反的方向配对。
如果原子（或分子）中的电子产生相等数量的南北磁极，并相互抵消，则原子就没有磁极。如果你把磁铁靠近这样一个原子，磁场会使原子中的电子移动。移动的电子产生磁场，它们产生的磁场与原始磁场相反。原子离开磁铁。这种作用的材料称为抗磁的材料。这种影响是非常微弱的，即使在铋，这是最抗磁性的材料。
如果原子中的电子不能产生抵消磁铁，原子就有一个北极和一个南极。正常的室温使这些原子反弹，它们的磁极是随机定向的。如果原子在磁场中，它们中的一些会与磁场对齐。其他人会有太多的精力，仍然会反弹。能量的大小取决于温度，所以原子越冷，它们就越多地与场对齐。以这种方式起作用的材料称为顺磁性材料。顺磁性材料被磁铁吸引，但除非温度很低，否则效果很弱。顺磁性材料也有抗磁效应，但除非温度很高，否则顺磁效应更强。铝和铂是顺磁性的。
在四种元素（铁、镍、钴和钆）原子的磁极即使在完全随机化其他元素磁极的温度下也保持排列。这些元素被称为铁磁性的.
在四个铁磁元素中，磁效应是由内轨道中的电子引起的。除了量子力学中称为泡利不相容原理的原理外，它们将与相反的两极对齐。这个原理（解释得很松散）说，电子不能占据同一个空间，除非它们有相反的自旋（也就是说磁极相反）。像铁这样的元素中的两个原子可能共享一个外层电子。这个电子将试图使内部电子的两极与外部电子相反。这使得内部电子具有相同的取向。因此，内部电子以相同的方式排列，并产生磁场。
在许多顺磁性材料中，原子与南北极在相反方向配对，相互抵消。这些材料被称为反铁磁铬和锰是反铁磁性的
有些材料，称为铁氧体，类似于反铁磁性材料，但由两种不同的磁性组成部件，其中一个比另一个强。这使它们像铁磁性材料一样，被磁铁吸引。我们使用的铁矿石就是铁素体的一个例子。它是一种叫做磁铁矿的矿物，天然磁石就是由它制成的。此配置的名称为铁磁性在铁氧体之后。铁氧体在电子学中有许多用途，因为它们具有磁性，但不像铁那样导电。
正如电在某些物质中的传播比其他物质更好，磁性在某些物质中传播很容易，而在其他物质中传播则更困难。材料传导磁通量的能力称为材料的相对磁导率。它是相对于空气的渗透率来测量的，空气的渗透率被指定为1。钢铁的相对渗透率在100到9000之间。铁氧体的相对渗透率在50到3000之间。材料的相对磁导率可以被认为是一种材料被磁化的容易程度。相对磁导率越高，材料越容易磁化。
磁铁的磁力线作为一个整体，构成磁通量。磁铁越强，磁力线就越多，因此磁通量也就越大。一个典型的家用磁铁有100到1000条磁力线。一条力线叫做麦克斯韦。相对渗透率高的材料比周围的空气允许更多的通量线。因此，焊剂集中在材料中。通量浓度的测量单位是每平方厘米的力线，是高斯。一高斯是每平方厘米一条线。地球磁场测量值约为0.2高斯。用于磁共振成像的超导电磁铁的范围从5000到15000高斯。
当你把钉子靠近磁铁时，磁铁的力线通过钉子比通过空气更容易流动。就像水寻找阻力最小的路径一样，磁通量也会找到最高的相对磁导率。因为如果磁通纵向流过整个钉子，而不是横向流过它的一小部分，那么钉子上会有一个力，使它与磁铁的力线对齐。这是使它与力线平行“倒下”的力。同时，钉子被磁化，它的两极被磁铁的相反极吸引。
用于永磁体的措施
什么是好的永磁体？我们需要一个磁场非常集中的磁铁。我们还需要一个能保持磁性的磁铁。为了了解我们如何测量永磁体的强度和永久性，想象一下我们是如何制造磁铁的是很有帮助的。
我们从一块铁或另一种铁磁性材料开始。当我们找到它时，我们会假设它没有被磁化。为了使if磁化，我们把它放在另一个磁铁产生的磁场中。我们将把我们的磁场放在一个由电磁铁产生的磁场中，这样我们就可以改变磁场的强度，看看铁会发生什么变化。
当磁场强度较小时，集中在铁中的力线数也很少。随着磁场强度的增加，铁中更多的微小磁铁（称为磁畴）与外部磁场对齐。铁中的力线数随磁场强度而增加。这将持续到铁中的所有磁铁与外部磁场对齐。在这一点上，我们说铁是饱和的。它不能再容纳更多的力量线。当我们提高外场强度时，我们看不到铁中的力线数量进一步增加。
假设我们现在开始减小外电场强度。在室温下，铁内部的热量会挤压内部的微小磁畴，其中一些磁畴会重新调整，使之与外部磁场不一致。但有些领域仍然停留在原地，与领域保持一致。当我们完全移除外部磁场时，这些卡住的磁畴就会留下，我们就有了一个永久磁铁。
假设我们现在反转外部磁场，开始逐渐增强它的强度。起初，被卡住的磁畴抵抗旋转以与外部磁场对齐，集中在铁中的力线数量变化很慢。当外部磁场逐渐淹没这些卡住的区域时，它们就会翻转过来。最终，外部磁场足够强大，足以将它们翻转过来，铁再次饱和（但两极现在颠倒了）。
如果我们把铁中的力线数与外磁场的强度作对比，我们得到一个看起来像脂肪S的图。
当我们去除外部磁场时，留在铁中的磁通量密度称为剩磁。我们把使铁消磁所需的外场强度称为矫顽力。
我们想要的永磁体是高剩磁（用高斯测量）和高矫顽力（用奥斯泰德测量）。Radio Shack出售由钕铁硼合金制成的小型磁铁，其剩磁和矫顽力值非常高。该软件包列出了10800高斯的剩磁（他们称之为剩余感应）。矫顽力为9600 oersteds。另一种用来描述永磁体的测量方法是材料饱和时的外磁场强度乘以饱和时材料中磁通线的数量。这个数字是能量积，或者能量密度的峰值，用高斯-欧斯特德表示。无线电棚磁铁的价值为2700万高斯奥斯泰德。如果这些磁铁不是那么小的话可能会很危险。它们直径不到四分之一英寸，高约十分之一英寸。
计算磁铁的强度
我们将从电磁铁开始，看看磁铁是如何测量的，因为在某些方面，首先了解电磁铁更容易。
考虑上面显示的两个电磁铁。右边的是一个简单的绝缘铜线圈，绕在一块铁上，比如钉子。
左边的一个是一样的，但铁芯已经弯曲成字母“C”的形状，很像马蹄形磁铁。
左图使我们更容易看到所谓的磁路线圈制造一个有北极和南极的磁铁，磁力在一个由北向南的回路中移动，穿过气隙到达那里。
在这方面，磁路与电路相似。电流总是从一个电极流到另一个电极，就像电流从电池的一端流到另一端。
磁通量不愿意在空气中传播。它穿过铁容易得多。我们说空气有很高的不情愿铁的磁阻很低。这与电路中的电阻类似。
在电路中，我们有欧姆定律，即电压等于电流乘以电阻。同样地，磁动势等于磁通量乘以磁阻。因此，磁动势类似于电压，磁通量类似于电流。
磁动势由线圈产生。它的单位是安培匝数，即线圈中的电流，以安培为单位，乘以线圈中导线的匝数。
如果我们知道铁心的长度，面积，和渗透铁和空气。就像计算导线的电阻一样，横截面积越大磁阻越小，长度越长磁阻越大。
渗透率是一个常数，取决于材料。
这个自由空间渗透率，也称为磁常数，是0.00000125663706米千克秒-2安培-2。我们没有记住所有这些笨拙的单位，我们有一个更简单的单位，即亨利，我们用亨利每米测量渗透率。
为了简单起见，我们将渗透率称为希腊字母“mu”，将自由空间的渗透率称为“mu sub zero”，，假设空气是10，铁大约是1000.
磁阻的公式是长度除以磁导率和面积的乘积。
我们有一个1厘米见方的铁心，15厘米长，弯曲成“C”形，有1厘米的气隙。铁心的磁阻是15厘米除以1000乘以1平方厘米。气隙的磁阻是1厘米除以1乘以1平方厘米。我们把这两者加起来，得到整个磁路的磁阻。
铁心来了约1.5每米亨利，气隙大约100.
现在我们可以计算磁路中的磁通量。通量的测量单位为韦伯.
假设我们的线圈只有一个回路，有1安培的电流流过线圈。因此我们有1安培匝的磁动力。
用1安培除以电路的总磁阻，我们得到0.0000000123806607韦伯
这就是总通量。我们还测量通量密度，也就是每平方米的通量（称为B）。韦伯每平方米是一个被称为特斯拉我们有0.000123806607特斯拉在我们的单圈电磁铁的气隙中。
如果线圈中有5000匝的导线，磁通密度将是5000倍，或者0.619033035特斯拉斯在我们的5000转电磁铁的气隙中。
我们的小“C”形磁铁有空间容纳3厘米长4厘米宽的线圈。如果我们使用28号线规（直径0.33毫米），每层可获得约90圈，约120层，总共约10000圈。28号线能承受1.4安培的电流（如果我们用水或液氦冷却线圈，电流会更大）。所以，我们的磁铁现在1.7特斯拉斯，跑得很热
我们线圈中一圈导线的平均长度约为10厘米。我们有一万圈，所以这是一公里长的电线。一公里28号导线的电阻为213欧姆。通过213欧姆的电阻得到1.4安培低于300伏.
我们计算了线圈的磁通和磁通密度。现在我们需要磁场强度。我们从前面讨论过的磁动势开始，它就是线圈中的安培匝数。我们有1.4安培，10000转，所以我们有14000安培的磁动力。磁场强度是磁动力除以磁路的长度，在我们的例子中是16厘米。所以磁场强度（称为H）是14000安培匝/16厘米，或者每厘米875安培匝。
到目前为止，我们一直在讨论“C”形磁铁。更简单的磁铁工作原理是一样的，但是现在铁芯的长度是8厘米，气隙的长度也大大增加了。
如果我们假设气隙现在和铁芯的长度相同（现在每个都是8厘米），我们得到0.22特斯拉斯，它仍然很热。磁动势没有改变（仍然是14000安培匝），但是磁通量已经大幅度下降，因为额外的7厘米气隙有更多的磁阻。
然而，气隙实际上大于8厘米。铁中的磁通量几乎完全留在铁中。这是因为直到铁的饱和点，它是一个很好的磁通导体。另一方面，空气是不良导体，磁通量在大面积上扩散，使平均路径长度变大。
永磁体具有相同的强度和磁通量单位。磁通密度为1.32特斯拉的永磁体（例如N42钕铁硼磁体）的磁通密度与我们的“C”形磁铁相同，如果我们将电流降低到1.067安培
同一块永磁体的磁场强度为每厘米11000安培匝。这是我们的电磁铁的12.5倍。我们需要增加更多的电流或更多的绕组，或者缩短磁路的长度，以获得与永磁体相同的强度。当然，我们可以把这三者结合起来。
在实际的电磁铁中，这是很困难的。缩短电路长度意味着线圈的空间将减少。增加匝数意味着我们需要更长的磁路来支撑它们。加上电流意味着我们需要一根更粗的电线，这意味着我们在同一空间得到的匝数更少。你可以看到为什么人们选择用水或低温液体来冷却他们的电磁铁。它允许你在不增加导线直径的情况下使用更大的电流。
磁场强度对永磁体的意义很简单。它是使永磁体消磁所需的电磁铁强度。
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