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磁铁的基础知识及其运用范围

磁铁的成分是铁、钴、镍等原子,其原子的内部结构比较特别,自身就具有磁矩。磁铁能够发作磁场,具有招引铁磁性物质如铁、镍、钴等金属的特性。


磁铁品种:形状类磁铁:方块磁铁、瓦形磁铁、异形磁铁、圆柱形磁铁、圆环磁铁、圆片磁铁、磁棒磁铁、磁力架磁铁,属性类磁铁:钐钴磁体、钕铁硼磁铁(强力磁铁)、铁氧体磁铁、铝镍钴磁铁、铁铬钴磁铁,职业类磁铁:磁性组件、电机磁铁、橡胶磁铁、塑磁等等品种。磁铁分永久磁铁与软磁,永久磁铁是加上强磁,使磁性物质的自旋与电子角动量成固定方向排列,软磁则是加上电。(也是一种加上磁力的办法)

等电流去掉软铁会渐渐失去磁性。

将条形磁铁的中点用细线悬挂起来,中止的时候,它的两头磁钢会各指向地球南边和北方,指向北方的一端称为指北极或N极,指向南边的一端为指南极或S极。

如果将地球想像成一块大磁铁,则地球的地磁北极是指南极,地磁南极则是指北极。磁铁与磁铁之间,同名磁极相排挤、异名磁极相招引。所以,指南针与南极相排挤,指北针与北极相排挤,而指南针与指北针则相招引。

分类:磁铁可分为“永久磁铁”与“非永久磁铁”。永久磁铁能够是天然产品,又称天然磁石,也能够由磁铁人工制造。非永久性磁铁,例如电磁铁,只要在某些条件下才会呈现磁性。


运用

在传统工业中的运用

在叙述磁性资料的磁性来历、电磁感应、磁性器材时,我们现已提到了有些磁性资料的实践运用。实践上,磁性资料现已在传统工业的各个方面得到了广泛运用。

例如,如果没有磁性资料,电气化就成为不可能,因为发电要用到发电机、输电要用到变压器、电力机械要用到电动机、电话机、收音机和电视机中要用到扬声器。众多仪器仪表都要用到磁钢线圈结构。这些都现已在叙述其它内容时说到了。

磁铁在医学的运用


信鸽爱好者都知道,如果把鸽子放飞到数百公里以外,它们还会主动归巢。鸽子为什么有这么好的认家身手呢?本来,鸽子对地球的磁场很灵敏,它们能够运用地球磁场的改动找到自己的家。如果在鸽子的头部绑上一块磁铁,鸽子就会迷航。如果鸽子飞过无线电发射塔,强大的电磁波搅扰也会使它们迷失方向。


在医学上,运用核磁共振能够确诊人体反常安排,判别疾病,这就是我们比较了解的核磁共振成像技能,其基本原理如下:原子核带有正电,并进行自旋运动。一般状况下,原子核自旋轴的排列是无规律的,但将其置于外加磁场中时,核自旋空间取向从无序向有序过渡。自旋体系的磁化矢量由零逐渐增长,当体系到达平衡时,磁化强度到达安稳值。如果此时核自旋体系遭到外界作用,如一定频率的射频激起原子核即可引起共振效应。在射频脉冲中止后,自旋体系已激化的原子核,不能保持这种状况,将回复到磁场中本来的排列状况,一同释放出弱小的能量,成为射电信号,把这许多信号检出,并使之时进行空间分辩,就得到运动中原子核散布图画。核磁共振的特色是活动液体不发作信号称为活动效应或活动空白效应。因而血管是灰白色管状结构,而血液为无信号的黑色。这样使血管很简单软安排分隔。正常脊髓周围有脑脊液包围,脑脊液为黑色的,并有白色的硬膜为脂肪所烘托,使脊髓显现为白色的强信号结构。核磁共振已运用于全身各体系的成像确诊。作用最佳的是颅脑,及其脊髓、心脏大血管、关节骨骼、软安排及盆腔等。对心血管疾病不但能够观察各腔室、大血管及瓣膜的解剖改动,并且可作心室剖析,进行定性及半定量的确诊,可作多个切面图,空间分辩率高,显现心脏及病变全貌,及其与周围结构的联络,优于其他X线成像、二维超声、核素及CT查看。磁不只能够确诊,并且能够协助医治疾病。磁石是陈旧中医的一味药材。人们运用血液中不同成分的磁性不同来别离红细胞和白细胞。别的,磁场与人体经络的相互作用能够完成磁疗,在医治多种疾病方面有独特的作用,现已有磁疗枕、磁疗腰带等运用。用磁铁作成的除铁器能够去除面粉等中可能存在的铁末,磁化水能够避免锅炉结垢,磁化种子能够在一定程度上使农作物增产。

天文等范畴的磁运用

我们现已知道,地球是一块巨大的磁铁,它和地质状况有什么联络?国际中的磁场又是怎么的?


至少在图片上我们都见过绚烂的北极光。我国自古代就有了北极光的记载。北极光实践上是太阳风中的粒子和地磁场相互作用的成果。太阳风是由太阳宣布的高能带电粒子流。当它们到达地球时,与地磁场发作相互作用,就好象带电流的导线在磁场中受力一样,使得这些粒子向南北极运动和集合,并且和地球高空的稀薄气体相碰撞,成果使气体分子受激起,然后发光。

太阳黑子是太阳上磁场活动十分剧烈的区域。太阳黑子的迸发对我们的日子会发作影响,例如使得无线电通信暂时中止等。因而,研讨太阳黑子对我们有重要意义。


地磁的改动能够用来勘探矿床。因为所有物质均具有或强或弱的磁性,如果它们集合在一同,构成矿床,那么必然对邻近区域的地磁场发作搅扰,使得地磁场呈现反常状况。依据这一点,能够在陆地、海洋或许空中丈量大地的磁性,取得地磁图,对地磁图上磁场反常的区域进行剖析和进一步勘探,往往能够发现不知道的矿藏或许特别的地质结构。

不同地质年代的岩石往往具有不同的磁性。因而,能够依据岩石的磁性辅佐判别地质年代的改动以及地壳改动。


许多矿藏资源都是共生的,也就是说好几种矿物质混合的一同,它们具有不同的磁性。运用这个特色,人们开发了磁选机,运用不同成分矿物质的不同磁性以及磁性强弱的不同,用磁铁招引这些物质,那么它们所遭到的招引力就有所区别,成果能够将混在一同的不同磁性的矿物质分隔,完成了磁性选矿。

军事范畴的磁运用


磁性资料在军事范畴相同得到了广泛运用。例如,一般的水雷或许地雷只能在触摸方针时爆破,因而作用有限。而如果在水雷或地雷上设备磁性传感器,因为坦克或许军舰都是钢铁制造的,在它们挨近(无须触摸方针)时,传感器就能够探测到磁场的改动使水雷或地雷爆破,进步了杀伤力。


在现代战争中,制空权是夺得战争成功的要害之一。但飞机在飞翔过程中很简单被敌方的雷达侦测到,然后具有较大的危险性。为了逃避敌方雷达的监测,能够在飞机外表涂一层特别的磁性资料-吸波资料,它能够吸收雷达发射的电磁波,使得雷达电磁波触及到飞机后只要很少的电磁波发作反射,因而敌方雷达无法探测到雷达回波,不能发现飞机,这就使飞机到达了隐身的意图。这就是大名鼎鼎的“隐形飞机”。隐身技能是国际军事科研范畴的一大热点。美国的F117隐形战斗机就是一个成功运用隐身技能的比如。


在美国的“星球大战”方案中,有一种新型武器“电磁武器”的开发研讨。传统的火炮都是运用弹药爆破时的瞬间胀大发作的推力将炮弹敏捷加快,推出炮膛。而电磁炮则是把炮弹放在螺线管中,给螺线管通电,那么螺线管发作的磁场对炮弹将发作巨大的推动力,将炮弹射出。这就是所谓的电磁炮。相似的还有电磁导弹等。


磁悬浮列车运用


磁悬浮列车是一种选用无触摸的电磁悬浮、导向和驱动体系的磁悬浮高速列车体系。它的时速可到达500公里以上,是当今国际最快的地面客运交通工具,有速度快、爬坡能力强、能耗低运行时噪音小、安全舒适、不燃油、污染少、价格便宜等长处。并且它选用选用高架方法,占用的犁地很少。磁悬浮列车意味着这些火车运用磁的基本原理悬浮在导轨上来替代旧的钢轮和轨迹列车。磁悬浮技能运用电磁力将整个列车车厢托起,摆脱了厌烦的摩擦力和令人不快的锵锵声,完成与地面无触摸、无燃料的快速“飞翔”。


磁悬浮列车是自大约200年前斯蒂芬森的“火箭”号蒸气机车面世以来铁路技能最底子的打破。磁悬浮列车在今天看好像仍是一个新鲜事物,其实它的理论预备已有很长的前史。磁悬浮技能的研讨源于德国,早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理,并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。进入70年代今后,跟着国际工业化国家经济实力的不断加强,为进步交通运输能力以习惯其经济发展的需求,德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开端谋划进行磁悬浮运输体系的开发。

我国上海就有一条,并且是目前国内唯一一条磁悬浮列车线!!!

钕铁硼的运用


我国钕铁硼磁体运用状况如下,高技能产品范畴的运用占37%,如核磁共振成像仪(MRI)、手机振荡、硬盘驱动器音圈(VCM)、光盘(DVD、CD-ROM)驱动器主轴、电动工具、电动车、变频空调的发动机。传统中低档产品范畴的运用占63%,如音响器材、磁吸附器材、磁选器、磁化器。

电磁铁

界说


内部带有铁芯的、运用通有电流的线圈使其像磁铁一样具有磁性的设备叫做电磁铁(electromagnet)。一般制成条形或蹄形。铁芯要用简单磁化,又简单消失磁性的软铁或硅钢来制做。这样的电磁铁在通电时有磁性,断电后就随之消失。电磁铁在日常日子中有极端广泛的运用。电磁铁的创造也使发电机的功率得到了很大的进步。

运用


电磁铁在日常日子中有极端广泛的运用。电磁铁是电流磁效应(电生磁)的一个运用,与日子联络严密,如电磁继电器、电磁起重机、磁悬浮列车等。电磁铁能够分为直流电磁铁和沟通电磁铁两大类型。如果依照用处来划分电磁铁,首要可分红以下五种:(1)牵引电磁铁——首要用来牵引机械设备、开启或封闭各种阀门,以履行主动操控使命。(2)起重电磁铁——用作起重设备来吊运钢锭、钢材、铁砂等铁磁性资料。(3)制动电磁铁——首要用于对电动机进行制动以到达精确泊车的意图。(4)主动电器的电磁体系——如电磁继电器和触摸器的电磁体系、主动开关的电磁脱扣器及操作电磁铁等。(5)其他用处的电磁铁——如磨床的电磁吸盘以及电磁振荡器等。

原理


将螺线管通电后可发作如一磁铁棒的磁场。图中的圆圈为导线截面,点代表电流出萤幕,叉代表流入萤幕;附箭头的椭圆圆圈是磁力线。当直流电经过导体时会发作磁场,而经过作成螺线管(Solenoid)的导体时则会发作相似棒状磁铁的磁场。在螺线管的中心参加一磁性物质则此磁性物质会被磁化而到达加强磁场的作用。一般来说,电磁铁所发作的磁场强度与直流电巨细、线圈圈数及中心的导磁物质有关,在规划电磁铁时会重视线圈的散布和导铁物质的挑选,并运用直流电的巨细来操控磁场强度。但是线圈的资料具有电阻而约束了电磁铁所能发作的磁场巨细,但随著超导体的发现与运用将有时机打破现有的约束。

电磁铁前史

思特金(Sturgeon)的电磁铁。西元1825年,英国人威廉·思特金(William Sturgeon,1783年-1850年)将通有电流的金属线环绕在绝缘的棒上,创造了电磁铁。

美国人物理学家约瑟·亨利(Joseph Henry 1797年-1878年)在得知这个音讯后,在软铁芯上环绕密布的线圈,运用电流不大的电池通电后,便能吸起一吨重的铁块。

制造

简易的克己电磁铁:

需求漆包线、铁钉来作其本体;电池或电源供应器供以电流。

注意事项

要刮除漆包线结尾的漆,或用火烧。

要以相同的方向环绕漆包线。

要在漆包线的结尾打结绑紧。

特性

电磁铁和永久磁铁的两头磁力最强。

电磁铁的磁力巨细能够改动。

电磁铁的方向能够改动。

电磁铁磁力能够掌控自若。





作者:衢州宇维电子有限公司

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