磁铁不是人发明的,是天然的磁铁矿,地球内部的磁场使一些铁磁性矿物变成了天然磁铁古希腊人和中国人发现自然界中有种天然磁化的石头,称其为“吸铁石” 。这种石头可以魔术般地吸起小块的铁片,而且在随意摆动后总是指向同一方向 。早期的航海者把这种磁铁作为其最早的指南针在海上来辨别方向 。最早发现及使用磁铁的应该是中国人,也就是利用磁铁制作“指南针”,是中国四大发明之一 。
人类最初制作磁铁的时候,使用的是天然的材料,比如地里埋藏的铁、钴等元素,经过磨成一些粉末状,然后加上一些粘合剂加热,让他们很好的粘在一起,等到冷却下来,磁铁就诞生了 。
磁铁是将铁磁材料在电磁场中磁化得到的,磁化时可用电容器储能后用线圈瞬间放电,得到强大磁场,具有吸引铁磁性物质如铁、镍、钴等金属的特性 。
磁铁的成分是铁,钴,镍等原子,其原子的内部结构比较特殊 。
【磁铁是如何形成的】经过千百年的发展,今天磁铁已成为我们生活中的强力材料 。通过合成不同材料的合金可以达到与吸铁石相同的效果,而且还可以提高磁力 。
在18世纪就出现了人造的磁铁,但制造更强磁性材料的过程却十分缓慢,直到20世纪20年代制造出铝镍钴 。随后,20世纪50年代制造出了铁氧体,70年代制造出稀土磁铁包括钕铁硼和钐钴 。至此,磁学科技得到了飞速发展,强磁材料也使得元件更加小型化 。
磁铁是如何形成的?地球内部磁场的产生使某些天然物质(铁磁性矿物),如磁铁矿(通常称之为天然磁石),变成了天然磁铁 。
磁铁矿 是一种氧化铁矿物,是铁的主要矿石矿物之一 。其最重要的物理性质之一就是磁性,并因此而得此名 。小的磁铁矿颗粒是可以被磁铁吸起来的 。有一种磁铁矿,叫极磁铁矿,可以用作天然磁石 。八面体的晶体是很常见的,但是最大的磁铁矿块是出现在粒状的块状集合体之中 。
磁铁矿是一种普通的副矿物,散布在许多火成岩中 。在某些岩石里,它是由于岩浆分异作用而分凝出来的,并形成巨大的铁矿体 。有些矿床常常含有钛铁矿 。磁钛矿常常出现在变质岩中呈巨大层状和透镜状矿体 。世界上最大的磁铁矿矿床是瑞典的基鲁纳和格利沃,这些矿床被认为是由岩浆中分凝出来的 。其他的重要矿床分布在挪威、罗马尼亚、苏联 。在美国可采的磁铁矿床在纽约州、犹他州、加里福尼亚州、新泽西州和宾夕法尼亚州 。在北明尼苏达州,低品位铁矿—含铁石英岩中,磁铁矿是主要矿物 。
磁铁是如何形成的?为何能够有磁性?磁铁构成材料是铁,钴,镍等铁质材料,里面的原子磁性方向都是一致的,叠加以后磁性相互加强,一个磁畴相当一个小磁铁,大量的小磁铁一起就构成了铁磁体 。白垩纪末期小行星撞击地球导致地台活化 。小行星撞击地球产生金属态氢离子,金属态氢离子形成的“强大”磁场被铁矿石记录了下来,形成磁铁矿 。
在试管中装上细铁屑,这些细铁屑杂乱无章的堆在一起,拿着试管靠近大头针,不吸引,表明试管内的铁屑没磁性 。然后拿一条形磁铁贴近试管底部,并晃动一下试管,试管内的细铁屑基本上首尾相接的排列起来,再靠近大头针,就可吸引,表明试管内的铁屑有了磁性 。再将试管晃动一下,细铁屑又恢复成杂乱无章的状态,靠近大头针,不吸引,表明试管内的铁屑失去了磁性 。
这个实验,直观地说明了磁铁为什么有磁性 。在铁制物体的内部电子绕原子运动就有了磁性(电流的磁场),形成许许多多的小磁针,专业点叫磁畴,但比我们前面说的小磁针小得多 。这些磁畴的排列是杂乱无章的,所以没磁性,当用磁铁靠近时,这些磁畴就规则排列起来,就有了磁性 。而内部不能形成磁畴的物质自然不能被磁化,也就没磁性 。
不光磁铁具有磁性,铁,钴,镍还有一些合金都具有磁性 。铁之所以能够具有磁性是因为它们的电子自旋会在小区域内生成磁化区,我们称之为磁矩,而大多数像铝和铜等大多数金属都不具有这样的性质 。
物质大都是分子组成的,分子是由原子组成的,原子又是原子核和电子组成的 。铁钴镍或铁氧体等铁磁类物质有所不同,它内部的电子自旋可以在小范围内自发排列起来,形成了一个自发磁化区 。铁磁类物质磁化后,内部磁畴方向一致排列 就有了磁性 。
磁铁是如何产生的?物质大都是由分子组成的,分子是由原子组成的,原子又是由原子核和电子组成的 。在原子内部,电子不停地自转,并绕原子核旋转 。电子的这两种运动都会产生磁性 。但是在大多数物质中,电子运动的方向各不相同、杂乱无章,磁效应相互抵消 。因此,大多数物质在正常情况下,并不呈现磁性 。
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