磁學和電磁學

天然和人造磁鐵

在為冶金工業開采的鐵礦石中，有一種礦石叫做磁性鐵礦石。這種礦石具有將鐵質物體吸引到自身的特性。

一塊這樣的鐵礦石被稱為天然磁鐵，它所表現出的吸引力就是磁性。

如今，磁性現像在各種電氣裝置中得到了極其廣泛的應用。然而，現在他們使用的不是天然磁鐵，而是所謂的人造磁鐵。

人造磁鐵由特殊鋼製成。一塊這樣的鋼以一種特殊的方式被磁化，之後它獲得了磁性，也就是說，它變成了 永久磁鐵.

永磁體的形狀可以非常多樣化，具體取決於它們的用途。

在永磁體中，只有它的兩極具有引力。磁鐵朝北的一端約定稱為北極磁鐵，朝南的一端稱為南極磁鐵。每個永磁體都有兩個磁極：北極和南極。磁鐵的北極用字母 C 或 N 表示，南極用字母 Yu 或 S 表示。

磁鐵將鐵、鋼、鑄鐵、鎳、鈷吸引到自身。所有這些物體都稱為磁體。所有其他不被磁鐵吸引的物體都稱為非磁性物體。

磁鐵的結構。磁化

每個物體，包括磁性物體，都由最小的粒子——分子組成。與非磁性體的分子不同，磁性體的分子具有磁性，代表分子磁鐵。在磁體內部，這些分子磁體的軸方向不同，因此磁體本身不表現出任何磁性。但是，如果這些磁鐵被迫繞著它們的軸旋轉，使它們的北極轉向一個方向，而它們的南極轉向另一個方向，那麼物體就會獲得磁性，也就是說，它會變成一塊磁鐵。

磁性體獲得磁鐵特性的過程稱為磁化……在永磁體的生產中，磁化是藉助電流進行的。但是你可以用另一種方​​式磁化身體，使用普通的永磁體。

如果沿中性線切割直線磁鐵，則將得到兩個獨立的磁鐵，磁鐵兩端的極性將保持不變，切割後的兩端會出現相反的極性。

得到的每個磁鐵也可以分為兩個磁鐵，無論我們如何繼續這種劃分，我們總是會得到具有兩個磁極的獨立磁鐵。不可能獲得具有一個磁極的棒。這個例子證實了磁體由許多分子磁體組成的位置。

磁性體在分子磁體的移動程度方面彼此不同。有些物體會被快速磁化並同樣快速消磁。相反，有些物體磁化緩慢但會長時間保持其磁性。

所以鐵在外接磁鐵的作用下會很快被磁化，但同樣會很快退磁，也就是拿掉磁鐵就失去磁性。鋼被充磁後會長期保持磁性，也就是，它變成了永磁體。

鐵的快速磁化和快速退磁的特性是由於鐵的分子磁體具有極強的流動性，它們在外磁力的作用下很容易旋轉，但當磁化體被磁化時，它們又會迅速恢復到原來的無序狀態。刪除。

然而，在鐵中，一小部分磁體在移除永磁體後，仍會在一段時間內保持在磁化時所處的位置。因此，磁化後，鐵保留了非常弱的磁性。事實證實了這一點，當鐵板從磁鐵的極上移開時，並非所有的木屑都從其末端掉落 - 一小部分仍被吸附在板上。

鋼的長期保持磁化的特性是由於鋼的分子磁體在磁化過程中幾乎不向所需的方向旋轉，但即使在磁化體移開後，它們仍能長時間保持穩定的位置。

磁性體在充磁後表現出磁性的能力稱為剩磁。

剩磁現像是由於在磁性體中有一種所謂的阻滯力，使分子磁體在磁化時保持在它們所佔據的位置。

在鐵中，減速力的作用很弱，所以退磁很快，剩磁很少。

鐵的快速磁化和退磁特性在電氣工程中應用極為廣泛。只要說每個的核心 電磁鐵用於電氣設備的那些由具有極低剩磁的特殊鐵製成。

鋼具有強大的保持力，因此磁性得以保留。這就是為什麼 永久磁鐵 由特殊合金鋼製成。

永磁體的特性會受到衝擊、撞擊和突然的溫度波動的不利影響。例如，如果將永磁體加熱至紅色，然後讓其冷卻，那麼它將完全失去磁性。同樣，如果您使永磁體受到衝擊，則其吸引力會顯著降低。

這是因為在強烈的加熱或衝擊下，阻礙力的作用被克服，因此分子磁體的有序排列被打亂。因此，必須小心處理永磁體和永磁設備。

磁力線。磁極的相互作用

每個磁鐵周圍都有一個所謂的 磁場.

磁場被稱為磁力作用的空間... 永磁體的磁場是直線磁鐵的磁場和該磁鐵的磁力作用的空間部分。

磁場的磁力作用在一定的方向上……磁力的作用方向一致被稱為磁力線……這個名詞在電氣工程的研究中被廣泛使用，但是一定要記住磁力線不是物質的：這是一個常規術語，只是為了便於理解磁場特性而引入。

磁場的形狀，即磁力線在空間中的位置，取決於磁鐵本身的形狀。

磁力線有很多特性：它們總是閉合的，從不交叉，傾向於走最短的路徑，如果它們指向同一方向則相互排斥。人們普遍認為磁力線從北極引出磁鐵並進入其南極;在磁鐵內部，它們的方向是從南極到北。

同性磁極相斥，異性磁極相吸。

在實踐中很容易讓自己相信這兩個結論的正確性。拿一個指南針，把直線磁鐵的一個極點放在它上面，例如北極。您會看到箭頭會立即將其南端轉向磁鐵的北極。如果你快速轉動磁鐵180°，那麼磁針會立即轉動180°，即它的北端將對著磁鐵的南極。

磁感應。磁通量

永磁體對磁體的作用力（吸引力）隨著磁極與磁體之間距離的增加而減小。磁鐵直接在其兩極表現出最大的吸引力，也就是磁力線最密集的地方。遠離磁極，磁力線的密度降低，磁力線出現的次數越來越少，隨之而來的是磁鐵的吸引力也隨之減弱。

因此，磁鐵在磁場不同點處的吸引力是不一樣的，其特徵在於磁力線的密度。為了表徵各個點的磁場，引入了一個稱為磁場感應的量。

場的磁感應強度在數值上等於穿過 1 cm2 區域的力線數，垂直於它們的方向。

這意味著場中給定點的磁力線密度越大，該點的磁感應強度就越大。

通過任何區域的磁力線的總數稱為磁通量。

磁通量用字母 F 表示，並通過以下關係與磁感應強度相關：

Ф = BS,

其中 F 是磁通量，V 是磁場的磁感應強度； S 是給定磁通量穿透的面積。

僅當面積 S 垂直於磁通方向時，此公式才有效。否則，磁通量的大小也將取決於區域S所在的角度，然後公式將呈現更複雜的形式。

永磁體的磁通量由通過磁體橫截面的磁力線總數決定。永磁體的磁通量越大，磁鐵的吸引力就越大。

永磁體的磁通量取決於製造磁體的鋼材質量、磁體本身的尺寸及其磁化程度。

磁導率

物體允許磁通量通過自身的特性稱為磁導率……磁通量通過空氣比通過非磁性物體更容易。

能夠根據不同的物質進行比較 磁導率, 通常認為空氣的磁導率等於 1。

它們被稱為磁導率小於單位反磁性的物質......它們包括銅，鉛，銀等。

鋁、鉑、錫等它們的導磁率略大於單位，被稱為順磁性物質。

導磁率遠大於 1（以千為單位）的物質稱為鐵磁性物質。這些包括鎳、鈷、鋼、鐵等。所有類型的磁性和電磁設備以及各種電機的零件都是由這些物質及其合金製成的。

對通信技術具有實際意義的是稱為 permaloid 的特殊鐵鎳合金。