從物理磁現(xiàn)象的歷史演變看其應(yīng)用原理

黎佳宇

摘 要：電磁技術(shù)與社會(huì)發(fā)展作為高中物理的教材內(nèi)容，是我最為感興趣的章節(jié)，電磁波它就像我們一直生活在空氣中而眼睛卻看不見空氣一樣，充滿神秘又隨處可見。只有從物理磁現(xiàn)象的歷史演變才能更加清楚的了解現(xiàn)代社會(huì)電磁波的應(yīng)用原理。

關(guān)鍵詞：物理 磁現(xiàn)象 古代 應(yīng)用原理 電磁技術(shù)

1、古代的磁應(yīng)用

1.1 磁石的指向性及其應(yīng)用

我國古代先民很早就知道磁石能吸鐵，而不能吸金、銀、銅等其它金屬，同時(shí)《淮南子》中也有記載：“慈石能吸鐵，及其于銅則不通矣?！痹缙诘乃灸匣蛘哒f指向的磁性工具是放在標(biāo)有方位的銅盤上的，司南由磁石制成，比較笨重，與銅盤的摩擦力比較大，使用起來不方便，指向的效果也不好，為此，人們又開始探索性能更好、更穩(wěn)定、攜帶更方便的指向工具。人們通過探索發(fā)現(xiàn)改進(jìn)放置的方法得知，用人造磁體取代天然磁體會(huì)更好，其做法是：取一鐵片，通過高溫加熱至遍體通紅，然后沿南北方向迅速放入水中，冷卻過后的鐵片就具有了磁性。通過物理學(xué)習(xí)，我們知道這種方法是符合物理規(guī)律的，高溫加熱，不管其有無磁性，均可讓它去磁，使鐵片內(nèi)部磁疇激活，處于無序狀態(tài)，然后在地磁場的作用下有序排列，最后用迅速冷卻的方法使有序的磁疇排列固定，鐵片就被地磁場磁化了，但是，這種方法獲得的磁性卻很弱。

1.2 靜電現(xiàn)象與電磁應(yīng)用

西晉張華《博物志》中寫道：“今人梳頭，脫著衣時(shí)，有隨梳、解結(jié)有光者，亦有詫聲。”意思是：梳頭時(shí)頭發(fā)‘隨梳是因?yàn)槟Σ梁笫嶙优c頭發(fā)帶有異種電荷，而異種電荷相互吸引；‘解結(jié)是因?yàn)轭^發(fā)因摩擦后帶有同種電荷，同種電荷相互排斥；‘有光則是由于摩擦使物體帶有大量靜電形成高壓而產(chǎn)生的放電現(xiàn)象。另外唐代段成式在《西陽雜俎續(xù)集卷八》中這樣寫道“貓黑者，暗中逆循其毛，即若火星?！边@更清楚的描述了摩擦起電現(xiàn)象。另外，在我學(xué)習(xí)語文的《水經(jīng)注》一文中，提到了秦始皇為了防備刺客行刺，曾用磁石建筑阿房宮的北閥門，以阻止身帶刀劍的刺客入內(nèi)。此外，南北朝梁代的陶弘景在《名醫(yī)別錄》中提出了磁力測量的方法，他指出：優(yōu)良磁石出產(chǎn)在南方，磁性很強(qiáng)，能吸引三、四根鐵針，使幾根針首尾相連掛在磁石上，磁性更強(qiáng)的磁石，能吸引十多根鐵針，甚至能吸住一、二斤刀器。

除此之外，我通過翻閱書籍得知有晉曹洪記載，可用棗核大的磁石吸出小兒誤食的小鐵針，磁化后的水還可以治療一些疾病，這在今天也是重要的保健用品。

1.3 古代人工磁化材料技術(shù)

北宋的曾公亮在《武經(jīng)總要》中詳盡地記載了在地磁場中磁化鐵片的方法：“以薄鐵片剪裁長二寸闊五分，首尾銳如魚形，置炭火中燒之，候通赤，以鐵鈴魚首出火，以尾正對(duì)子位，蘸水盆中，沒尾數(shù)分則止，以密器收藏?！?，其施工步驟為將燒紅的鐵片作淬火處理，冷卻時(shí)順著地磁場的南北方向，使鐵片中磁疇排列有方向性，特別強(qiáng)調(diào)淬火時(shí)，只使其尾沒水分，以使整塊鐵片在水中形成一傾斜方向。通過現(xiàn)今我們的物理知識(shí)來看，其實(shí)質(zhì)上是利用地磁傾角，使鐵片與地磁場方向更接近，從而更有效地得到地磁場的磁化。

2、 現(xiàn)代社會(huì)電磁波的應(yīng)用

2.1 校園一卡通

校園一卡通對(duì)于我們學(xué)生來說，是最為熟悉與常見的，其實(shí)它的結(jié)構(gòu)并不是十分復(fù)雜，通過物理知識(shí)來解釋它的原理，實(shí)質(zhì)上是以射頻識(shí)別技術(shù)為核心的非接觸式IC卡。物理老師告訴我，卡內(nèi)主體其實(shí)就是一個(gè)集成電路芯片和一個(gè)感應(yīng)線圈，但是其配套的讀卡器結(jié)構(gòu)就復(fù)雜多了。讀卡器隨時(shí)都在發(fā)著頻率和LC振蕩器固有頻率相同的脈沖，當(dāng)卡靠近時(shí)，產(chǎn)生電磁激勵(lì)，LC振蕩器隨之產(chǎn)生共振，以此導(dǎo)通芯片工作，讀寫數(shù)據(jù)，而這一切只發(fā)生在短短的毫秒之間。另外，我剛開始的時(shí)候會(huì)有不同的一卡通是怎么區(qū)別開來的？以及為什么卡丟了你的錢不會(huì)少呢？這樣類似的問題。后來通過向老師請(qǐng)教，才知道這兩個(gè)問題有一個(gè)共同的答案，那就是IC卡里面只含有身份信息，與身份信息相對(duì)應(yīng)的財(cái)務(wù)信息只在電腦終端上有，所以每個(gè)人的一卡通都是區(qū)別開來的，以此我們卡丟了以后去補(bǔ)辦，還是能恢復(fù)原有的錢。

2.2 電磁輻射的應(yīng)用

廣播電視發(fā)送設(shè)備主要組成部分是發(fā)射機(jī)和發(fā)射天線，其物理基本原理是用將傳送的信號(hào)經(jīng)調(diào)制器去控制，并通過對(duì)高頻振蕩器產(chǎn)生的高頻電流放大到一定電頻，送到天線上，從而以電磁波的形式輻射出去。另外，高壓電力系統(tǒng)則主要通過高壓輸變電工程影響環(huán)境，其具有電場、磁場和電暈三種電磁場特性。同時(shí)高壓電力系統(tǒng)的物理電磁污染，主要表現(xiàn)在由電暈放電和絕緣子放電引起的無線電干擾，以及熱效應(yīng)、非熱效應(yīng)兩種生物學(xué)效應(yīng)。

2.3 電磁凈化

影響金屬質(zhì)量的主要原因之一就是含有過多的雜質(zhì)，如果能在金屬材料鑄造時(shí)盡可能的去除雜質(zhì)，就可以提高它的綜合性能。不知道大家有沒有發(fā)現(xiàn)，母親的金戒指會(huì)在一段時(shí)間后拿去金屬店進(jìn)行清洗，我以前也自己偷偷的嘗試用水洗凈，但總也洗不干凈，后來通過物理課程才知道，液態(tài)金屬在電磁力的作用下能夠進(jìn)行有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)，在這種運(yùn)動(dòng)的情況下就可以分離其中的雜質(zhì)。到金屬店后，負(fù)責(zé)進(jìn)行清洗的工作人員告訴我，其實(shí)他就是根據(jù)這一原理，通過把液態(tài)金屬盛裝在陶瓷管當(dāng)中，然后將其放在磁場里，這時(shí)會(huì)在金屬中生出頻率和交變磁場一致的渦流，而渦流與感生磁場在相互作用下，會(huì)產(chǎn)生指向軸心的電磁力，加上由于含在其中的雜質(zhì)的導(dǎo)電率相對(duì)于金屬液體來說要小很多，因此戒指里的雜質(zhì)就可以在電磁壓力的作用下，順著電磁力方向的反方向運(yùn)動(dòng)，最終落在陶瓷管壁上而被去除。

3 、總結(jié)

綜合上述，通過對(duì)我國古代與現(xiàn)代電磁波的發(fā)現(xiàn)與運(yùn)用進(jìn)行簡述，我們能用現(xiàn)在所學(xué)的物理知識(shí)來解釋其現(xiàn)象，并能從中聯(lián)系生活實(shí)際，找到學(xué)習(xí)物理的興趣，從而提高我們對(duì)物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，以及對(duì)其原理更深層次的理解。

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