生活中的磁性之我見

來(lái)永康

摘 要：現(xiàn)代社會(huì)中，人們對(duì)于磁并不會(huì)感到陌生，自從人類發(fā)現(xiàn)磁現(xiàn)象，便對(duì)磁展開了開發(fā)與利用，使其更好地為我們的生活生產(chǎn)服務(wù)。科學(xué)研究表明，所有物質(zhì)都具備磁性，區(qū)別在于磁性強(qiáng)弱不同，所以從某種意義上來(lái)看，我們生活便是處在一個(gè)磁性世界，對(duì)于磁的應(yīng)用更是無(wú)處不在。鑒于此，文章將首先對(duì)磁性知識(shí)進(jìn)行概述，并且結(jié)合自身學(xué)習(xí)所得以及翻閱資料獲悉，對(duì)我們生活中的磁性現(xiàn)象與具體應(yīng)用展開分析。

關(guān)鍵詞：生活;磁性;現(xiàn)象;應(yīng)用

中圖分類號(hào)：F239 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）04-0237-02

0 前言

磁性是物質(zhì)的基本屬性，主要是在物質(zhì)能夠激發(fā)磁場(chǎng)，并且會(huì)在外磁場(chǎng)作用下受到力的作用。實(shí)際上，我們生活中的任何物質(zhì)都具備磁性，區(qū)別在于有強(qiáng)弱之分，一切具備磁性的物體都可被稱之為磁體。不同的磁體以不同的形式存在于我們的生活當(dāng)中，小到分子、原子，大到地球、天體等等，在我們生活中的磁場(chǎng)既看不到也摸不著，但磁性卻真真切切地存在于我們生活的每一處角落。

1 物質(zhì)磁性分類

1.1 抗磁性

任何物質(zhì)都具備抗磁性，這一特性屬于物質(zhì)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)電子在外磁場(chǎng)作用下所表現(xiàn)出的特定性質(zhì)。結(jié)合磁化率與溫度之間的關(guān)系，可將抗磁性分為經(jīng)典與反常兩種，其中經(jīng)典抗磁性的磁化率并不會(huì)因?yàn)闇囟然虼艌?chǎng)的改變而改變，而反?？勾判杂捎谑且?yàn)閷?dǎo)電電子受到周期性晶格場(chǎng)作用所引起，因此其磁化率會(huì)跟隨溫度與磁場(chǎng)有所變化[1]。從本質(zhì)上來(lái)看，真正的抗磁性物質(zhì)為無(wú)原子固有磁矩的物質(zhì)。

1.2 順磁性

在呈現(xiàn)出順磁性的物質(zhì)當(dāng)中，原子或是分子一定具備穩(wěn)固的固有磁矩。任何順磁性物質(zhì)，在外界磁場(chǎng)為零時(shí)，會(huì)因?yàn)闊徇\(yùn)動(dòng)作用的存在，其原子磁矩取向都會(huì)在雜亂無(wú)章的，不會(huì)呈現(xiàn)出磁性;而當(dāng)外界磁場(chǎng)不等于零時(shí)，其原子磁矩取向一定呈現(xiàn)與外界出廠相同的方向，此時(shí)便有可能體現(xiàn)出弱磁性。

1.3 鐵磁性

鐵磁性主要是由鐵磁體內(nèi)部相鄰原子電子間的靜電交換作用所引起，從本質(zhì)上來(lái)看屬于一種典型的交換耦合作用，在這一作用之下，整個(gè)鐵磁體內(nèi)部會(huì)逐漸形成磁疇。此外，鐵磁體還具備居里溫度這一特征，也即是當(dāng)外部溫度小于這一溫度時(shí)，磁疇內(nèi)部的原子磁矩磁化方向便會(huì)呈平行排列組合，具有極強(qiáng)的磁性且自發(fā)磁化;而當(dāng)溫度超過(guò)這一溫度時(shí)，磁疇內(nèi)部原子磁矩磁化方向則雜亂無(wú)序，自發(fā)磁化也就消失[2]。一般情況下，鐵磁體物質(zhì)不會(huì)顯現(xiàn)磁性，主要是因?yàn)橥饨鐭o(wú)磁場(chǎng)作用，內(nèi)部磁疇即便出現(xiàn)自發(fā)磁化，但每個(gè)磁疇磁化方向均雜亂呈現(xiàn)，所以磁性會(huì)相互抵消。上述所言鐵磁體中所具備的性質(zhì)，我們均可稱之為鐵磁性。

2 現(xiàn)實(shí)生活中的磁性現(xiàn)象與應(yīng)用

一說(shuō)到磁，大多數(shù)人潛意識(shí)中會(huì)覺(jué)得虛無(wú)縹緲，在印象中好像只有磁鐵、指南針與磁有關(guān)系。時(shí)至今日，在我們生活中對(duì)于磁有了大量應(yīng)用，比如錄音機(jī)便是利用磁錄音帶實(shí)現(xiàn)錄音功能的，也使得人們對(duì)磁的概念認(rèn)識(shí)有所提高。然而，依舊有許多人將其他物質(zhì)認(rèn)定為無(wú)磁性，認(rèn)為磁非常少見。實(shí)際上在大量的科學(xué)研究中已經(jīng)表明，在我們的生活中磁性現(xiàn)象與應(yīng)用無(wú)處不在，從微觀世界到宏觀世界都蘊(yùn)含著豐富的磁性現(xiàn)象。文章將結(jié)合我們的現(xiàn)實(shí)生活，對(duì)其中的磁性現(xiàn)象與應(yīng)用展開分析。

2.1 磁化水在生活中的應(yīng)用

所謂磁化水，指的是被磁場(chǎng)磁化了的水，具體來(lái)講即是施加普通水一定流速，沿著與磁力線相垂直的方向去通過(guò)一定強(qiáng)度的磁場(chǎng)，此時(shí)普通水便會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榇呕?。而磁化水有著非常神奇的功效，在我們生活中的工業(yè)、農(nóng)業(yè)及醫(yī)學(xué)等不同領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用。在工業(yè)領(lǐng)域，早期人們主要利用磁化水去處理鍋爐水垢，而發(fā)展到現(xiàn)在，磁化水已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各類高溫爐的冷卻系統(tǒng)當(dāng)中，大幅提升了冷卻效果。此外，也有很多化工廠利用磁化水去加速化學(xué)反應(yīng)速度，在產(chǎn)量提升方面效果明顯。同時(shí)建筑行業(yè)利用磁化水進(jìn)行混凝土攪拌，能夠提升其強(qiáng)度，都能夠直接在經(jīng)濟(jì)效益方面體現(xiàn)出來(lái);在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，應(yīng)用磁化水浸種，能夠提高種子的發(fā)芽率，并且發(fā)芽幼苗品性良好，具有莖粗、根系發(fā)達(dá)等特點(diǎn)。應(yīng)用磁化水進(jìn)行灌溉，能夠加速有機(jī)肥分解，促進(jìn)農(nóng)作物吸收。應(yīng)用磁化水喂養(yǎng)畜禽，能夠降低畜禽的發(fā)病率，加速畜禽健康生長(zhǎng);在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，應(yīng)用磁化水能夠?qū)⒍喾N細(xì)菌病毒進(jìn)行清殺，對(duì)多種疾病都有良好的治療效果，比如在治療各類結(jié)石癥狀（膽結(jié)石、腎結(jié)石等等）、高血壓、糖尿病等都有實(shí)效，而對(duì)于長(zhǎng)期屬于亞健康狀態(tài)的現(xiàn)代人而言，多應(yīng)用磁化水同樣可起到防病健身的作用;在日常生活當(dāng)中，我們應(yīng)用磁化過(guò)后的洗衣溶液清洗衣物，會(huì)洗得更加干凈，即便是單純用磁化水清洗衣物，同樣能夠取得不錯(cuò)的清洗效果。

究其原因在于水經(jīng)過(guò)磁化之后，其性質(zhì)會(huì)發(fā)生一定的物化變化，由原來(lái)的13-18個(gè)大分子團(tuán)轉(zhuǎn)變?yōu)?-6個(gè)小分子團(tuán)，其穿透力、溶解度以及表面張力都得到進(jìn)一步加強(qiáng)，尤其是水中的CaCO3和MgCO3在蒸煮過(guò)程中會(huì)分解出Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2，由于質(zhì)地松軟，所以難以在壁上堆積，從除垢效果非常好。

2.2 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的磁性應(yīng)用

早在明朝我國(guó)古代醫(yī)學(xué)家李時(shí)珍便在《本草綱目》中記載了磁石的臨床醫(yī)療功效，時(shí)至清朝同樣有醫(yī)書講明，磁石是治療眼病最為有效的方法。而在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，核磁共振正是利用了磁性現(xiàn)象，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)人體異常組織的診斷，進(jìn)而判定疾病所在及成因。具體來(lái)講，核磁共振成像技術(shù)的主要原理在于：原子核攜帶正電且做自由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且自旋軸的排列無(wú)規(guī)律可循，將其放置在外部磁場(chǎng)當(dāng)中，能夠使其由無(wú)序轉(zhuǎn)向?yàn)橛行?，自旋系統(tǒng)的磁化矢量會(huì)從零開始增長(zhǎng)，直到系統(tǒng)趨于平衡，磁化程度便能達(dá)到穩(wěn)定值[3]。倘若此時(shí)原子核自旋系統(tǒng)受到外力作用，比如特定頻率的射頻對(duì)原子核進(jìn)行激發(fā)，便會(huì)引發(fā)共振效應(yīng)。待射頻脈沖停止后，自旋系統(tǒng)中被激化的原子核無(wú)法維持此狀態(tài)，便會(huì)恢復(fù)到原來(lái)的磁場(chǎng)排布狀態(tài)，并且有一定能量釋放出來(lái)，形成射電信號(hào)，將這些信號(hào)檢測(cè)出來(lái)且實(shí)行空間辨別，便可得到運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的原子核分布圖像。核磁共振的特點(diǎn)便在于流動(dòng)液體不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)，也被稱作為流動(dòng)空白效應(yīng)，所以由于血管屬于灰白色管狀結(jié)構(gòu)，所以在圖像中呈現(xiàn)出來(lái)的血液便為無(wú)信號(hào)的黑色，如此一來(lái)血管與軟組織能夠清晰分開。此外，脊髓周圍包圍著腦脊液，而腦脊液為黑色呈現(xiàn)，同時(shí)白色硬膜作為脂肪襯托，能夠讓脊髓以白色的強(qiáng)信號(hào)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出來(lái)。

現(xiàn)如今，核磁共振在醫(yī)療領(lǐng)域中已經(jīng)在全身系統(tǒng)的成像診斷中有著廣泛應(yīng)用，實(shí)踐表明效果最好的為顱腦、脊髓、心臟大血管、關(guān)節(jié)骨骼、軟組織等等，尤其是對(duì)心血管疾病的診療，不僅能夠?qū)Ω髑皇?、血管及瓣膜進(jìn)行細(xì)致觀察，還能作心室分析，給出常規(guī)性診斷。由于核磁共振影像有著較高的空間分辨率，能夠清晰顯示心臟及病變?nèi)置婷玻瑢?duì)病變與周邊結(jié)構(gòu)的關(guān)系一目了然，所以相較于X線成像、CT檢查等手段要更加先進(jìn)。

除此之外，醫(yī)療領(lǐng)域的磁性應(yīng)用不僅可用作診斷，還能夠輔助治療疾病。其中，磁石作為我國(guó)古老中醫(yī)中的藥材，同時(shí)磁場(chǎng)與人體內(nèi)部經(jīng)絡(luò)存在相互作用，可用磁療手段去治療多種疾病，現(xiàn)在市面上已經(jīng)出現(xiàn)了磁療枕、磁療腰帶等產(chǎn)品。

2.3 勘探領(lǐng)域中的磁性應(yīng)用

地球磁場(chǎng)的變化能夠被用來(lái)進(jìn)行礦床的勘探工作，其原理主要基于所有物質(zhì)均具備磁性這一特點(diǎn)，倘若這些礦石聚集在一起形成礦床，一定會(huì)對(duì)周邊地域的地磁場(chǎng)造成干擾，從而導(dǎo)致存在異常現(xiàn)象。結(jié)合這一點(diǎn)推斷，我們可通過(guò)對(duì)陸地、海洋等大范圍進(jìn)行磁性測(cè)量，進(jìn)而獲取地磁圖，圈定地磁圖中磁場(chǎng)異常區(qū)域展開針對(duì)性勘探，便能夠大大提高礦床發(fā)現(xiàn)概率。同時(shí)，由于年代不同的地質(zhì)巖石，其磁性也存在強(qiáng)弱之分，所以我們可結(jié)合巖石磁性去判斷地質(zhì)年份與地殼變化。當(dāng)然，許多礦產(chǎn)資源均具備共生性，也即是多種礦物質(zhì)混合一體，其具備的磁性也各不相同，那么針對(duì)于此人們開發(fā)出來(lái)磁選機(jī)設(shè)備。該設(shè)備主要是利用成分不同的礦物質(zhì)的不同磁性，利用磁鐵對(duì)其進(jìn)行吸引，便能夠區(qū)分出不同磁性的礦物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)度的磁性選礦。

從實(shí)際勘探選礦工作情況來(lái)看，在大量的造巖礦物中，具備強(qiáng)磁性的礦物質(zhì)只有磁鐵礦、鈦磁鐵礦、磁黃鐵礦以及磁赤鐵礦等少部分，所以一般的巖礦石的磁性都會(huì)表現(xiàn)得較弱，這都取決于上述礦物的具體含量。結(jié)合測(cè)定情況來(lái)看，單從磁化率進(jìn)行比較，沉積巖要比巖漿巖、變質(zhì)巖更低，其中巖漿巖中基性與超基性巖的磁性表現(xiàn)最強(qiáng)，而酸性巖則磁性表現(xiàn)較弱。變質(zhì)巖的磁性強(qiáng)弱主要取決與原巖成分及變質(zhì)中的化學(xué)變化，倘若原巖為花崗巖等，那么會(huì)表現(xiàn)為無(wú)磁性;倘若原巖為基性巖，那么變質(zhì)后的巖石會(huì)呈現(xiàn)一定中等磁性。

2.4 軍事領(lǐng)域中的磁性應(yīng)用

在軍事領(lǐng)域中同樣應(yīng)用了大量磁性材料，比如普通型的水雷或是地雷，唯有在接觸目標(biāo)的瞬間爆炸，所以可控制性并不靠，但如果將磁性傳感器設(shè)置在水雷或地雷上，那么由鋼鐵鍛造的坦克車、軍艦等在接近時(shí)便能夠探測(cè)到周邊磁場(chǎng)的變化，無(wú)需與目標(biāo)直接接觸便會(huì)爆炸，從而具備更高的殺傷力。

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，奪得制空權(quán)便等于取得了勝利的一半，然而戰(zhàn)斗機(jī)在飛行過(guò)程中極易被敵方雷達(dá)偵測(cè)到，給自身帶來(lái)極大危險(xiǎn)。因此，為了躲避掉雷達(dá)監(jiān)測(cè)，可在戰(zhàn)斗機(jī)在表面涂上一層特殊的磁性材料——吸波材料，這種材料能夠?qū)⒗走_(dá)所發(fā)出的電磁波吸收掉，進(jìn)而降低雷達(dá)電磁波的反射，那么敵方雷達(dá)沒(méi)有探測(cè)到回送的雷達(dá)回波，便無(wú)法偵測(cè)到飛機(jī)，這便是我們常聽說(shuō)的“隱形飛機(jī)”。這種隱形技術(shù)是現(xiàn)階段國(guó)際軍事科研領(lǐng)域的必爭(zhēng)之地，目前最為先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用為美國(guó)的F117隱形戰(zhàn)斗機(jī)。

此外，美國(guó)新型武器庫(kù)中，“電磁武器”處在研發(fā)階段，我們所熟知的傳統(tǒng)火炮主要利用的是彈藥爆炸中所產(chǎn)生的瞬間膨脹力去推動(dòng)炮彈發(fā)生，進(jìn)而推出炮膛。但這種新型的電磁炮則是將炮彈放置在螺線管當(dāng)中，通過(guò)接通電源，利用螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)形成的巨大推動(dòng)力去發(fā)射炮彈。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著科學(xué)家的不斷努力，在對(duì)物質(zhì)磁性的研究方面取得了極大進(jìn)展，在各行各業(yè)中磁性都已得到廣泛應(yīng)用，這對(duì)于人們?nèi)粘Ｉ钏降奶嵘?，社?huì)時(shí)代的發(fā)展進(jìn)步而言有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。然而，相較于電學(xué)、光學(xué)與力學(xué)而言，磁學(xué)在物理學(xué)中的地位還有很大提升空間，不僅當(dāng)前所掌握的磁性理論遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀與應(yīng)用需求，并且許多實(shí)驗(yàn)結(jié)果都無(wú)法利用現(xiàn)有理論模型進(jìn)行解釋。當(dāng)然，作為一名學(xué)子，我認(rèn)為在不久的將來(lái)，磁學(xué)將會(huì)受到更多人的關(guān)注，在我們生活中也會(huì)得到更為廣泛的應(yīng)用發(fā)展。

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