磁的妙用

黃才發(fā)

揚聲器（喇叭）是怎么發(fā)出聲音的？指南針、 電磁起重機、磁懸浮列車如何工作的？核磁共振工作原理怎樣？飛機隱身功能怎么實現(xiàn)的？絢麗極光怎樣產(chǎn)生的？這些都跟磁有關(guān)。

能吸引鐵、鈷、鎳等金屬的性質(zhì)叫磁性。具有磁性的物體叫磁體。磁體一般分為硬（永）磁體（磁性保持較長或永久時間）和軟磁體（較短時間內(nèi)有磁性）兩大類。磁體、電流均能產(chǎn)生磁場。磁在生活中的作用很廣泛，磁性工具掛件、磁盤、磁帶、銀行卡、優(yōu)盤、手包磁扣、冰箱門磁條、音箱、電視、指南針、磁性文具盒、磁性黑板、磁性胸牌、磁懸浮列車、電磁爐、發(fā)電機、揚聲器、微波爐等都有磁在起作用。磁鐵有許多種類，按特性分，可分為釤鈷磁鐵、釹鐵硼磁鐵、鐵氧體磁芯磁鐵、鋁鎳鈷磁鐵、鐵鉻鈷磁鐵等，不同類型磁鐵用途不同。

磁體磁性最強的部分叫磁極，每個磁體有兩個磁極。能夠自由轉(zhuǎn)動的磁體，靜止時指南的磁極叫南極（S極），指北的磁極叫北極（N極）。異名磁極相互吸引，同名磁極相互排斥。我們賴以生存的地球會產(chǎn)生地磁場，把地球想象成大的條形磁鐵的話，地磁南極在地理北極附近，地磁北極在地理南極附近。

作為中國古代四大發(fā)明之一的指南針，古代叫司南，用于祭祀、軍事、占卜、看風水時確定方位。其主要部分是一根裝在軸上的磁針，磁針在地磁場作用下自由轉(zhuǎn)動，由于異名磁極相互吸引，使指南針指向南北方向，利用這一特性可以辨別方向，現(xiàn)今用于航海、航空、地質(zhì)工作、旅行及軍事等方面。地磁場對地球有保護作用，可屏障太陽風挾帶的帶電粒子。絢麗多彩的極光現(xiàn)象是來自地球磁層或太陽的高能帶電粒子流（太陽風） 進入地球磁場在地球南北兩極附近地區(qū)的高空，使高層大氣分子或原子激發(fā)（或電離）而產(chǎn)生的燦爛美麗的光輝。海龜、鯨魚、候鳥等遷徙動物能走南闖北，每年旅行幾千公里，中途經(jīng)過汪洋大海還能精確定位，也是借助地磁場等來辨別方向的。信鴿能從遙遠的地方飛回而不迷失方向，也是由于地磁場的幫助。地球上某些地區(qū)的巖石和礦物具有磁性，地磁場在埋藏礦物的區(qū)域會發(fā)生劇變，利用地磁異?？商綔y礦藏，尋找鐵、鎳、鉻、金及石油等地下資源。

揚聲器是種常用的電聲換能器件，在發(fā)聲的電子電氣設(shè)備中都能見到它。手機、電視機、音響、耳機等所有的發(fā)聲揚聲器，是把電信號轉(zhuǎn)換成聲信號的裝置，主要由固定的永久磁體、線圈和錐形紙盆構(gòu)成。當聲音以音頻電流的形式通過揚聲器中的線圈時，磁體產(chǎn)生的磁場對線圈產(chǎn)生力的作用，線圈因電流強弱的變化產(chǎn)生不同頻率的振動，帶動紙盆發(fā)出不同頻率和強弱的聲音，通過空氣傳播出去，讓我們聽到聲音。醫(yī)學檢查中常用的核磁共振，利用人體本身的磁場和儀器自身攜帶的磁性物質(zhì)相互作用，形成檢測顯影，幫助人們查看到病變原因。在其他醫(yī)療方式中，也有不少磁鐵的應用蹤跡，如針灸磁療、磁感檢測儀、磁療枕、磁療腰帶等。飛機在飛行過程中容易被敵方雷達偵測到，為了躲避監(jiān)測，可在飛機表面涂層特殊的磁性材料（吸波材料）以吸收雷達發(fā)射的電磁波，這樣只有少量電磁波在飛機表面發(fā)生反射，敵方雷達無法探測到回波，不能發(fā)現(xiàn)飛機，從而達到隱身目的。

電流通過導線時，在導線周圍產(chǎn)生磁場，利用這性質(zhì)制成了電磁鐵。電磁鐵是通電流來產(chǎn)生磁力的器件，屬非永久磁鐵，很容易地將其磁性啟動或消除。電磁鐵在實際中應用很多，如電磁繼電器、電磁起重機、磁懸浮列車、電子門鎖、智能通道匝、電磁流量計等，最直接的應用就是電磁起重機，主要部分是電磁鐵。接通電流，電磁鐵把鋼鐵物品牢牢吸住，吊運到指定地方，切斷電流，磁性消失，鋼鐵物品就放下來了，大型電磁起重機一次可以吊起幾噸鋼材。全自動洗衣機的進水、排水閥門，衛(wèi)生間里感應式?jīng)_水器閥門，也都是由電磁鐵控制的。作為現(xiàn)代高科技軌道交通工具的磁懸浮列車是通過電磁力實現(xiàn)列車與軌道間無接觸的電磁懸浮、導向和驅(qū)動系統(tǒng)的，常見兩種形式：一種利用磁鐵同性相斥原理設(shè)計，利用車上超導體電磁鐵形成的磁場與軌道上線圈形成的磁場間產(chǎn)生的相斥力，使車體懸浮運行;另一種利用磁鐵異性相吸原理設(shè)計。電磁鐵系列產(chǎn)品已廣泛用于航空航天、機械、冶金、造船、煤炭、礦山、電動工具、交通、起重運輸、家電、門鎖、紡織、醫(yī)療器材、健身器材、辦公設(shè)備等領(lǐng)域。

下面我們來做有關(guān)磁的小實驗

[器材]

椅墊、硬紙板、50厘米長中空銅管、50厘米長中空塑料管、磁鐵、釹鐵硼強磁鐵、5分硬幣（鋁鎂合金材質(zhì)）、5角硬幣（鋼芯鍍銅材質(zhì)）、1元硬幣（鋼芯鍍銅材質(zhì)）、塑料直尺、雙面膠、漆包線、銅線、手機支架、剪刀、保溫杯、銅鑰匙、塑料夾、5號干電池、7號干電池、指南針、水果罐

[磁性磁力磁場]

用磁鐵分別吸引5分硬幣、5角硬幣、1元硬幣、銅鑰匙、塑料夾，看能否吸引？感受兩磁鐵間的相互排斥力及吸引力。塑料直尺架在兩保溫杯上，直尺上放普通磁鐵，直尺下隔空吸引1元硬幣，看看能吸住幾個。

[轉(zhuǎn)動的線圈]

5號干電池負極粘上釹鐵硼磁鐵，銅線做成螺線形及方框形（底部近圓形），線圈一頭接電池正極，另一頭接觸磁鐵，發(fā)現(xiàn)線圈快速轉(zhuǎn)動起來。

[電生磁]

指南針靜止時在地磁場作用下指向南北方向，漆包線繞成130匝的環(huán)形線圈，指南針放入環(huán)形線圈正中央，漆包線兩端分別接通7號干電池正負極，發(fā)現(xiàn)指針轉(zhuǎn)動起來靜止在東西方向。

[比快慢]

把50厘米長銅管及塑料管并排固定在手機支架上，各5片釹鐵硼磁鐵從管口上方靜止釋放，發(fā)現(xiàn)磁鐵很快穿過塑料管落在下面椅墊紙板上，而銅管中磁鐵慢悠悠下來。