磁铁原理

发布时间:2022-05-02 / 作者:清心寡欲

磁铁的原理是什么?不知道的小朋友们,我们来看看小编今天的分享吧!

磁铁原理:

磁铁的成分是铁、钴、镍和其他原子。它的原子内部结构相对特殊,它本身也有磁矩。磁铁可以产生磁场,并具有吸引铁磁性材料(如铁、镍、钴和其他金属)的特性。

磁铁两端具有强磁性的区域称为磁极,一端称为北极(N极),一端称为南极(S极)。实验表明,同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。

磁铁原理的应用:

在传统工业中的应用

在谈到磁性材料的磁源、电磁感应和磁性器件时,我们提到了一些磁性材料的实际应用。事实上,磁性材料广泛应用于传统工业的各个方面。

例如,如果没有磁性材料,电气化就成为不可能,因为发电要用到发电机、输电要用到变压器、电力机械要用到电动机、电话机、收音机和电视机中要用到扬声器。众多仪器仪表都要用到磁钢线圈结构。这些都已经在讲述其它内容时说到了。

磁铁在医学的应用

邮鸽爱好者知道,当鸽子被放在几百公里外时,它们会自动回家。为什么鸽子有这么好的家庭技能?起初鸽子对地球磁场非常敏感。他们可以利用地球磁场的变化找到自己的家。如果一块磁铁连在鸽子头上,鸽子就丢了。当鸽子飞越无线电发射塔时,它们也会被强烈的电磁干扰弄糊涂。在医学上,核磁共振可以诊断异常人体组织并评估疾病。这就是众所周知的核磁共振成像技术。它的基本原理是:原子核带正电荷并旋转。一般来说,核自旋轴的排列是不规则的,但当置于外磁场中时,核自旋的空间方向会从无序变为有序。自旋系统的磁化矢量从零开始逐渐增大。当系统达到平衡时,磁化强度达到稳定值。当核磁系统暴露于外部效应时,例如原子核在一定频率下的射频激发,就会产生共振效应。高频脉冲停止后,被自旋系统强化的原子核无法维持这种状态。它在磁场中恢复到原来的排列状态,并发出微弱的能量,成为无线电信号。当检测到这些信号并进行空间分辨时,可以获得运动中原子核的分布图像。核磁共振的特点是流动的液体不会产生信号,这被称为流动效应或流动空白效应。因此,血管是灰白色的管状结构,而没有信号的血液是黑色的。这使得血管很容易与软组织分离。正常脊髓被黑色脑脊液包围,脑脊液中有白色硬脑膜,硬脑膜由脂肪沉积,因此脊髓具有白色的强信号结构。MRI被用于全身各系统的影像诊断。效果最好的是大脑、脊髓、心脏、大血管、关节骨、软组织和盆腔。在心血管疾病中,它不仅可以观察心室、大血管和瓣膜的解剖变化,还可以进行心室分析、定性和半定量诊断。它可以制作具有高空间分辨率的多个断层图像,显示心脏和病变的整体图像及其与周围结构的关系。它优于其他X线、二维超声、放射性核素和CT。磁性不仅可以诊断,而且有助于治疗疾病。磁铁是一种传统中药。人们利用血液中各种成分的磁性差异来分离红细胞和白细胞。此外,磁场与人体经络的相互作用可以实现磁疗,在多种疾病的治疗中具有独特的作用。已应用于磁疗枕、磁疗带等。磁铁除铁器可以去除面粉中可能存在的铁屑,磁化水可以防止锅炉沉积物,磁化种子可以在一定程度上增加植物产量。

天文等领域的磁应用

我们已经知道地球是一块巨大的磁铁。它们与地质条件有什么联系?宇宙中的磁场呢?

至少在照片中我们看到了灿烂的北极光。中国自古以来就在记录北极光。北极光实际上是太阳风中的粒子与地磁场相互作用的结果。太阳风是由太阳发出的高能带电粒子流。当它们到达地球时,它们与地磁场相互作用,就像磁场中的电流迫使导线移动,导致这些粒子移动并聚集到南极和北极,并与地球高空的稀有气体碰撞。这会激发气体分子并发光。

太阳黑子是太阳中磁场活动非常强烈的区域。太阳黑子的爆发将对我们的生活产生影响,比如无线电通讯暂时中断。因此,研究太阳黑子对我们来说非常重要。

地磁的变化可以用来调查矿床。由于所有物质都有强磁性或弱磁性,当它们聚集形成沉积物时,不可避免地会破坏附近的地磁场,使地磁场异常。在这一点之后,可以在陆地、海洋或空中测量地球的地磁,并获得地磁图。地磁图上磁场异常的区域可以进行分析和进一步勘探,通常可以发现未知的矿床或特殊的地质构造。

不同地质时代的岩石通常具有不同的磁性。因此,可以借助岩石磁学来评估地质年龄的变化和地壳变化。

许多矿产资源是共生的,即几种矿物相互混合并具有不同的磁性。利用这一特性,人们开发了磁选机,利用不同成分矿物的不同磁性和磁性强度,用磁铁吸引这些物质,从而使它们的吸引力不同。因此,这些矿物可以与不同的磁性物质混合,分离出来,以实现磁性效益。

军事领域的磁应用

磁性材料也广泛应用于军事领域。例如,普通地雷或地雷只有接触目标才能爆炸,因此其功能受到限制。由于坦克或军舰是钢制的,当它们靠近(不接触目标)时,磁性传感器安装在地雷或水雷上,传感器可以检测磁场的变化,导致地雷或水雷爆炸,提高杀伤能力。

在现代战争中,制空权是取胜的关键之一。然而,飞机在飞行过程中很容易被敌方雷达发现,这构成了极大的危险。为了避免监视敌方雷达,可以在飞机表面涂上一层特殊的磁性材料,吸收材料可以吸收雷达发射的电磁波,这样在电磁雷达波接触飞机后,只有少量电磁波被反射。因此,敌方雷达无法探测到雷达回波并找到飞机,从而达到伪装的目的。这是著名的隐形飞机。隐身技术是当今世界军事研究领域的一个热点。美国F117隐形战斗机是成功应用隐形技术的一个例子。

在美国的“星球大战”计划中,有一种新型武器“电磁武器”的研发。传统火炮利用弹药爆炸时立即膨胀产生的推力来快速加速弹药并将其推出膛外。电磁枪将外壳放入磁铁中,并激活磁铁。然后磁铁产生的磁场为外壳产生巨大的驱动力,并将外壳射出。这就是所谓的电磁枪。类似于电磁导弹。

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