磁鐵的成分是鐵、鈷、鎳等原子,其原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較特殊,本身就具有磁矩。磁鐵能夠產(chǎn)生磁場(chǎng),具有吸引鐵磁性物質(zhì)如鐵、鎳、鈷等金屬的特性。
磁鐵分磁鐵與軟磁,磁鐵是加上強(qiáng)磁,使磁性物質(zhì)的自旋與電子角動(dòng)量成固定方向排列,軟磁則是加上電。(也是一種加上磁力的方法)等電流去掉軟鐵會(huì)慢慢失去磁性。
經(jīng)過千的發(fā)展,今天磁鐵已成為我們生活中的強(qiáng)力材料。通過合成不同材料的合金可以達(dá)到與吸鐵石相同的效果,而且還可以提高磁力。在18世紀(jì)就出現(xiàn)了人造的磁鐵,但制造更強(qiáng)磁性材料的過程卻十分緩慢,直到20世紀(jì)20年代制造出鋁鎳鈷(Alnico)。隨后,20世紀(jì)50年代制造出了鐵氧體(Ferrite),70年代制造出稀土磁鐵[Rare Earth magnet,包括釹鐵硼(NdFeB)和釤鈷(SmCo)]。至此,磁學(xué)科技得到了飛速發(fā)展,強(qiáng)磁材料也使得元件更加小型化。
到了西漢,有一個(gè)名叫欒大的方士,他利用磁石的這個(gè)性質(zhì)做了兩個(gè)棋子般的東西,通過調(diào)整兩個(gè)棋子極性的相互位置,有時(shí)兩個(gè)棋子相互吸引,有時(shí)相互排斥。欒大稱其為“斗棋”。他把這個(gè)新奇的玩意獻(xiàn)給漢武帝,并當(dāng)場(chǎng)演示。漢武帝驚奇不已,龍心大悅,竟封欒大為“五利將軍”。欒大利用磁石的性質(zhì),制作了新奇的玩意蒙騙了漢武帝。
非性磁鐵加熱到一定的溫度會(huì)突然失去磁性,這是由于組成磁鐵的眾多“元磁體”之排列從有序到無序所引起的;失去磁性的磁鐵放入到磁場(chǎng)中,當(dāng)磁化強(qiáng)度達(dá)到某一數(shù)值,它又被磁化,“元磁體”之排列又從無序到有序。
磁鐵又名吸鐵石,是指在周圍和自身內(nèi)部存在磁場(chǎng)的物體或材質(zhì),分為天然和人造兩大類。人造磁鐵通常用金屬合金制成,具有強(qiáng)磁性。又可分作“性磁鐵”與“非性磁鐵”,即“硬磁”與“軟磁”。天然磁鐵主要成分:四氧化三鐵,化學(xué)式Fe3O4,常稱“磁性氧化鐵”。具有磁性的黑色晶體??梢钥闯墒茄趸瘉嗚F和氧化鐵組成的化合物。因在四氧化三鐵的晶體里存在著兩種不同價(jià)態(tài)的離子,其中三分之一是Fe2+,三分之二是Fe3+,是一種復(fù)雜的化合物。它不溶于水,也不能與水反應(yīng)。與酸反應(yīng),不溶于堿。主要用于制底漆和面漆,用于電子工業(yè)的磁性材料,也用于建筑工業(yè)的防銹劑。