隔空吸物——神奇的磁性

課間時候，小軍開始給前排后座的同學玩起了“魔術”，只見課桌上的鋼筆自己移動，這讓同學們極為驚訝，不知道小軍葫蘆里賣的什么藥，紛紛問：“什么情況，鋼筆還能自己動？”

“神奇吧，告訴你們，這叫隔空吸物。”小軍得意地說。

“你是怎么做到的啊，別賣關子了。”

小軍這才拿起放在課桌底下的大磁鐵石，說：“看見了嗎？秘密在這兒。”說完哈哈大笑。

“哦，原來是吸鐵石啊，可是吸鐵石隔著課桌也能吸住東西嗎？”

“當然了，這么大的吸鐵石，就隔著一層木頭，自然能吸起鋼筆了。”

這里，小軍為同學們演示的“隔空吸物”，主要是磁鐵的功勞。磁鐵通過磁場將鐵塊磁化，微觀表現為使原子中電子繞核運動的方向從某個方向上看是相同的順時針或逆時針，此時鐵塊也產生了磁場，并與磁鐵作用，產生了吸鐵石隔物吸鐵的現象。

電磁鐵的磁性是通過磁場作用于其他鐵磁物質的，磁場能穿過一般的物體，例如紙張、棉布等，就是說電磁鐵隔著一些物體仍然能夠吸引鋼鐵。

磁鐵的成分是鐵、鈷、鎳等原子，其原子的內部結構比較特殊，本身就具有磁矩。磁鐵能夠產生磁場，具有吸引鐵磁性物質如鐵、鎳、鈷等金屬的特性。

磁鐵種類，形狀類磁鐵，方塊磁鐵、瓦形磁鐵、異形磁鐵、圓柱形磁鐵、圓環磁鐵、圓片磁鐵、磁棒磁鐵、磁力架磁鐵；屬性類磁鐵，釤鈷磁體、釹鐵硼磁鐵（強力磁鐵）、鐵氧體磁鐵、鋁鎳鈷磁鐵、鐵鉻鈷磁鐵；行業類磁鐵，磁性組件、電機磁鐵、橡膠磁鐵、塑磁等種類。

磁鐵分永久磁鐵與軟磁，永久磁鐵是加上強磁，使磁性物質的自旋與電子角動量成固定方向排列，軟磁則是加上電（也是一種加上磁力的方法）。等電流去掉，軟鐵會慢慢失去磁性。

將條形磁鐵的中點用細線懸掛起來，靜止的時候，它的兩端會各指向地球南方和北方，指向北方的一端稱為北極或N極，指向南方的一端為南極或S極。

其實，磁鐵不是人發明的，而是天然的磁鐵礦。古希臘人和中國人發現自然界中有種天然磁化的石頭，稱其為“吸鐵石”。這種石頭可以魔術般的吸起小塊的鐵片，而且在隨意擺動后總是指向同一方向。早期的航海者把這種磁鐵作為其最早的指南針在海上來辨別方向。最早發現及使用磁鐵的應該是中國人，也就是利用磁鐵制作“指南針”，是中國四大發明之一。

經過千百年的發展，今天磁鐵已成為我們生活中的強力材料。通過合成不同材料的合金可以達到與吸鐵石相同的效果，而且還可以提高磁力。在18世紀就出現了人造的磁鐵，但制造更強磁性材料的過程卻十分緩慢，直到20世紀20年代制造出鋁鎳鈷（Alnico）。隨后，20世紀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，磁學科技得到了飛速發展，強磁材料也使得元件更加小型化。

1822年，法國物理學家阿拉戈和呂薩克發現，當電流通過其中有鐵塊的繞線時，它能使繞線中的鐵塊磁化。這實際上是電磁鐵原理的最初發現。1823年，斯特金也做了一次類似的實驗：他在一根并非是磁鐵棒的U型鐵棒上繞了18圈銅裸線，當銅線與伏打電池接通時，繞在U型鐵棒上的銅線圈即產生了密集的磁場，這樣就使U型鐵棒變成了一塊“電磁鐵”。這種電磁鐵上的磁能要比永磁能大好幾倍，它能吸起比它重20倍的鐵塊，而當電源切斷后，U型鐵棒就什么鐵塊也吸不住，重新成為一根普通的鐵棒。斯特金的電磁鐵發明，使人們看到了把電能轉化為磁能的光明前景，這一發明很快在英國、美國以及西歐一些沿海國家傳播開來。1829年，美國電學家亨利對斯特金電磁鐵裝置進行了一些革新，絕緣導線代替裸銅導線，因此不必擔心被銅導線過分靠近而短路。由于導線有了絕緣層，就可以將它們一圈圈地緊緊地繞在一起，由于線圈越密集，產生的磁場就越強，這樣就大大提高了把電能轉化為磁能的能力。到了1831年，亨利試制出了一塊更新的電磁鐵，雖然它的體積并不大，但它能吸起1噸重的鐵塊。電磁鐵的發明也使發電機的功率得到了很大的提高。

物理知識小鏈接

如果將地球想象成一塊大磁鐵，則地球的地磁北極是指南極，地磁南極則是指北極。磁鐵與磁鐵之間，同名磁極相排斥、異名磁極相吸引。所以，指南針與南極相排斥，指北針與北極相排斥，而指南針與指北針則相吸引。