磁鐵的應用

1. 磁鐵的應用
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。
電磁鐵
在傳統工業中的應用
在講述磁性材料的磁性來源、電磁感應、磁性器件時，我們已經提到了有些磁性材料，的實際應用。
實際上，磁性材料已經在傳統工業的各個方面得到了廣泛應用。
例如，如果沒有磁性材料，電氣化就成為不可能，因為發電要用到發電機、輸電要用到變壓器、電力
機械要用到電動機、電話機、收音機和電視機中要用到揚聲器。眾多儀器儀表都要用到磁鋼線圈結構。這
些都已經在講述其它內容時說到了。
磁鐵在醫學的應用
信鴿愛好者都知道，如果把鴿子放飛到數百公里以外，它們還會自動歸巢。鴿子為什麼有這麼好的
認家本領呢？原來，鴿子對地球的磁場很敏感，它們可以利用地球磁場的變化找到自己的家。如果在鴿子
的頭部綁上一塊磁鐵，鴿子就會迷航。如果鴿子飛過無線電發射塔，強大的電磁波干擾也會使它們迷失方
向。
磁鐵
在醫學上，利用核磁共振可以診斷人體異常組織，判斷疾病，這就是我們比較熟悉的核磁共振成像
技術，其基本原理如下：原子核帶有正電，並進行自旋運動。通常情況下，原子核自旋軸的排列是無規律
的，但將其置於外加磁場中時，核自旋空間取向從無序向有序過渡。自旋系統的磁化矢量由零逐漸增長，
當系統達到平衡時，磁化強度達到穩定值。如果此時核自旋系統受到外界作用，如一定頻率的射頻激發原
子核即可引起共振效應。在射頻脈衝停止後，自旋系統已激化的原子核，不能維持這種狀態，將回復到磁
場中原來的排列狀態，同時釋放出微弱的能量，成為射電信號，把這許多信號檢出，並使之時進行空間分

2. 辨，就得到運動中原子核分佈圖像。核磁共振的特點是流動液體不產生信號稱為流動效應或流動空白效應。
因此血管是灰白色管狀結構，而血液為無信號的黑色。這樣使血管很容易軟組織分開。正常脊髓
磁鐵
周圍有腦脊液包圍，腦脊液為黑色的，並有白色的硬膜為脂肪所襯托，使脊髓顯示為白色的強信號
結構。核磁共振已應用於全身各系統的成像診斷。效果最佳的是顱腦，及其脊髓、心臟大血管、關節骨骼、
軟組織及盆腔等。對心血管疾病不但可以觀察各腔室、大血管及瓣膜的解剖變化，而 且可作心室分析，進
行定性及半定量的診斷，可作多個切面圖，空間分辨率高，顯示心臟及病變全貌，及其與周圍結構的關係，
優於其他 X 線成像、二維超聲、核素及 CT 檢查。磁不僅可以診斷，而且能夠幫助治療疾病。磁石是古老
中醫的一味藥材。人們利用血液中不同成分的磁性差別來分離紅細胞和白細胞。另外，磁場與人體經絡的
相互作用可以實現磁療，在治療多種疾病方面有獨到的作用，已經有磁療枕、磁療腰帶等應用。用磁鐵作
成的除鐵器可以去除麵粉等中可能存在的鐵末，磁化水可以防止鍋爐結垢，磁化種子可以在一定程度上使
農作物增產。
天文等領域的磁應用
我們已經知道，地球是一塊巨大的磁鐵，它和地質狀況有什麼聯繫？宇宙中的磁場又是如何的？
至少在圖片上我們都見過燦爛的北極光。中國自古代就有了北極光的記載。北極光實際上是太陽風
中的粒子和地磁場相互作用的結果。太陽風是由太陽發出的高能帶電粒子流。當它們到達地球時，與地磁
場發生相互作用，就好像帶電流的導線在磁場中受力一樣，使得這些粒子向南北極運動和聚集，並且和地
球高空的稀薄氣體相碰撞，結果使氣體分子受激發，從而發光。
太陽黑子是太陽上磁場活動非常劇烈的區域。太陽黑子的爆發對我們的生活會產生影響，例如使得
無線電通信暫時中斷等。因此，研究太陽黑子對我們有重要意義。
地磁的變化可以用來勘探礦床。由於所有物質均具有或強或弱的磁性，如果它們聚集在一起，形成
礦床，那麼必然對附近區域的地磁場產生干擾，使得地磁場出現異常情況。根據這一點，可以在陸地、海
洋或者空中測量大地的磁性，獲得地磁圖，對地磁圖上磁場異常的區域進行分析和進一步勘探，往往可以
發現未知的礦藏或者特殊的地質構造。
不同地質年代的岩石往往具有不同的磁性。因此，可以根據岩石的磁性輔助判斷地質年代的變化以
及地殼變動。
很多礦藏資源都是共生的，也就是說好幾種礦物質混合的一起，它們具有不同的磁性。利用這個特
點，人們開發了磁選機，利用不同成分礦物質的不同磁性以及磁性強弱的差別，用磁鐵吸引這些物質，那
麼它們所受到的吸引力就有所區別，結果可以將混在一起的不同磁性的礦物質分開，實現了磁性選礦。
軍事領域的磁應用

3. 磁性材料在軍事領域同樣得到了廣泛應用。例如，普通的水雷或者地雷只能在接觸目標時爆炸，因
此作用有限。而如果在水雷或地雷上安裝磁性傳感器，由於坦克或者軍艦都是鋼鐵製造的，在它們接近（無
須接觸目標）時，傳感器就可以探測到磁場的變化使水雷或地雷爆炸，提高了殺傷力。
在現代戰爭中，制空權是奪得戰役勝利的關鍵之一。但飛機在飛行過程中很容易被敵方的雷達偵測
到，從而具有較大的危險性。為了躲避敵方雷達的監測，可以在飛機表面塗一層特殊的磁性材料－吸波材
料，它可以吸收雷達發射的電磁波，使得雷達電磁波觸及到飛機後只有很少的電磁波發生反射，因此敵方
雷達無法探測到雷達回波，不能發現飛機，這就使飛機達到了隱身的目的。這就是大名鼎鼎的“隱形飛機”。
隱身技術是世界軍事科研領域的一大熱點。美國的 F117 隱形戰鬥機便是一個成功運用隱身技術的例子。
在美國的“星球大戰”計劃中，有一種新型武器“ 電磁武器 ”的開發研究。傳統的火砲都是利用彈藥爆炸
時的瞬間膨脹產生的推力將砲彈迅速加速，推出砲膛。而電磁炮則是把砲彈放在螺線管中，給螺線管通電，
那麼螺線管產生的磁場對砲彈將產生巨大的推動力，將砲彈射出。這就是所謂的電磁炮。類似的還有電磁
導彈等。
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