生活中的磁现象

生活中的磁现象
    人类虽然很早就认识到磁现象,但直到了现代,人们对磁现象的认识才逐渐系统化,发明了不计其数的电磁仪器,象电话、无线电、发电机、电动机等。如今,磁技术已经渗透到了我们的日常生活和工农业技术的各个方面,我们已经越来越离不开磁性材料的广泛应用。
由于物质的磁性既看不到,也摸不着,我们无法通过自己的五种感官(听觉、视觉、味觉、嗅觉、触觉)直接体会磁性的存在,但人们还是在实践中逐步揭开了其神秘面纱。磁铁总有两个磁极,一个是N极,另一个是S极。一块磁铁,如果从中间锯开,它就变成了两块磁铁,它们各有一对磁极。不论把磁铁分割得多么小,它总是有N极和S极,也就是说N极和S极总是成对出现,无法让一块磁铁只有N极或只有S极。
    生活中的现象:指南针、螺丝刀磁头、冰箱门、文具盒、磁化杯,磁化水,录音机 电视机 收音机、磁带
永磁功能材料:
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    硼 钕 铁 硼四种
    硬磁材料是指磁化后不易退磁而能长期保留磁性的一种铁氧体材料,也称为永磁材料或恒磁材料。硬磁铁氧体的晶体结构大致是六角晶系磁铅石型,其典型代表是钡铁氧体BaFe12O19。这种材料性能较好,成本较低,不仅可用作电讯器件如录音器、电话机及各种仪表的磁铁,而已在医学、生物和印刷显示等方面也得到了应用。硬磁材料常用来制作各种永久磁铁、扬声器的磁钢和电子电路中的记忆元件等。
  在电学中硬磁材料的主要作应是产生磁力线,然后让运动的导线切割磁力线,从而产生电流。 
软磁功能材料:
    软磁材料
  soft magnetic material
  具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料。软磁材料易于磁化,也易于退磁,广泛用于电工设
备和电子设备中。应用最多的软磁材料是铁硅合金(硅钢片)以及各种软磁铁氧体等 。软磁材料种类繁多,通常按成分分为:
石墨柱
  ①纯铁和低碳钢。含碳量低于0.04%,包括电磁纯铁 、电解铁和羰基铁。其特点是饱和磁化强度高,价格低廉,加工性能好;但其电阻率低、在交变磁场下涡流损耗大,只适于静态下使用,如制造电磁铁芯、极靴、继电器和扬声器磁导体、磁屏蔽罩等。
  ②铁硅系合金。含硅量 0.5% ~ 4.8%,一般制成薄板使用,俗称硅钢片。在纯铁中加入硅后,可消除磁性材料的磁性随使用时间而变化的现象。随着硅含量增加,热导率降低,脆性增加,饱和磁化强度下降,但其电阻率和磁导率高,矫顽力和涡流损耗减小,从而可应用到交流领域,制造电机、变压器、继电器、互感器等的铁芯。
  ③铁铝系合金 。含铝6%~16%,具有较好的软磁性能,磁导率和电阻率高,硬度高、耐磨性好,但性脆,主要用于制造小型变压器、磁放大器、继电器等的铁芯和磁头、超声换能器等。
  ④铁硅铝系合金。在二元铁铝合金中加入硅获得。其硬度、饱和磁感应强度、磁导率和电
阻率都较高。缺点是磁性能对成分起伏敏感,脆性大,加工性能差。主要用于音频和视频磁头。
  ⑤镍铁系合金。镍含量30%~90%,又称坡莫合金,通过合金化元素配比和适当工艺,可控制磁性能,获得高导磁、恒导磁、矩磁等软磁材料。其塑性高,对应力较敏感,可用作脉冲变压器材料、电感铁芯和功能磁性材料。
  ⑥铁钴系合金。钴含量27%~50%。具有较高的饱和磁化强度,电阻率低。适于制造极靴、电机转子和定子、小型变压器铁芯等。
  ⑦软磁铁氧体。非金属亚铁磁性软磁材料。电阻率高(10-2~1010Ω·m ),饱和磁化强度比金属低,价格低廉,广泛用作电感元件和变压器元件(见铁氧体)。
  ⑧非晶态软磁合金。一种无长程有序、无晶粒合金,又称金属玻璃,或称非晶金属。其磁导率和电阻率高,矫顽力小,对应力不敏感,不存在由晶体结构引起的磁晶各向异性,具有耐蚀和高强度等特点。此外,其居里点比晶态软磁材料低得多,电能损耗大为降低,是一种正在开发利用的新型软磁材料。
  ⑨超微晶软磁合金。20世纪80年代发现的一种软磁材料。由小于50纳米左右的结晶相和非晶态的晶界相组成,具有比晶态和非晶态合金更好的综合性能,不仅磁导率高、矫顽力低、铁损耗小,且饱和磁感应强度高、稳定性好。现主要研究的是铁基超微晶合金。
  软磁材料的常用磁性能参数
  饱和磁感应强度Bs:其大小取决于材料的成分,它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。
  剩余磁感应强度Br:是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值。
  矩形比:Br∕Bs
  矫顽力Hc:是表示材料磁化难易程度的量,取决于材料的成分及缺陷(杂质、应力等)。
  磁导率μ:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值,与器件工作状态密切相关。
  初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁
导率μp。
  居里温度Tc:铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性,该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。
  损耗P:磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝ f2 t2 / ,ρ 降低,
  磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc;降低涡流损耗Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:
  总功率耗散(mW)/表面积(cm2)
磁化水
    磁化水的产生
  磁化水是一种被磁场磁化了的水。让普通水以一定流速,沿着与磁力线垂直的方向,通过一定强度的磁场,普通水就会变成磁化水。
  磁化水的应用
  磁化水有种种神奇的效能,在工业、农业和医学等领域有广泛的应用。
  在工业上,人们最初只是用磁场处理少量的锅炉用水,以减少水垢。现在磁化水已被广泛用于各种高温炉的冷却系统,对于提高冷却效率、延长炉子寿命起了很重要的作用。许多化工厂用磁化水加快化学反应速度,提高产量。建筑行业用磁化水搅拌混凝土,大大提高了混凝土强度。纺织厂用磁化水褪浆,印染厂用磁化水调,都取得了很好的经济效益。
  在农业上,用磁化水浸种育秧,能使种子出芽快,发芽率高,幼苗具有株高、茎粗、根长等优点;用磁化水灌田,可使土质松软,加快有机肥分解,刺激农作物生长。通过实践人们发现,畜牧场用磁化水喂养家禽家畜,可使禽畜疾病减少、增重快。
海水防腐涂料  在医学上,磁化水不仅可以杀死多种细菌和病毒,还能多种疾病。例如磁化水对各种结石病症(胆、膀胱、肾等结石)、胃病、高血压、糖尿病及感冒等均有疗效。对于没病的人来说,常饮磁化水还能起到防病健身的作用。
  在日常生活中,用经过磁化的洗衣粉溶液洗衣服,可把衣服洗得更干净。在趣的是,不用洗衣粉而单用磁化水洗衣,洗涤效果也很令人满意。
  水经磁化后,水性质发生一系列物理和化学变化,氢键角由105°变成103°,水由原来的13—18个大分子团变成5—6个小分子团。水的渗透力、溶解度、表面张力增强,水中的CaCO3 、MgCO3 在蒸煮过程中分解生成较松软的Ca(HCO3)2 、Mg(HCO3)2,它们不易在壁上积存,从而达到除垢的效果。
  人体的体重由70%左右的水分构成。人体的新陈代谢、系统平稳,必须依赖于水、水是构成生命细胞的基础。食物的消化吸收营养的输送、血液的循环、废物的排泄、体温的调节,每一个生命活动都离不开水。
  人体各器官含水量:脑脊髓约占99%,淋巴腺约占94%,血液约占83%,肠胃、脾、肌肉约占75%,肾脏约占82%,肺、心脏约占79%,肝脏约占68%皮肤约占72%,骨骼约占50%水,婴儿水分约占全身的80%左右。一个人如果不补充水,4天左右就会进入昏迷状态,8-12天就会死亡。有水而没食物时,人的生命可维持20-22天。人体失掉体重20%的水分,生理功能就会停止而死亡。
  磁化水素有“神水” “魔水”之称。早在五百年前,明朝大医学家李时珍就己发现磁化水具有“去疮瘘、长肌肤”、“长饮令人有子、壮阳”“宜入酒”等功效(见《本草纲目》583------586
页),
  能够强身健体,多种疾病。
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  生活实用参考小常识
  用磁化水
  煮饭——米饭更可口,剩饭用磁化水煮与新米一样粘稠有香味。
  煮面——面条不粘连,煮饺子不粘,和面不用醒马上就能用。 毛毡带
  煮汤——可使各种菜肴保持原味,更鲜美。
  熬中药——可使药物成份完全析出,增强药效。
  冲咖啡——更浓香,可长时间保持香味,消除刺激性。
脉动测速  沏茶——可防止丹宁溢出,使荼味更甘醇、不涩苦、泠后仍可喝。
  奶粉——可完全溶解,不容易酸败且更可口,奶香味更浓。凉水也可冲奶粉。
  清洗蔬果——清香可口,不易腐烂。洗葡萄隔夜后不招小飞虫。
  清洗餐具——不用洗洁精(动物油除外)。
  解酒——多喝磁化水,迅速解酒,不适感马上消除。
  吸烟——可减少尼古丁在身体中产危害,口腔减少异味,牙齿不会黑黄。
  洗脸——皮肤细嫩,防止黑斑、雀斑及皮肤老化。
  洗澡——可预防各种皮肤疾病,更可使皮肤细胞活化、有弹性。
  护发——磁化水洗发,可预防头皮痒、头皮屑、头发光亮柔顺,不用护发素。
  洗衣服——去污力强,省时、省水、省电、省洗衣粉。
  容器——能除去容器水垢及防垢。
  盆栽——浇花,花木茂盛,无病虫害,花期延长,花鲜艳。
  育苗——生豆芽为发霉,发育快。
  养鱼——鱼缸不长苔,鱼无病,存活率高。
医学中的磁应用
    明代李时珍的《本草纲目》收集了磁石的临床效应,清朝名医张锡纯叫病人含磁铁,然后在病人耳后放根铁棒耳病。清朝的医术上说,磁石是眼病最有效的方法。
    在医学上,利用核磁共振可以诊断人体异常组织,判断疾病,这就是我们比较熟悉的核磁共振成像技术,其基本原理如下:原子核带有正电,并进行自旋运动。通常情况下,原子核自旋轴的排列是无规律的,但将其置于外加磁场中时,核自旋空间取向从无序向有序过渡。自旋系统的磁化矢量由零逐渐增长,当系统达到平衡时,磁化强度达到稳定值。如果此时核自旋系统受到外界作用,如一定频率的射频激发原子核即可引起共振效应。在射频脉冲停止后,自旋系统已激化的原子核,不能维持这种状态,将回复到磁场中原来的排列状态,同时释放出微弱的能量,成为射电信号,把这许多信号检出,并使之时进行空间
分辨,就得到运动中原子核分布图像。核磁共振的特点是流动液体不产生信号称为流动效应或流动空白效应。因此血管是灰白管状结构,而血液为无信号的黑。这样使血管很容易软组织分开。正常脊髓周围有脑脊液包围,脑脊液为黑的,并有白的硬膜为脂肪所衬托,使脊髓显示为白的强信号结构。核磁共振已应用于全身各系统的成像诊断。效果最佳的是颅脑,及其脊髓、心脏大血管、关节骨骼、软组织及盆腔等。对心血管疾病不但可以观察各腔室、大血管及瓣膜的解剖变化,而且可作心室分析,进行定性及半定量的诊断,可作多个切面图,空间分辨率高,显示心脏及病变全貌,及其与周围结构的关系,优于其他X线成像、二维超声、核素及CT检查。
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