神奇的磁世界

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神奇的磁世界

磁性是物质的基本属性，任何物质，近自我们的身体和我们居住的地球，远至月球、太阳、各类天体和宇宙空间都有磁性；只是强弱程度有别而已。生活中也有很多磁现象，比如极光，太阳黑子等。北极光是发生在北极地区高空的发光现象。人们经过长期对北极光的观测研究，认识到北极光的发生原因。原来它是从地球以外如太阳发射来的能量高又带电的粒子如质子和电子等进入地球高空时，一方面受到地球磁场的作用，有的沿着地球磁场的磁力线方向飞向地球的北极或南极，地球磁场也使这些带电粒子加速；另一方面在飞行途中又不断同高空中的大气分子、原子和粒子碰撞，使一些受碰撞的分子、原子和离子产生激发和电离作用，被激发或被电离的分子、原子和离子在不同的激发和电离情况下会发射出跟它们种类和状态有关的不同颜色的特征光，形成极光。由此可见，北极光现象同地球磁场有着密切的关系。太阳黑子是太阳表面出现的一些较暗的黑点，其大小、数目、位置和分布随时间呈一定的规律变化。近代科学研究表明，太阳整个表面都存在跟地球磁场强度相近的普遍磁场，但在其中的黑子区域却存在比普遍磁场强度高约几百到几万倍的黑子磁场。由于黑子磁场很强，太阳表面温度很高（约6000K），普遍磁场又很弱，为了使整个太阳表面的高温等离子体保持热平衡，磁场强的区域就必须降温。这就是太阳黑子区域因磁场强度高使温度降低而出现暗斑的原因

对磁性现象的认识源远流长。我国是最早发现和应用这一现象的国家。公元前4世纪战国时期成书的《管子》中已有“上有慈石者下有铜金”的描述。这是有关磁石和磁性矿的最早记载。公元前3世纪的《吕氏春秋》中所写的“慈石召铁，或引之也”，描述了磁石吸铁现象。磁现象的应用，在我国古代后魏的《水经注》等书中，就提到秦始皇为了防备刺客行刺，曾用磁石建造阿房宫的北阀门，以阻止身带刀剑的刺客入内。但磁现象早期应用方面，最光辉的成就是指南针的发明和应用，这也是我国对人类所做出的巨大贡献。我国战国时期就发现了磁体的指南性。最早指南的磁石是一种勺状的，叫司南，它的灵敏度虽很低，但却给人以启示：有一种地磁存在，磁石可以指向。到北宋时期，制成新的指向仪器——指南鱼。在曾公亮的《武经总要》中详细记载了指南鱼的制造过程。这里有个重大突破，就是采用了磁化的方法，使鱼形铁磁化后，成一个指向仪器。此后，指南针的制造和安装方法在北宋沈括的《梦溪笔谈》中已有明确记载。不久指南针与方位盘结合起来成了罗盘，为航海提供了方便而可靠的指向仪器。后来，我国指南针传入欧洲。到16世纪，欧洲出现了航海罗盘。指南针的发明，推动了航海事业的发展，也为研究地磁三要素创造了条件。在公元前3世纪，我们的祖先最早用磁石和钢针发明了指南器（司南），并将它用于航海和海事。北宋杰出的


自然科学家沈括在《梦溪笔谈》一书中总结了指南针的制作和应用，该书卷二十四《杂志一》里写道：“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。水浮多荡摇，之抓及碗唇上皆可为之，运转尤速，但坚滑易坠，不若缕悬之最善。其法取新纩中独茧缕，以介子许蜡，缀于针腰，无风处悬之，则针常值南。”可以说，此为磁性应用的最早科学记载。以后，指南针由中国传到阿拉伯国家，继而传到欧洲，促进了航海事业的发展。

中国古代还将磁石等作为药物治病。在各个朝代的一些医药书中，都可以找到许多应用磁石等药物治病的记载。例如，东汉时的《神农本草经》（约公元2世纪）中记录到：磁石具有辛寒的味道，主要可以医治风湿病、四肢疼痛和耳聋等疾病。南北朝的医药和化学家陶弘景所著《名医别录》（510年）中对磁石药物功能和所治疾病作了讲诉，说磁石可以养肾，增强骨气和精神，疏通关节，消除痈肿和小儿惊痫，还可用来炼水治病等。磁石作为药物，其应用已有两千多年，而且现代的一些中药中也还有应用。例如，《中国医药大辞典》以及《中华人民共和国药典》中，便列举了以磁石作为成分之一的多种中药，如耳聋左磁丸、紫雪散和磁朱丸等。

英国人吉尔伯特在磁的研究方面做出了突出贡献。他的著作《论磁》是人们对磁现象系统研究开始的标志，书是1600年出版的。书中记录了吉尔伯特研究磁现象时所做的各种仪器，及实验过程，也记录了他从实验中所得到的结论。到18世纪，在磁的研究方面有了新进展。法国物理学家库仑在磁的研究方面也做出突出贡献。他参加了法国科学院为设计指向力强、抗干扰性能好的指南针而举行的竞赛活动，并提出丝悬指南针的设想，得到磁学奖，在此基础上制成了库仑扭秤。在建立了电荷相互作用的库仑定律同时，得到了磁力的相互作用定律，可以说库仑是静电、静磁学的第一位奠基人。此后，法国数学家、物理学家泊松，在库仑的基础上，提出了磁体间的相互作用的势函数积分方程，把磁的研究发展到定量阶段，但这时电与磁还是分别平行、独立地进行着研究。丹麦物理学家奥斯特1820年发现了电流的磁效应，在当时的科学界引起巨大的反响和重视，科学家纷纷转向在这方面的讨论和研究，推动了整个电磁学的发展 。而后安培经过10年的艰苦努力，在大量实验的基础上，发现了电磁感应现象及其所遵循的规律。电磁感应现象的发现是具有划时代意义的，法拉第把电与磁长期分立的两种现象最后联结在一起，揭露出电与磁的本质的联系，找到了机械能与电能之间的转化方法。法拉第发现电磁感应现象之后，解释了法国科学家阿拉果所做的被称之为“神密”的实验——悬挂着的磁体下方放一个可自由转动的圆铜盘，当盘转动时，磁体会转动；反之，磁体转动时铜盘也会转动。法拉第提出磁感线（磁力线）的概念，并第一次绘制了磁感线图。他认为磁感线是代表实在的物质实体；每根磁感线都对应一对磁极。后来又把

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