隔空吸物——神奇的磁性

课间时候，小军开始给前排后座的同学玩起了“魔术”，只见课桌上的钢笔自己移动，这让同学们极为惊讶，不知道小军葫芦里卖的什么药，纷纷问：“什么情况，钢笔还能自己动？”

“神奇吧，告诉你们，这叫隔空吸物。”小军得意地说。

“你是怎么做到的啊，别卖关子了。”

小军这才拿起放在课桌底下的大磁铁石，说：“看见了吗？秘密在这儿。”说完哈哈大笑。

“哦，原来是吸铁石啊，可是吸铁石隔着课桌也能吸住东西吗？”

“当然了，这么大的吸铁石，就隔着一层木头，自然能吸起钢笔了。”

这里，小军为同学们演示的“隔空吸物”，主要是磁铁的功劳。磁铁通过磁场将铁块磁化，微观表现为使原子中电子绕核运动的方向从某个方向上看是相同的顺时针或逆时针，此时铁块也产生了磁场，并与磁铁作用，产生了吸铁石隔物吸铁的现象。

电磁铁的磁性是通过磁场作用于其他铁磁物质的，磁场能穿过一般的物体，例如纸张、棉布等，就是说电磁铁隔着一些物体仍然能够吸引钢铁。

磁铁的成分是铁、钴、镍等原子，其原子的内部结构比较特殊，本身就具有磁矩。磁铁能够产生磁场，具有吸引铁磁性物质如铁、镍、钴等金属的特性。

磁铁种类，形状类磁铁，方块磁铁、瓦形磁铁、异形磁铁、圆柱形磁铁、圆环磁铁、圆片磁铁、磁棒磁铁、磁力架磁铁；属性类磁铁，钐钴磁体、钕铁硼磁铁（强力磁铁）、铁氧体磁铁、铝镍钴磁铁、铁铬钴磁铁；行业类磁铁，磁性组件、电机磁铁、橡胶磁铁、塑磁等种类。

磁铁分永久磁铁与软磁，永久磁铁是加上强磁，使磁性物质的自旋与电子角动量成固定方向排列，软磁则是加上电（也是一种加上磁力的方法）。等电流去掉，软铁会慢慢失去磁性。

将条形磁铁的中点用细线悬挂起来，静止的时候，它的两端会各指向地球南方和北方，指向北方的一端称为北极或N极，指向南方的一端为南极或S极。

其实，磁铁不是人发明的，而是天然的磁铁矿。古希腊人和中国人发现自然界中有种天然磁化的石头，称其为“吸铁石”。这种石头可以魔术般的吸起小块的铁片，而且在随意摆动后总是指向同一方向。早期的航海者把这种磁铁作为其最早的指南针在海上来辨别方向。最早发现及使用磁铁的应该是中国人，也就是利用磁铁制作“指南针”，是中国四大发明之一。

经过千百年的发展，今天磁铁已成为我们生活中的强力材料。通过合成不同材料的合金可以达到与吸铁石相同的效果，而且还可以提高磁力。在18世纪就出现了人造的磁铁，但制造更强磁性材料的过程却十分缓慢，直到20世纪20年代制造出铝镍钴（Alnico）。随后，20世纪50年代制造出了铁氧体（Ferrite），70年代制造出稀土磁铁[Rare Earth magnet包括钕铁硼（NdFeB）和钐钴（SmCo）]。至此，磁学科技得到了飞速发展，强磁材料也使得元件更加小型化。

1822年，法国物理学家阿拉戈和吕萨克发现，当电流通过其中有铁块的绕线时，它能使绕线中的铁块磁化。这实际上是电磁铁原理的最初发现。1823年，斯特金也做了一次类似的实验：他在一根并非是磁铁棒的U型铁棒上绕了18圈铜裸线，当铜线与伏打电池接通时，绕在U型铁棒上的铜线圈即产生了密集的磁场，这样就使U型铁棒变成了一块“电磁铁”。这种电磁铁上的磁能要比永磁能大好几倍，它能吸起比它重20倍的铁块，而当电源切断后，U型铁棒就什么铁块也吸不住，重新成为一根普通的铁棒。斯特金的电磁铁发明，使人们看到了把电能转化为磁能的光明前景，这一发明很快在英国、美国以及西欧一些沿海国家传播开来。1829年，美国电学家亨利对斯特金电磁铁装置进行了一些革新，绝缘导线代替裸铜导线，因此不必担心被铜导线过分靠近而短路。由于导线有了绝缘层，就可以将它们一圈圈地紧紧地绕在一起，由于线圈越密集，产生的磁场就越强，这样就大大提高了把电能转化为磁能的能力。到了1831年，亨利试制出了一块更新的电磁铁，虽然它的体积并不大，但它能吸起1吨重的铁块。电磁铁的发明也使发电机的功率得到了很大的提高。

物理知识小链接

如果将地球想象成一块大磁铁，则地球的地磁北极是指南极，地磁南极则是指北极。磁铁与磁铁之间，同名磁极相排斥、异名磁极相吸引。所以，指南针与南极相排斥，指北针与北极相排斥，而指南针与指北针则相吸引。