什么是磁铁、磁力、磁场？

磁现象是一种自然现象，古今中外的人们都逐渐认识到了它的本质。

早在3000多年前，我国劳动人民就发现了磁铁吸铁的现象。到了战国时期，人们已经知道，当一块天然磁铁被磨成勺子的形状，放在光滑的石板上，勺柄会自动指向南方。这是世界上最早的指南针，古人称之为“司南”。

指南针是中国人引以为豪的四大发明之一。有了指南针，才有了后来的大航海时代和西方工业文明、美洲大陆的发现。19世纪初，丹麦学者奥斯特第一个观察到电流对磁针的作用。1831年，英国科学家法拉第又发现了电磁感应定律。从此，磁学现象和磁性材料的研究和应用成为电工电子学中的一个重要范畴。

电和电磁，但是，为什么磁铁能吸引铁、钴、镍等金属却不能吸引铜、铝呢？为什么指南针能指向南方？这之间有什么联系吗？

当磁铁靠近钉子或镍币时，它会吸引它们。这种吸引力叫磁力，磁力的范围叫磁场。能被磁铁吸引的物体称为“磁体”，它本身在一定条件下也能变成磁铁或具有磁性。

磁铁吸收铁的特性叫做磁性。如果我们用天然磁铁沿固定方向摩擦钢针多次，钢针就能被磁化。这个过程叫做磁化。就像电池发电一样，磁力是由磁铁产生的。因为磁力是从磁铁两端产生的，如果铁屑散落在条形或马蹄形的永磁体周围，铁屑会自动聚集在磁铁两端，但几乎没有铁屑被吸引到磁铁的其余部分。这种现象说明磁性最强的部分集中在磁铁的两端，我们称之为磁极。在电池上，流出电流的一端称为正极，流入电流的另一端称为负极。而磁铁的两端，一个叫北极，一个叫南极。

他们有这两个名字，也是科学的。用一根线把磁铁吊起来。这时候磁铁的一端总是有一个导轨，一端指向北方。指向北方的那一端当然是北极，向导是南极。磁铁指向南北正是因为地球本身是一个大磁铁。如果从磁铁的角度来看，那么北极附近有一个S极，南极附近有一个N极。因此，磁铁的北极指向北方，南极指向南方。

在英语中,“North”表示北方,“South”表示南方，所以通常用N表示北极，用S表示南极。

用一根细铁丝把磁铁吊起来，使它能自由转动，但它总是停在一个磁极导轨的方向上，另一个磁极指向北方。通常，我们称南极(或S极)和北极(或N极)。正如正负电荷具有同性相斥、异性相吸的性质一样，南极和北极之间也存在一种相互作用力——磁力。

如果没有导线连接电池两端，就不会有电流通过，而磁力不需要导线，可以直接通过空间。而且，就像电的流动一样，它必须经过一个循环(从N到S)，永远不会中途停止或断开。磁性所走的路径是不可见的，我们用磁力线来表示。磁力线是一个抽象的概念，它本身不存在，但磁场是存在的。我们用磁力线的方向来表示磁场的方向，用磁力线的密度来表示磁场的强弱。磁力线越密，磁场越强。

磁场虽然看不见摸不着，但确实是客观存在的物质。如果在磁铁上方放一个有机玻璃或塑料板并撒上铁粉，然后轻轻晃动塑料板，我们会看到铁粉呈圆形有规律的排列，这就是磁力线的分布，也就是磁场。

电极具有同性相斥，异性相吸的特性，磁极也是如此。当南极和北极接触时，它们会互相排斥。但是磁铁的南极和北极不需要接触，只要靠近就会互相吸引。

磁力线喜欢走捷径。如果一块铁(磁性材料)放在它的路上，它不会绕大圈，而是穿过铁块。而且，尽量把铁拉到自己身边，尽量靠近，这就是“吸引”的作用。

迷路时如果想判断方向，可以用指南针，其实是一种很轻的磁铁。因为指南针可以指引或指向北方，所以简单地称为“磁针”。因为地球的北极是S极，吸引指南针的N极，所以指南针的N极指向北方；同样，地球的南极是北极，北极吸引指南针的南极，所以指南针的南极指向南方。地球和指南针的磁力线是一样的，但是方向相反。如果你把指南针放在地球的南极或北极，你应该把它竖起来。

当磁针放在其他磁铁附近，也就是在磁场中，它的方向会改变，会旋转。如果磁铁的磁力弱，针的偏转角就比较小，如果磁铁的磁力强，针的偏转角就会比较大。

传说海里有一座神奇的小岛，美人鱼在岛上唱歌迷惑过往的水手。任何听到歌声的人都会迷茫，等待他的只有沉船。但是，据说海里真的有这样一个岛，任何靠近它的船只都会莫名其妙地以很快的速度向它驶去，撞在岸边陡峭的岩石上。

后来，当一艘船即将犯同样的错误时，船长果断下令弃船，让船员们在一艘小船上生存下来。据幸存者说，当时船上所有的罗盘都失灵了，船失去了控制，绝望地撞上了岛的悬崖。

当然，这个岛上根本没有美人鱼，但是有更致命的东西:磁场。原来这个岛富含磁性矿物，所以整个岛就变成了一块大磁铁。铁甲船一旦靠近它，必然会被它吸走，而罗盘，也就是指南针，在强磁场的干扰下当然会失效。

磁力和磁场

我们说过，磁场的强度是用磁力线来表示的。如果两根磁棒串联放置，通过单位截面积的磁力线数量不会改变；平行放置时，通过单位截面积的磁力线数量增加，即磁力线变得更密集。如果数量不变，磁场强度也不变；随着数量的增加，磁场也增加。但并置时，两根磁棒必须压紧，否则无法加强。

当铁块或钢块放在U形磁铁的两极时，它们就会被磁化，从而吸起铁屑。当磁极下端取出铁块或钢块时，仍会有许多铁屑被吸在钢块上，铁块上的铁屑几乎全部脱落。

磁化停止后，保留在钢块上的磁性称为剩磁。铁块的剩磁较少，而钢块的剩磁较多。

如果将两块强度不同的磁铁并列在一起，强磁铁的磁力线会强行穿过弱磁铁，这样弱磁铁的磁力线就会被抵消。本来是同杆并列的。这样，当它们离开时，弱磁体的S极和N极相互交换位置，原来的S极变成N极，原来的N极变成S极。

在强磁体的作用下，小磁体在体内的方位发生了变化，所以就像刚才说的，改变了原来磁力线的方向。

教你一个用磁铁吸引钉子或者回形针之类的小东西的游戏吧？请为下面的实验准备一些物品。去店里买3 ~ 5块铁氧体磁铁和10米长0.4毫米直径的漆包线。购买磁铁时，应选择表面光滑的。当它们串联在一起时，可以牢固地相互吸引。这种磁体可以用作磁棒。

小指甲用磁铁吸上去后，小指甲也变成了磁铁。当然，与磁铁相比，它们的磁力很弱。虽然弱，但也有磁性。如果你用一个小钉子靠近它附近的其他钉子，它会被一个个吸起来，挂成一串，非常有趣。

无论铁是什么形状，都含有磁铁的“成分”。这个构图是什么我们后面再讨论，暂时可以把它们看成微小的磁铁。通常它们是无序排列的，所以不会表现出磁性。如果把铁放在磁场中，小磁铁排列整齐有序，就能显示出磁性。

为什么磁铁只吸引铁、钴、镍等金属？

其实这个问题是不恰当的，因为实验表明，任何物质在磁场中都可以或多或少地被磁化，只是磁化的程度不同而已。当一种物质被磁化时，它就成为一块磁铁，同电荷相斥，异性电荷相吸。铜、铝等金属也可以有磁性，但磁化很弱，磁力很弱，基本看不见。

像铁、钴和镍这样能被强烈磁化的物质被称为铁磁材料。钢和掺有钴、镍等金属的合金，磁化后能长时间保持磁性，人们称之为永磁体。永磁体用在很多电器设备中，比如直流电流表、电度表、扬声器、耳机等。

磁化的铁磁物质，它们的磁性并没有因为外磁场的消失而完全消失，还有部分磁性残留，这种物质称为剩磁磁性物质。按剩磁可分为软磁材料和硬磁材料。软磁材料剩磁弱，容易退磁。硬磁材料剩磁强，不易退磁，适合制作永磁体。它用于磁电仪器，扬声器，麦克风，水磁电机和其他电器设备。

还有一种磁性材料叫铁氧体，由氧化物线和二价金属(如Ni、Co、Mn、Mg等)的氧化物组成。).它在电学性质上类似于半导体，在磁学上类似于铁磁性材料。铁氧体已经成为电子技术中不可缺少的磁性材料。铁氧体在电子计算机中用作存储元件，在电子电路中用作电感线圈的核心。

一块永久磁铁，不管切成多少块，每一块都是磁铁，都有自己独立的南极和北极。这确实是一个有趣的现象。

许多电气设备，如电动机、蜂鸣器和扬声器，都是靠磁力工作的。毕竟两种磁极两种电荷还是不一样的。比如正电荷和负电荷可以分开，但是不可能得到分开存在的南极和北极。即使一个条形磁铁被分成许多段，每段总是有两个相反的磁极，南极和北极。