磁鐵的成分是鐵、鈷、鎳等原子,其原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較特殊,本身就具有磁矩。磁鐵能夠產(chǎn)生磁場,具有吸引鐵磁性物質(zhì)如鐵、鎳、鈷等金屬的特性。
如果將地球想象成一塊大磁鐵,則地球的地磁北極是指南極,地磁南極則是指北極。磁鐵與磁鐵之間,同名磁極相排斥、異名磁極相吸引。所以,指南針與南極相排斥,指北針與北極相排斥,而指南針與指北針則相吸引。
經(jīng)過千的發(fā)展,今天磁鐵已成為我們生活中的強力材料。通過合成不同材料的合金可以達到與吸鐵石相同的效果,而且還可以提高磁力。在18世紀就出現(xiàn)了人造的磁鐵,但制造更強磁性材料的過程卻十分緩慢,直到20世紀20年代制造出鋁鎳鈷(Alnico)。隨后,20世紀50年代制造出了鐵氧體(Ferrite),70年代制造出稀土磁鐵[Rare Earth magnet,包括釹鐵硼(NdFeB)和釤鈷(SmCo)]。至此,磁學科技得到了飛速發(fā)展,強磁材料也使得元件更加小型化。
到了西漢,有一個名叫欒大的方士,他利用磁石的這個性質(zhì)做了兩個棋子般的東西,通過調(diào)整兩個棋子極性的相互位置,有時兩個棋子相互吸引,有時相互排斥。欒大稱其為“斗棋”。他把這個新奇的玩意獻給漢武帝,并當場演示。漢武帝驚奇不已,龍心大悅,竟封欒大為“五利將軍”。欒大利用磁石的性質(zhì),制作了新奇的玩意蒙騙了漢武帝。
釤鈷(SmCo) 依據(jù)成分的不同分為SmCo5和Sm2Co17。由于其材料價格昂貴而使其發(fā)展受到限制。釤鈷(SmCo)作為稀土永磁鐵,不但有著較高的磁能積(14-28MGOe)、可靠的矯頑力和良好的溫度特性。與釹鐵硼磁鐵相比,釤鈷磁鐵更適合工作在高溫環(huán)境中。
非性磁鐵加熱到一定的溫度會突然失去磁性,這是由于組成磁鐵的眾多“元磁體”之排列從有序到無序所引起的;失去磁性的磁鐵放入到磁場中,當磁化強度達到某一數(shù)值,它又被磁化,“元磁體”之排列又從無序到有序。