历史

古人使用磁石，一种由铁矿物磁铁矿制成的天然磁铁。事实上，“磁铁”一词来自希腊单词magnetis lithos，意思是“镁质石”或磁石。米利都的泰利斯研究了公元前625年到公元前545年之间的磁性。印度外科医生苏什鲁塔（Sushruta）大约在同一时间将磁铁用于外科手术。中国人在公元前四世纪写过关于磁性的文章，并在一世纪描述了用磁石吸引针的情况。然而，罗盘直到11世纪在中国和1187年在欧洲才开始用于航海。

虽然磁铁是已知的，但直到1819年汉斯·克里斯蒂安·奥斯特（Hans ChristianØrsted）意外发现带电电线周围的磁场时，才对其功能做出解释。1873年，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）描述了电和磁之间的关系，并于1905年将其纳入爱因斯坦的狭义相对论。

磁性成因

那么，这种无形的力量是什么？磁性是由电磁力引起的，电磁力是自然界四种基本力之一。任何移动的电荷（电流）都会产生与之垂直的磁场。

除了通过导线的电流外，磁性是由基本粒子（如电子）的自旋磁矩产生的。因此，所有物质在某种程度上都是磁性的，因为围绕原子核运行的电子会产生磁场。在电场存在的情况下，原子和分子形成电偶极子，带正电的原子核朝电场方向移动一点点，带负电的电子朝相反方向移动。

磁性材料

所有材料都具有磁性，但磁性行为取决于原子的电子构型和温度。电子配置可能导致磁矩相互抵消（使材料磁性降低）或对齐（使其磁性增强）。温度升高会增加随机热运动，使电子更难对齐，通常会降低磁铁的强度。

磁性可根据其原因和行为进行分类。磁性的主要类型有：

抗磁性：所有材料都显示抗磁性，这是一种被磁场排斥的趋势。然而，其他类型的磁性可能比抗磁性更强，因此只能在不含未配对电子的材料中观察到。当电子对存在时，它们的“自旋”磁矩相互抵消。在磁场中，抗磁材料在与外加磁场相反的方向上被弱磁化。抗磁材料的例子包括金、石英、水、铜和空气。

顺磁性：在顺磁性材料中，存在未配对的电子。未配对的电子可以自由地排列它们的磁矩。在磁场中，磁矩沿外加磁场的方向排列并磁化，从而增强磁场。顺磁性材料的例子包括镁、钼、锂和钽。

铁磁性：铁磁性材料可以形成永久磁铁，并被磁铁吸引。铁磁体有未配对的电子，加上电子的磁矩，即使从磁场中移除，也倾向于保持对齐。铁磁性材料的例子包括铁、钴、镍、这些金属的合金、一些稀土合金和一些锰合金。

反铁磁性：与铁磁体相反，反铁磁体中价电子的本征磁矩指向相反的方向（反平行）。结果是没有净磁矩或磁场。反铁磁性见于过渡金属化合物，如赤铁矿、铁锰和氧化镍。

铁磁性：和铁磁体一样，铁磁体从磁场中移除时保持磁化，但相邻的电子自旋对指向相反的方向。材料的晶格排列使得指向一个方向的磁矩比指向另一个方向的磁矩强。铁磁性发生在磁铁矿和其他铁氧体中。与铁磁体一样，铁磁体也被磁铁所吸引。

还有其他类型的磁性，包括超顺磁性、超顺磁性和自旋玻璃。

磁铁的特性

当铁磁性或铁磁性材料暴露在电磁场中时，就会形成磁铁。磁铁具有某些特性：

• 磁铁周围有一个磁场。
• 磁铁吸引铁磁性和铁磁性材料，并能将它们变成磁铁。
• 磁铁有两个相互排斥的磁极和吸引相反磁极的磁极。北极被其他磁铁的北极排斥，并被吸引到南极。南极被另一个磁铁的南极排斥，但被其北极吸引。
• 磁铁总是以偶极子的形式存在。换句话说，你不能把一块磁铁切成两半来分隔南北。切割一块磁铁可以制造两块更小的磁铁，每个磁铁都有北极和南极。
• 磁铁的北极被吸引到地球的北磁极，而磁铁的南极被吸引到地球的南磁极。如果你停下来考虑其他行星的磁极，这可能会有点混乱。为了让指南针发挥作用，如果地球是一块巨大的磁铁，那么地球的北极基本上就是南极！

生物体的磁性

有些生物探测并使用磁场。感应磁场的能力称为磁感应。具有磁感应能力的生物包括细菌、软体动物、节肢动物和鸟类。人眼中含有一种隐花色素蛋白质，它可能使人产生某种程度的磁感受。

许多生物使用磁性，这是一个被称为生物磁性的过程。例如，石鳖是一种软体动物，用磁铁矿使牙齿变硬。人体组织中也会产生磁铁矿，这可能会影响免疫和神经系统功能。

磁性钥匙外卖

• 磁性是由运动电荷的电磁力产生的。
• 磁铁周围有一个看不见的磁场，其两端称为磁极。北极指向地球的北磁场。南极指向地球的南部磁场。
• 磁铁的北极被吸引到任何其他磁铁的南极，并被另一磁铁的北极排斥。
• 切割一块磁铁形成两块新磁铁，每一块都有北极和南极。

来源

• 埃蒂安拉赫塞里酒店；达米恩·吉格努斯；米歇尔·施伦克。《磁学：基础》，斯普林格，第3-6页。ISBN 0-387-22967-1。（2005）
• 基尔施文克，约瑟夫L。；小林善纪,安子,；迪亚兹·里奇，胡安·C。；人体组织中的磁铁矿：弱极低频磁场生物效应的机制。生物电磁补充。1: 101–113. (1992)