磁性的發明

1. 磁鐵的發展

1822年，法國物理學家阿拉戈和呂薩克發現，當電流通過其中有鐵塊的繞線時，它能使繞線中的鐵塊磁

化。這實際上是電磁鐵原理的最初發現。1823年，斯特金也做了一次類似的實驗：他在一根並非是磁鐵棒的U型鐵棒上繞了18圈銅裸線，當銅線與伏打電池接通時，繞在U型鐵棒上的銅線圈即產生了密集的磁場，這樣就使U型鐵棒變成了一塊「電磁鐵」。這種電磁鐵上的磁能要比永磁能放大多倍，它能吸起比它重20倍的鐵塊，而當電源切斷後，U型鐵棒就什麼鐵塊也吸不住，重新成為一根普通的鐵棒。斯特金的電磁鐵發明，使人們看到了把電能轉化為磁能的光明前景，這一發明很快在英國、美國以及西歐一些沿海國家傳播開來。1829年，美國電學家亨利對斯特金電磁鐵裝置進行了一些革新，絕緣導線代替裸銅導線，因此不必擔心被銅導線過分靠近而短路。由於導線有了絕緣層，就可以將它們一圈圈地緊緊地繞在一起，由於線圈越密集，產生的磁場就越強，這樣就大大提高了把電能轉化為磁能的能力。到了1831年，亨利試制出了一塊更新的電磁鐵，雖然它的體積並不大，但它能吸起1噸重的鐵塊。電磁鐵的發明也使發電機的功率得到了很大的提高。 5000年前人類發現天然磁鐵(Fe3O4)
2300年前中國人將天然磁鐵磨成勺型放在光滑的平面上，在地磁的作用下，勺柄指南，曰「司南」此即世界上第一個指南儀。
1000年前中國人用磁鐵與鐵針摩擦磁化，製成世界最早的指南針。
1100年左右中國將磁鐵針和方位盤聯成一體，成為磁鐵式指南儀，用於航海。
1405-1432鄭和憑指南儀開始人類歷史上航海的偉大創舉。
1488-1521哥倫布，伽馬，麥哲倫憑藉由中國傳來的指南儀進行了聞名全球的航海發現。
1600英國人威廉.吉伯發表了關於磁的專著「磁鐵」，重復和發展了前人有關磁的認識和實驗。
1785法國物理學家C.庫侖用扭枰建立了描述電荷與磁極間作用力的「庫侖定律」。
1820丹麥物理學家H.C.奧斯特發現電流感生磁力。
1831英國物理學家M.法拉第發現電磁感應現象。
1873英國物理學家J.C.麥克斯韋在其專著「論電和磁」中完成了統一的電磁理論。
1898-1899法國物理學家P.居里發現鐵磁性物質在特定溫度下（居里溫度）變為順磁性的現象。
1905法國物理學家P.I.郎之萬基於統計力學理論解釋了順磁性隨溫度的變化。
1907法國物理學家P.E.外斯提出分子場理論，擴展了郎之萬的理論。
1921奧地利物理學家W.泡利提出玻爾磁子作為原子磁矩的基本單位。美國物理學家A.康普頓提出電子也具有自旋相應的磁矩。
1928英國物理學家P.A.M.狄拉克用相對論量子力學完美地解釋了電子的內稟自旋和磁矩。並與德國物理學家W.海森伯一起證明了靜電起源的交換力的存在，奠定了現代磁學的基礎。
1936蘇聯物理學家郎道完成了巨著「理論物理學教程」，其中包含全面而精彩地論述現代電磁學和鐵磁學的篇章。
1936-1948法國物理學家L.奈耳提出反鐵磁性和亞鐵磁性的概念和理論，並在隨後多年的研究中深化了對物質磁性的認識。
1967旅美奧地利物理學家K.J.斯奈特在量子磁學的指導下發現了磁能積空前高的稀土磁鐵(SmCo5)，從而揭開了永磁材料發展的新篇章。
1967年，美國Dayton大學的Strnat等，研製成釤鈷磁鐵，標志著稀土磁鐵時代的到來。
1974第二代稀土永磁-Sm2Co17問世。
1982日本住友特殊金屬的佐川真人(Masato Sagawa)發明釹鐵硼磁鐵，第三代稀土永磁-Nd2Fe14B問世。
1990原子間隙磁鐵-Sm-Fe-N問世。
1991德國物理學家E.F.克內勒提出了雙相復合磁鐵交換作用的理論基礎，指出了納米晶磁鐵的發展前景。
隨著社會的發展，磁鐵的應用也越來越廣泛，從高科技產品到最簡單的包裝磁，
目前應用最為廣泛的還是釹鐵硼磁鐵和鐵氧體磁鐵。
從磁鐵的發展歷史來看，十九世紀末二十世紀初，人們主要使用碳鋼、鎢鋼、鉻鋼和鈷鋼作永磁材料。 其他古籍如《山海經》中也有類似的記載。磁石的吸鐵特性很早就被人發現，《呂氏春秋》九卷精通篇就有：「慈招鐵，或引之也。」那時的人稱「磁」為「慈」他們把磁石吸引鐵看作慈母對子女的吸引。並認為：「石是鐵 的母親，但石有慈和不慈兩種，慈愛的石頭能吸引他的子女，不慈的石頭就不能吸引了。」 漢以前人們把磁石寫做「慈石」，是慈愛石頭的意思。
又北三百二十里，曰灌題之山，其上多樗柘，其下多流沙，多砥。有獸焉，其狀如牛而白尾，其音如訆，名曰那父。有鳥焉，其狀如雌雉而人面，見人則躍，名曰竦斯，其鳴自呼也。匠韓之水出焉，而西流注於泑澤，其中多磁石。 ③磁石：也作「慈石」，一種天然礦石，具有吸引鐵、鎳、鈷等金屬物質的屬性。俗稱吸鐵石，今稱磁鐵石。中國古代四大發明之一的指南針，就是利用磁石製做成的。
（山海經北山經） 既然磁石能吸引鐵，那麼是否還可以吸引其他金屬呢？我們的先民做了許多嘗試，發現磁石不僅不能吸引金、銀、銅等金屬，也不能吸引磚瓦之類的物品。西漢的時候人們已經認識到磁石只能吸引鐵，而不能吸引其他物品。當把兩塊磁鐵放在一起相互靠近時，有時候互相吸引，有時候相互排斥。人們都知道磁體有兩個極，一個稱N 極，一個稱S 極。同性極相互排斥，異性極相互吸引。那時的人們並不知道這個道理，但對這個現象還是能夠察覺到的。
到了西漢，有一個名叫欒大的方士，他利用磁石的這個性質做了兩個棋子般的東西，通過調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，並當場演示。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，製作了新奇的玩意蒙騙了漢武帝。
地球也是一個大磁體，它的兩個極分別在接近地理南極和地理北極的地方。因此地球表面的磁體，可以自由轉動時，就會因磁體同性相斥，異性相吸的性質指示南北。這個道理古人不夠明白，但這類現象他們很清楚。 磁鐵，應該叫磁鋼，英文：Magnet，磁鋼主要分兩大類，一類是軟磁，一類是硬磁。

2. 誰發明了磁石

磁石不是人發明的，磁鐵礦本來就存在於自然界中，但是最早發現磁石的是中國，之後就發明了四大發明之一的指南針

3. 磁性材料的簡史

中國是世界上最先發現物質磁性現象和應用磁性材料的國家。早在戰國時期就有關於天然磁性材料（如磁鐵礦）的記載。11世紀就發明了製造人工永磁材料的方法。1086年《夢溪筆談》記載了指南針的製作和使用。1099～1102年有指南針用於航海的記述，同時還發現了地磁偏角的現象。近代，電力工業的發展促進了金屬磁性材料──硅鋼片（Si-Fe合金）的研製。永磁金屬從 19世紀的碳鋼發展到後來的稀土永磁合金，性能提高二百多倍。隨著通信技術的發展，軟磁金屬材料從片狀改為絲狀再改為粉狀，仍滿足不了頻率擴展的要求。20世紀40年代，荷蘭J.L.斯諾伊克發明電阻率高、高頻特性好的鐵氧體軟磁材料，接著又出現了價格低廉的永磁鐵氧體。50年代初，隨著電子計算機的發展，美籍華人王安首先使用矩磁合金元件作為計算機的內存儲器，不久被矩磁鐵氧體記憶磁芯取代，後者在60～70年代曾對計算機的發展起過重要的作用。50年代初人們發現鐵氧體具有獨特的微波特性，製成一系列微波鐵氧體器件。壓磁材料在第一次世界大戰時即已用於聲納技術，但由於壓電陶瓷的出現，使用有所減少。後來又出現了強壓磁性的稀土合金。非晶態（無定形）磁性材料是近代磁學研究的成果，在發明快速淬火技術後，1967年解決了制帶工藝，正向實用化過渡。

4. 磁鐵是誰發現的

磁鐵不是人發明的，有天然的磁鐵礦，最早發現及使用磁鐵的應該是中國人。所以"指南針"是中國 人四大發明之一。至於成分那就是鐵、鈷、鎳等.其原子結構特殊，原子本身具有磁矩. 一般的這些礦物分子排列混亂.磁區互相影響就顯不出磁性.. 但是在外力(如磁場)導引下分子排列方向趨向一致.就顯出磁性.也就是俗稱的磁鐵.鐵鈷鎳 是最常用的磁性物質 基本上磁鐵分永久磁鐵與軟鐵 永久磁鐵是加上強磁 使磁性物質的自旋與電子角動量成固定方向排列 軟磁則是加上電流(也是一種加上磁力的方法) 等電流去掉 軟鐵會慢慢失去磁性 至於最早磁鐵誰發現 最古老的記載是中國黃帝大戰蚩尤的指南車 所以稱為中國四大發明之一了!中國在西元前一世紀即知道有磁鐵極化的情形。戰國時代,就曾 利用一根自然磁鐵,放在有刻度 的銅盤上,用來占卜。北宋時利用兩種方法製造出人工磁鐵,一 種是將燒紅的鐵針,置於南北方向,急速冷卻後,利用地球的磁 場將鐵針磁化；另一種是用磁石磨擦鐵針而成。《夢溪筆談》中記載了磁偏角的存在,發現在磁偏角的影響下,磁針指向南方,比真正的南方略偏東。依據這些 知識,而發展出將磁鐵做為指南針的科學應用。 磁鐵只是一個通稱,是泛指具有磁性的東西,實際的成分不一定包含鐵。較純的金屬態的鐵本身沒有永久磁性,只有靠近永久磁鐵才會感應產生磁性,南天磁鐵專業生產,一般的永久磁鐵裡面加了其他雜質元素（例如碳）來使磁性穩定下來,但是這樣會使電子的自由性降低而不易導電,所以電流通過的時候燈泡亮不起來。 鐵是常見的帶磁性元素,但是許多其他元素具有更強的磁性,像南天強力磁鐵很多就是銣鐵硼混合而成的.

5. 磁性材料的發展

磁性材料是一種重要的電子材料。早期的磁性材料主要採用金屬及合金系統，隨著生產的發展，在電力工業、電訊工程及高頻無線電技術等方面，迫切要求提供一種具有很高電阻率的高效能磁性材料。在重新研究磁鐵礦及其他具有磁性的氧化物的基礎上，研製出了一種新型磁性材料——鐵氧體。鐵氧體屬於氧化物系統的磁性材料，是以氧化鐵和其他鐵族元素或稀土元素氧化物為主要成分的復合氧化物，可用於製造能量轉換、傳輸和信息存儲的各種功能器件。

鐵氧體磁性材料按其晶體結構可分為：尖晶石型（MFe2O4）；石榴石型（R3Fe5O12）；磁鉛石型（MFe12O19）；鈣鈦礦型（MFeO3）。其中M指離子半徑與Fe2＋相近的二價金屬離子，R為稀土元素。按鐵氧體的用途不同，又可分為軟磁、硬磁、矩磁和壓磁等幾類。

軟磁材料是指在較弱的磁場下，易磁化也易退磁的一種鐵氧體材料。有實用價值的軟磁鐵氧體主要是錳鋅鐵氧體Mn－ZnFe2O4和鎳鋅鐵氧體Ni－ZnFeO4。軟磁鐵氧體的晶體結構一般都是立方晶系尖晶石型，這是目前各種鐵氧體中用途較廣，數量較大，品種較多，產值較高的一種材料。主要用作各種電感元件，如濾波器、變壓器及天線的磁性和磁帶錄音、錄像的磁頭。

硬磁材料是指磁化後不易退磁而能長期保留磁性的一種鐵氧體材料，也稱為永磁材料或恆磁材料。硬磁鐵氧體的晶體結構大致是六角晶系磁鉛石型，其典型代表是鋇鐵氧體BaFe12O19。這種材料性能較好，成本較低，不僅可用作電訊器件如錄音器、電話機及各種儀表的磁鐵，而已在醫學、生物和印刷顯示等方面也得到了應用。

鎂錳鐵氧體Mg－MnFe3O4，鎳鋼鐵氧體Ni－CuFe2O4及稀土石榴型鐵氧體3Me2O3•5Fe2O3（Me為三價稀土金屬離子，如Y3＋、Sm3＋、Gd3＋等）是主要的旋磁鐵氧體材料。磁性材料的旋磁性是指在兩個互相垂直的直流磁場和電磁波磁場的作用下，電磁波在材料內部按一定方向的傳播過程中，其偏振面會不斷繞傳播方向旋轉的現象。旋磁現象實際應用在微波波段，因此，旋磁鐵氧體材料也稱為微波鐵氧體。主要用於雷達、通訊、導航、遙測、遙控等電子設備中。

重要的矩磁材料有錳鋅鐵氧體和溫度特性穩定的Li－Ni－Zn鐵氧體、Li－Mn－Zn鐵氧體。矩磁材料具有辨別物理狀態的特性，如電子計算機的「1」和「0」兩種狀態，各種開關和控制系統的「開」和「關」兩種狀態及邏輯系統的「是」和「否」兩種狀態等。幾乎所有的電子計算機都使用矩磁鐵氧體組成高速存貯器。另一種新近發展的磁性材料是磁泡材料。這是因為某些石榴石型磁性材料的薄膜在磁場加到一定大小時，磁疇會形成圓柱狀的泡疇，貌似浮在水面上的水泡，泡的「有」和「無」可用來表示信息的「1」和「0」兩種狀態。由電路和磁場來控制磁泡的產生、消失、傳輸、分裂以及磁泡間的相互作用，即可實現信息的存儲記錄和邏輯運算等功能，在電子計算機、自動控制等科學技術中有著重要的應用。

壓磁材料是指磁化時能在磁場方向作機械伸長或縮短的鐵氧體材料。目前應用最多的是鎳鋅鐵氧體，鎳銅鐵氧體和鎳鎂鐵氧體等。壓磁材料主要用於電磁能和機械能相互轉換的超聲器件、磁聲器件及電訊器件、電子計算機、自動控制器件等。

6. 世界上第一塊磁鐵什麼時候在哪個國家被誰發明的

5000年前人類發現天然磁鐵(Fe3O4)
2300年前中國人將天然磁鐵磨成勺型放在光滑的平面上，在地磁的作用下，勺柄指南，曰「司南」此即世界上第一個指南儀。
1000年前中國人用磁鐵與鐵針摩擦磁化，製成世界最早的指南針。
1100年左右中國將磁鐵針和方位盤聯成一體，成為磁鐵式指南儀，用於航海。
1405-1432鄭和憑指南儀開始人類歷史上航海的偉大創舉。
1488-1521哥倫布，伽馬，麥哲倫憑藉由中國傳來的指南儀進行了聞名全球的航海發現。
1600英國人威廉.吉伯發表了關於磁的專著「磁鐵」，重復和發展了前人有關磁的認識和實驗。
1785法國物理學家C.庫侖用扭枰建立了描述電荷與磁極間作用力的「庫侖定律」。
1820丹麥物理學家H.C.奧斯特發現電流感生磁力。
1831英國物理學家M.法拉第發現電磁感應現象。
1873英國物理學家J.C.麥克斯韋在其專著「論電和磁」中完成了統一的電磁理論。
1898-1899法國物理學家P.居里發現鐵磁性物質在特定溫度下（居里溫度）變為順磁性的現象。
1905法國物理學家P.I.郎之萬基於統計力學理論解釋了順磁性隨溫度的變化。
1907法國物理學家P.E.外斯提出分子場理論，擴展了郎之萬的理論。
1921奧地利物理學家W.泡利提出玻爾磁子作為原子磁矩的基本單位。美國物理學家A.康普頓提出電子也具有自旋相應的磁矩。
1928英國物理學家P.A.M.狄拉克用相對論量子力學完美地解釋了電子的內稟自旋和磁矩。並與德國物理學家W.海森伯一起證明了靜電起源的交換力的存在，奠定了現代磁學的基礎。
1936蘇聯物理學家郎道完成了巨著「理論物理學教程」，其中包含全面而精彩地論述現代電磁學和鐵磁學的篇章。
1936-1948法國物理學家L.奈耳提出反鐵磁性和亞鐵磁性的概念和理論，並在隨後多年的研究中深化了對物質磁性的認識。
1967旅美奧地利物理學家K.J.斯奈特在量子磁學的指導下發現了磁能積空前高的稀土磁鐵(SmCo5)，從而揭開了永磁材料發展的新篇章。
1967年，美國Dayton大學的Strnat等，研製成釤鈷磁鐵，標志著稀土磁鐵時代的到來。
1974第二代稀土永磁-Sm2Co17問世。
1982第三代稀土永磁-Nd2Fe14B問世。
1990原子間隙磁鐵-Sm-Fe-N問世。
1991德國物理學家E.F.克內勒提出了雙相復合磁鐵交換作用的理論基礎，指出了納米晶磁鐵的發展前景。

7. 磁鐵的磁性是怎樣產生的

鐵磁性物質具有很強的磁性，主要起因於它們具有很強的內部交換場。鐵磁物質的交換能為正值，而且較大，使得相鄰原子的磁矩平行取向（相應於穩定狀態），在物質內部形成許多小區域——磁疇。每個磁疇大約有1015個原子。

這些原子的磁矩沿同一方向排列，假設晶體內部存在很強的稱為「分子場」的內場，「分子場」足以使每個磁疇自動磁化達飽和狀態。這種自生的磁化強度叫自發磁化強度。由於它的存在，鐵磁物質能在弱磁場下強列地磁化。因此自發磁化是鐵磁物質的基本特徵，也是鐵磁物質和順磁物質的區別所在。

(7)磁性的發明擴展閱讀：

磁鐵的分類：

1、釹鐵硼磁鐵

它是目前發現商品化性能最高的磁鐵，被人們稱為磁王，擁有極高的磁性能其最大磁能積(BHmax)高過鐵氧體(Ferrite)10倍以上。其本身的機械加工性能亦相當之好。

2、鐵氧體磁鐵

通過陶瓷工藝法製造而成，質地比較硬，屬脆性材料，由於鐵氧體磁鐵有很好的耐溫性、價格低廉、性能適中，已成為應用最為廣泛的永磁體。

3、鋁鎳鈷磁鐵

是由鋁、鎳、鈷、鐵和其它微量金屬元素構成的一種合金。鑄造工藝可以加工生產成不同的尺寸和形狀，可加工性很好。鑄造鋁鎳鈷永磁有著最低可逆溫度系數，工作溫度可高達600攝氏度以上。鋁鎳鈷永磁產品廣泛應用於各種儀器儀表和其他應用領域。

參考資料來源：

網路—磁性

網路—磁鐵

8. 電磁鐵發明者

1822年，法國物理學家阿拉戈和呂薩克發現，當電流通過其中有鐵塊的繞線時，它能使繞線中的鐵塊磁化。這實際上是電磁鐵原理的最初發現。1823年，斯特金也做了一次類似的實驗：他在一根並非是磁鐵棒的U型鐵棒上繞了18圈銅裸線，當銅線與伏打電池接通時，繞在U型鐵棒上的銅線圈即產生了密集的磁場，這樣就使U型鐵棒變成了一塊「電磁鐵」。這種電磁鐵上的磁能要比永磁能大放多倍，它能吸起比它重20倍的鐵塊，而當電源切斷後，U型鐵棒就什麼鐵塊也吸不住，重新成為一根普通的鐵棒。

9. 大約兩千多年前中國人用磁鐵發明了什麼

大約兩千多年前，中國用磁鐵發明了指南針。並把指南針應用到戰爭和航海上。並通過阿拉伯人傳播到全世界。