【導(dǎo)讀】磁體在空間產(chǎn)生磁場。磁勺放置在地盤中心，受地磁作用，勺尾指向南方。用羅盤和觀星，二者相互補(bǔ)充，相互修正。稱為針路或針徑。1405—1433年間，鄭和先后7次下西洋。是世界航海史上偉大的壯舉。就，也是世界地理發(fā)現(xiàn)史上的光輝紀(jì)錄。的許多國家，使得近代歐洲的遠(yuǎn)洋探險(xiǎn)成為可能。意大利航海家哥倫布進(jìn)行了遠(yuǎn)洋探險(xiǎn)，在這次航行中，觀察到了磁偏角。洋探險(xiǎn)，用了三年時(shí)間完成了舉世聞名的環(huán)球航行。磁體上磁性最強(qiáng)的部分叫磁極，同名磁極相斥，異名磁極相吸。這樣的曲線叫磁感線。磁感線的疏密表示磁場強(qiáng)弱。的性質(zhì)，來模擬磁感線的形狀。各地磁感線近似平行地面。Ｂ．磁感線上任一點(diǎn)的切線方向，都跟該點(diǎn)磁。Ｃ．磁鐵的磁感線從磁鐵的北極出發(fā)，終止于。Ｄ．磁感線有可能出現(xiàn)相交的情況。Ｃ．磁感線是實(shí)際存在的線，可由實(shí)驗(yàn)得。Ｄ．磁感線類似于電場線，它總是從磁體

　　

【正文】 年代后逐步產(chǎn)生、發(fā)展、壯大而成為最富有生命力與寬廣應(yīng)用前景的新型磁性材料。美國政府今年大幅度追加納米科技研究經(jīng)費(fèi)，其原因之一是磁電于器件巨大的市場與高科技所帶來的高利潤，其中巨磁電阻效應(yīng)高密度讀出磁頭的市場估計(jì)為 10億美元，目前己進(jìn)入大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，磁隨機(jī)存儲(chǔ)器的市場估計(jì)為 1千億美無，預(yù)計(jì)不久將投入生產(chǎn)，磁電子傳感器件的應(yīng)用市場亦十分寬廣。 納米磁性材料及應(yīng)用大致上可分三大類型： 1．納米顆粒型 * 磁記錄介質(zhì) * 磁性液體 * 磁性藥物 * 吸波材料 2．納米微晶型 * 納米微晶永磁材料 * 納米微晶軟磁材料 3．納米結(jié)構(gòu)型 * 人工納米結(jié)構(gòu)材料 薄膜，顆粒膜，多層膜，隧道結(jié) * 天然納米結(jié)構(gòu)材料 鈣鈦礦型化合物 納米磁性材料的特性不同于常規(guī)的磁性材料，其原因是關(guān)聯(lián)于與磁相關(guān)的特征物理長度恰好處于納米量級(jí)，例如：磁單疇尺寸，超順磁性臨界尺寸，交換作用長度，以及電子平均自由路程等大致處于 1100nm量級(jí)，當(dāng)磁性體的尺寸與這些特征物理長度相當(dāng)時(shí)，就會(huì)呈現(xiàn)反常的磁學(xué)性質(zhì)。 磁性材料與信息化、自動(dòng)化、機(jī)電一體化、國防，國民經(jīng)濟(jì)的方方面面緊密相關(guān)，磁記錄材料至今仍是信息工業(yè)的主體，磁記錄工業(yè)的產(chǎn)值約 1千億美元，為了提高磁記錄密度，磁記錄介質(zhì)中的磁性顆粒尺寸已由微米，亞微米向納米尺度過度，例如合金磁粉的尺寸約 80nm，鋇鐵氧體磁粉的尺寸約 40nm，進(jìn)一步發(fā)展的方向是所謂 量子磁盤 ，利用磁納米線的存儲(chǔ)特性，記錄密度預(yù)計(jì)可達(dá) 400Gb／ in2，相當(dāng)于每平方英寸可存儲(chǔ) 20萬部紅樓夢，由超順磁性所決定的極限磁記錄密度理論值約為 6000Gb／ in2。近年來，磁盤記錄密度突飛猛進(jìn)，現(xiàn)己超過 10Gb／ in2，其中最主要的原因是應(yīng)用了巨磁電阻效應(yīng)讀出磁頭，而巨磁電阻效應(yīng)是基于電子在磁性納米結(jié)構(gòu)中與自旋相關(guān)的輸運(yùn)特性。 磁性液體最先用于宇航工業(yè)，后應(yīng)用于民用工業(yè)，這是十分典型的納米顆粒的應(yīng)用，它是由超順磁性的納米微粒包覆了表面活性劑，然后彌散在基液中而構(gòu)成。目前美、英、日、俄等國都有磁性液體公司，磁性液體廣泛地應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)密封，如磁盤驅(qū)動(dòng)器的防塵密封、高真空旋轉(zhuǎn)密封等，以及揚(yáng)聲器、阻尼器件、磁印刷等應(yīng)用。 磁性納米顆粒作為靶向藥物，細(xì)胞分離等醫(yī)療應(yīng)用也是當(dāng)前生物醫(yī)學(xué)的一熱門研究課題，有的已步入臨床試驗(yàn)。 1967年 SmCO5。第一代稀土永磁材料問世，樹立了永磁材料發(fā)展史上新的里程碑， 1972年第二代 Sm2CO17；；稀土永磁材料研制成功， 1983年高性能。低成本的第三代稀土永磁材料 NdFeB誕生，奠定了稀土永磁材料在永磁材料中的霸主地位。 1993年日本稀土永磁的產(chǎn)值首次超過永磁鐵氧體，預(yù)計(jì) 2020年全球燒結(jié) NdFeB的產(chǎn)值將達(dá)到 30億美元，并超過永磁鐵氧體。燒結(jié) NdFeB的磁性能為永磁鐵氧體的 12倍，因此，在相似的情況下，體積、重量均將大為減小，從而可實(shí)現(xiàn)高效、低能的目的。納米復(fù)合雙柏稀土永磁材料適用于制備微型、異型電機(jī)，是稀土永磁材料研究與應(yīng)用中的重要方向。 軟磁材料的發(fā)展經(jīng)歷了晶態(tài)、非晶態(tài)、納米微晶態(tài)的歷程。納米做晶金屬軟磁材料具有十分優(yōu)異的性能，高磁導(dǎo)率，低損耗、高飽和磁化強(qiáng)度，己應(yīng)用于開關(guān)電源、變壓器。傳感器等，可實(shí)現(xiàn)器件小型化、輕型化、高頻化以及多功能化，近年來發(fā)展十分迅速。 磁電子納米結(jié)構(gòu)器件是 20世紀(jì)末最具有影響力的重大成果。除巨磁電阻效應(yīng)讀出磁頭、 MRAM、磁傳感器外，全金屬晶體管等新型器件的研究正方興未艾。磁電子學(xué)已成為一門頗受青睞的新學(xué)科。 磁場的溫差電自轉(zhuǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電磁場起源論 英國物理學(xué)家吉伯 (William Gilbert)于 1600年首次證實(shí)地球存在地磁場。 在近似情況下，地磁場和一均勻磁化球體或磁偶極子的磁場分布相類似，地磁場由穩(wěn)定磁場和變化磁場兩部分組成，其中大約 94％為穩(wěn)定磁場。 關(guān)于穩(wěn)定磁場的起源有多種假說，主要一種假說認(rèn)為地核中物質(zhì)對(duì)流動(dòng)所形成的渦流是偶極子磁場的形成原因。變化磁場主要起因于電離層中存在的電流和太陽噴射出來的帶電粒子流。 經(jīng)筆者對(duì)地磁場研究后認(rèn)為，地磁場的真正來源是地球溫差電的自轉(zhuǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電磁場，其中的磁場就是電磁場。 ⑴ 地球的溫差電現(xiàn)象 如果我們?cè)谝唤^緣金屬棒的一端加熱，實(shí)驗(yàn)表明，此時(shí)在金屬棒的兩端便會(huì)形成一個(gè)電位差，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可解釋為：金屬棒中的自由電子好象氣體一樣，當(dāng)溫度不均時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱擴(kuò)散，自由電子將從高溫端擴(kuò)散到低溫端，從而在導(dǎo)體內(nèi)形成電場。此時(shí)在金屆棒內(nèi)形成電位差，直至這種非靜電力的熱擴(kuò)散與導(dǎo)體內(nèi)電場相平衡為止，從而使金屬棒內(nèi)高溫端帶正電，而低溫端帶負(fù)電。這就是溫差電現(xiàn)象。地球的溫差電現(xiàn)象形成與此類似。 ⑵ 地球自轉(zhuǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電磁場 地球上任意兩點(diǎn)間都有一定大小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也就是存在線速度差，這使得地球的溫差電電荷相互間都有一定大小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并由此產(chǎn)生出溫差電電荷相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成的電磁場，其中的磁場就是地磁場。 ⑶ 反向錯(cuò)位端點(diǎn)重疊雙電偶極子 (電四極子 )自轉(zhuǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電磁場的現(xiàn)象 為簡化地球的溫差電電荷相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電磁場中的磁場部分的理解，可以設(shè)想出一個(gè)反向錯(cuò)位瑞點(diǎn)重疊的雙電偶極子繞重疊中心由西向東旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生一個(gè)磁場北極指向南方的例子作類比，如右圖所示。 通過簡單的計(jì)算發(fā)現(xiàn)，不論觀測者靜止在重疊中心觀察，還是固定靜止于雙電偶極子邊緣的一端觀察或是在其它位置觀察，總會(huì)得到一個(gè)總電量為零，而電磁場不為零的結(jié)果，這和地球溫差電電荷自轉(zhuǎn)產(chǎn)生電磁場基本相似。 ⑷ 地磁場的溫差電自轉(zhuǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電磁場起源論 通過本文前面的論述不準(zhǔn)知道，由于地球內(nèi)部溫度約 4000~5000℃ ，而地球表面溫度較低，因此，地球存在一個(gè)溫差電電場，地球的溫差電電場將在地球發(fā)生自轉(zhuǎn)的過程中產(chǎn)生出地球的溫差電電磁場，其中的磁場就是地磁場，這一學(xué)說就是地磁場的溫差電自轉(zhuǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電磁場起源淪。其原理與反向錯(cuò)位端點(diǎn)重疊雙電偶極子 (電四極子 )自轉(zhuǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電磁場現(xiàn)象相類似。 但是地球的溫差電電磁場比一個(gè)反同錯(cuò)位端點(diǎn)重疊電偶極子自轉(zhuǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電磁場的過程復(fù)雜，這是因?yàn)榈厍虻男螤畈惶?guī)則，電荷分布和自轉(zhuǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)非常復(fù)雜，因此這使得準(zhǔn)確計(jì)算地球電磁場變得困難起來。用一些簡化的模型來類比還是可取的力法，比如用均勻磁化球體或磁偶極子磁場分布來近似計(jì)算地磁場還是可以的。 由于地球不規(guī)則的形狀及地質(zhì)結(jié)構(gòu)的差異會(huì)造成電荷不對(duì)稱分布，因而地球磁場的磁軸與地理地理自轉(zhuǎn)軸不會(huì)準(zhǔn)確重合，從而形成磁偏角。 由于地球的地核、熔巖、地殼構(gòu)造及其物質(zhì)分布的復(fù)雜性造成地球的溫差電電荷在半徑方向的不均分布，從而造成地球磁場出現(xiàn)磁傾角。 再由于地球的地核、熔巖、地殼、水系、大氣等的相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成溫差電電荷的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加上大氣中電離層的帶電離子、太陽噴射出來的帶電粒子流、宇宙射線等的影響，從而形成地球變化的電磁場，其中的磁場就是地磁場的變化磁場。 ? 自地球形成以來，地球的電磁場就產(chǎn)生了，但是隨著地球自轉(zhuǎn)軸的變化、大陸的漂移、氣候的差異等原因使地球溫差電電荷分布及其溫差電電磁場發(fā)生了一些異常變化，這是古地磁磁極移動(dòng)甚至倒轉(zhuǎn)的原因。 ? 其實(shí)，宇宙天體，如恒星、行星磁場包括太陽黑子的磁場的形成與地磁場的形成是相類似的，即宇宙天體的溫差電自轉(zhuǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生出各種宇宙天體的電磁場，其中的磁場是宇宙天體的磁場。 ? 筆者提出的地磁場的溫差電自轉(zhuǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電磁場起源論打破了一般人頭腦中的關(guān)于地球上兩固定點(diǎn)間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的錯(cuò)誤印象，揭示出了地磁場形成的真正原因。