什么是磁性，磁鐵是如何工作的

磁性的起源，磁性起源于兩種類型的運動：

1. 原子中電子的運動，電子在原子核周圍的軌道,類似于太陽系中行星的運動圍繞太陽。

2.另一個是電子的自旋繞著它的軸, 類似于地球繞自己的軸旋轉。軌道運動和自旋運動分別給每個電子傳遞一個磁矩，使每個電子都像一個小磁鐵一樣運動。

磁矩是由磁體在垂直于磁軸的單位強度磁場中所受的旋轉力定義的。在很大一部分元素中，電子的磁矩由于泡利不相容原理而抵消，該原理指出，每個電子軌道只能被兩個自旋相反的電子占據。

然而，許多所謂的過渡金屬原子，如鐵、鈷和鎳，具有不能抵消的磁矩; 因此，這些元素是磁性材料的常見例子。在這些過渡金屬元素中，磁矩只來自電子的自旋。

在稀土元素(元素周期表第6行以鑭開頭)中，電子的軌道運動的影響沒有被抵消，因此自旋和軌道運動都對磁矩有貢獻。一些磁性稀土元素的例子有:鈰、釹、釤和銪。除了過渡金屬和合金和稀土元素，也觀察到這些元素的各種各樣的化合物涉及磁矩。在常見的磁性化合物中有金屬氧化物。

磁鐵如何工作

物理學家對磁體的作用有一些了解。然而，一些潛藏在磁力之下的現象仍然無法得到科學的解釋。磁鐵到底是如何工作的?

像條形磁鐵中觀察到的那種大規模磁場，是由構成原子的帶電粒子自然輻射出的磁場產生的。通常，在任何物質的樣本中，電子的磁場指向不同的方向，相互抵消。當磁場都朝同一方向排列時，就像磁性金屬一樣，物體就會產生一個凈磁場。每個電子都會產生一個磁場，但只有當它們都在一起時才會產生一個凈磁場。否則，人體中的電子會導致每個人經過冰箱時都粘在冰箱上。

目前，物理學有兩種解釋來解釋為什么磁場方向一致: 一種是來自經典物理學的大尺度理論，另一種是被稱為量子力學的小尺度理論。

根據經典理論，磁場是圍繞在磁粒子周圍的能量云，它吸引或推開其他磁性物體。但在量子力學的觀點中，電子發射出不可探測的虛粒子，告訴其它物體遠離或靠近。

盡管這兩個理論幫助科學家理解磁體在幾乎所有情況下的行為，但磁性的兩個重要方面仍然沒有得到解釋: 為什么磁體總是有一個北極和一個南極，以及為什么粒子首先會發射磁場。

我們只是觀察到，當你讓一個帶電粒子運動時，它會產生磁場和兩極。我們真的不知道為什么。它只是宇宙的一個特征，而數學解釋只是試圖通過大自然來得到答案。

應用

我們看到周圍到處都是磁鐵;冰箱貼紙、磁性螺絲、磁頭、磁性玩板、別針架等。大規模的應用包括用于在工業和廢料場搬運廢金屬的起重機。幾個世紀以來，磁羅盤一直被旅行者用來導航。想知道它是如何被發現的嗎。

磁鐵的歷史:

根據希臘傳說，磁力首先是由一個名叫梅格涅斯的牧羊人發現的，他住在希臘的梅格涅斯尼亞。梅格尼斯在山上放羊。突然，他注意到他的手杖和涼鞋上的釘子都卡在了一塊石頭上。他的棍子和釘子里的鐵都被磁性巖石吸引住了。這種石頭被命名為磁鐵礦，以牧羊人的名字或發現它的地方命名。由于其誘人的特性，它也被稱為磁石。

磁鐵礦是三種天然的鐵氧化物之一。它會被磁鐵吸引，很容易被磁化，形成永磁體。天然磁化的磁鐵礦塊被稱為磁石。

古埃及人開始使用磁鐵來玩把戲，通過適當的磁鐵位置使崇拜的物體漂浮在半空中。傳說，中國的皇帝用磁石建造大門，用磁鐵來拯救他的宮殿。金屬外殼被磁門吸引，阻止他們進一步移動。

科學家威廉·吉爾伯特(William Gilbert)在他的《磁鐵》(De Magnete, 1600)一書中提到了用鋼人工制造磁鐵的技術。

他用了三種技術使鋼永久磁化:用磁石沿特定方向從一端到另一端摩擦鋼針在強磁力下高溫鍛造粉鐵。

讓熾熱的鐵棒在地球磁場中冷卻20年。該方法僅具有理論依據，未用于研究目的。

1820年，漢斯·克里斯蒂安·奧斯特德(Hans Christian Orsted)發現了電磁學的概念。他觀察到，當給他的裝置供電的電池的電流開關時，指南針的指針會偏離磁北。