磁效應

磁效應：magnetic effects

物質的磁效應具有基礎研究的意義，它提供了物質結構、物質內部各種相互作用以及由此引起的各種物理性能相互聯繫的豐富信息。例如磁光效應可用來探測磁性物質內磁性電子的躍遷及其能級；磁電效應則反映傳導電子與導致宏觀磁性的電子之間的相互作用。磁效應在技術應用中已經或正在獲得重要應用，為各種需要提供了性能優良的新器件、新材料和新手段。如磁-力效應與磁聲效應分別用於製造電聲換能器及延遲線；磁光效應被用於觀察磁化強度的分佈，研製磁光器件及磁光存儲器件；順磁鹽或核磁的絕熱退磁為獲得超低溫的有效手段；磁電阻效應則用於檢測磁場而製成新型磁頭及磁泡檢測器。在工程技術上有特殊應用的恆彈性材料及低膨脹係數材料則基於磁-力效應及磁熱效應，均與磁致伸縮效應有關。

磁效應主要有磁－力效應、磁聲效應、磁光效應、磁熱效應和磁電效應以及它們的逆效應。

電流的磁效應

1. 何謂電流的磁效應？

a. 電流的磁效應（動電會產生磁）：奧斯特發現：任何通有電流的導線，都可以在其周圍產生磁場的現象，稱為電流的磁效應。

b. 非磁性金屬通以電流，卻可產生磁場，其效果與磁鐵建立的磁場相同。

2. 通有電流的長直導線周圍產生的磁場。

a. 在通電流的長直導線周圍，會有磁場產生，其磁力線的形狀為以導線為圓心一封閉的同心圓，且磁場的方向與電流的方向互相垂直。

b.安培定律：通有電流的長直導線周圍所建立的磁場強弱，和導線上的電流大小成正比，和導線間的距離成反比。

c. 磁場（或磁力線）的方向：可由右手螺旋定則來決定。

2. 電流方向：右手握住導線，大拇指指向電流的方向。

3. 磁場（或磁力線）方向：四指所指的方向。

4. 載流螺線管產生的磁場

a. 螺線形線圈相當於數十個圓盤形薄磁鐵之N極與S極頭尾相連所形成的磁場，就好像一個長圓柱形磁鐵所造成的磁場。

b. 通有電流的螺線形線圈繞得愈緊密，也就是說單位長度內的匝

數愈多，則軸心處的磁場愈強。

c. 螺線形線圈磁場方向的判定【右手螺旋定則變化】：以右手握住線圈，四指彎曲指向電流方向，大拇指所指的方向即為線圈N 極的一端，也就是線圈內磁力線的方向。

d. 在線圈內部，磁力線的方向是由S極指向N極，離開線圈後，磁力線的方向是由N極指向S極。

e. 圈內磁場較圈外強。

5. 電磁鐵的原理

a. 將鐵釘（或軟鐵）插入一螺線形線圈內部，則當線圈通有電流時，線圈內部的磁場將使鐵釘磁化，具有磁性。

b. 鐵釘磁化後所生成的磁場，加上原有線圈內的磁場，使得總磁場強度大為增強。

c. 當電流切斷時，線圈及鐵釘的磁性隨即消失，利用這種方式得到的磁鐵，稱為電磁鐵。

d. 增強螺線管線圈磁場方法【1】增加單位圈數【2】增強線圈電流【3】放入軟磁鐵

6. 電磁鐵的特性

a. 可藉增大電流及增加線圈數，使其磁力遠大於天然磁鐵。可以吊運巨大的鋼板或廢棄汽車。安培計、伏特計中也有電磁鐵。

b. 通電產生磁性，電流停止則磁性消失，可隨意改變大小和方向，用起來比永久磁鐵方便。

1.線圈（電樞）和鐵芯：以細漆包線在鐵芯外部纏繞成線圈，以線圈連接轉軸可以自由轉動。此為電磁鐵。

2.場磁鐵：為永久磁鐵，置於線圈外圍。

3.集電環（半圓形金屬環）：漆包線兩端引線各連接在兩個緊貼轉軸的半圓形金屬環上。

4.電刷：與集電環微微接觸，電源提供的電流由電刷輸入或自線圈輸出。

1.直流電源流入電磁鐵的線圈中，電磁鐵產生磁場，並與場磁鐵的磁場產生排斥。

2.每轉180度，因半圓形金屬環跳至另一個電刷，電流方向改變，線圈極性隨之改變，使電磁鐵與外圍磁場始終保持，排斥狀態，才能讓線圈持續轉動。在磁場中受力作用轉動。

長期以來，磁現象與電現象是被分別進行研究的，特別是吉爾伯特對磁現象與電現象進行深入分析對比后斷言電與磁是兩種截然不同的現象，沒有什麼一致性。之後，許多科學家都認為電與磁沒有什麼聯繫，連庫侖也曾斷言，電與磁是兩種完全不同的實體，它們不可能相互作用或轉化。但是電與磁是否有一定的聯繫的疑問一直縈繞在一些有志探索的科學家的心頭。

電流的磁效應(通電會產生磁)：奧斯特發現，任何通有電流的導線，都可以在其周圍產生磁場的現象，稱為電流的磁效應。

非磁性金屬通以電流，卻可產生磁場，其效果與磁鐵建立的磁場相同。

通有電流的長直導線周圍產生的磁場：

在通電流的長直導線周圍，會有磁場產生，其磁感線的形狀為以導線為圓心一封閉的同心圓，且磁場的方向與電流的方向互相垂直.。

震磁效應是由於某些物質有壓磁效應或磁致伸縮現象，從而，認為不僅大地震發生後會在局部地區出現地磁場的變化，而且在大地震發生前，由於物質遭受不同的擠壓或不同的溫度影響，也會使物質的磁性發生變化並反映為局部地磁場異常變化。

因此，利用這種變化有可能預測大地震。還有人認為地震的孕育、發生和發展與局部地磁場的變化是有聯繫的，並將這種聯繫統稱為震磁效應。為了利用震磁效應必須消除外空電流體系變化對地磁場的影響，目前大多利用兩個或兩個以上地磁台（按不同的磁經或磁緯選取）資料相減的辦法，來提取震磁效應的“信息” ，進行分析預報地震。

鐵磁性材料受到機械力的作用時，它的內部產生應變，導致導磁率發生變化，產生壓磁效應。磁材料被磁化時，如果受到限制而不能伸縮，內部會產生應力。同樣在外部施加力也會產生應力。當鐵磁材料因磁化而引起伸縮產生應力時，其內部必然存在磁彈性能量。

試樣的磁化狀態，取決於磁化場的強度，而且還與其本身原有的剩餘磁化狀態有關。因此，在測試之前，試樣應處於磁中性狀態（O點），也就是去磁狀態。試樣產生去磁的現象即去磁效應。此時，試樣的磁感應強度B應該為零，不存在剩磁（Br=0）。穩定狀態在磁滯回線上就應該是B和H同時等於零的點。