磁體

磁體：一般定義為能夠吸引鐵、鈷、鎳一類物質的物體。

磁體一般又分為永磁體和軟磁體。

永磁體：即能夠長期保持其磁性的磁體，永磁體是硬磁體，不易失磁，也不易被磁化。

軟磁體：作為導磁體和電磁鐵的材料大都是，軟磁體極性是隨所加磁場極性而變化的。

磁體具有兩極性，磁性北極N，磁性南極S，斬斷後仍是兩極N級、S極。單個磁極不能存在。同時，磁體具有指向性，如果把一個磁體懸掛起來，就會發現它的南極指向地理南磁極左右，北極指向北磁極左右。

磁極間具有相互作用，同名磁極相斥、異名磁極相吸。磁體周圍存在著一種物質，能使磁針偏轉，這種物質在物理學上被稱作磁場。磁場的分佈通常用磁感線來表示。

磁疇(Magnetic Domain)理論是用量子理論從微觀上說明鐵磁質的磁化機理。所謂磁疇，是指磁性材料內部的一個個小區域，每個區域內部包含大量原子，這些原子的磁矩都象一個個小磁鐵那樣整齊排列，但相鄰的不同區域之間原子磁矩排列的方向不同。

各個磁疇之間的交界面稱為磁疇壁。宏觀物體一般總是具有很多磁疇，這樣，磁疇的磁矩方向各不相同，結果相互抵消，矢量和為零，整個物體的磁矩為零，它也就不能吸引其它磁性材料。也就是說磁性材料在正常情況下並不對外顯示磁性。只有當磁 性材料被磁化以後，它才能對外顯示出磁性。在中學物理教科書中，目前課程改革試驗區（山東、江蘇、海南、寧夏、廣東等）使用的人教版《普通高中課程標準實驗教科書。物理》採用了磁疇理論，而現在大部分地區使用的人教版教材《全日制普通高級中學教科書。物理》中在解釋磁化原理是用的是安培的分子電流假說。

在鐵磁質中相鄰電子之間存在著一種很強的“交換耦合”作用，在無外磁場的情況下，它們的自旋磁矩能在一個個微小區域內“自發地”整齊排列起來而形成自發磁化小區域，稱為磁疇。在未經磁化的鐵磁質中，雖然每一磁疇內部都有確定的自發磁化方向，有很大的磁性，但大量磁疇的磁化方向各不相同因而整個鐵磁質不顯磁性。如圖所示。

當鐵磁質處於外磁場中時，那些自發磁化方向和外磁場方向成小角度的磁疇其體積隨著外加磁場的增大而擴大並使磁疇的磁化方向進一步轉向外磁場方向。另一些自發磁化方向和外磁場方向成大角度的磁疇其體積則逐漸縮小，這時鐵磁質對外呈現宏觀磁性。當外磁場增大時，上述效應相應增大，直到所有磁疇都沿外磁場排列達到飽和。

在居里溫度以下，鐵磁或亞鐵磁材料內部存在很多各自具有自發磁矩，且磁矩成對的小區域。他們排列的方向紊亂，如不加磁場進行磁化，從整體上看，磁矩為零。這些小區域即稱為磁疇。磁疇之間的界面稱為磁疇壁(magnetic domain wall)。當有外磁場作用時，磁疇內一些磁矩轉向外磁場方向，使得與外磁場方向接近一致的總磁矩得到增加，這類磁疇得到成長，而其他磁疇變小，結果是磁化強度增高。

隨著外磁場強度的進一步增高，磁化強度增大，但即使磁疇內的磁矩取向一致，成了單一磁疇區，其磁化方向與外磁場方向也不完全一致。只有當外磁場強度增加到一定程度時，所有磁疇中磁矩的磁化方向才能全部與外磁場方向取向完全一致。此時，鐵磁體就達到磁飽和狀態，即成飽和磁化。一旦達到飽和磁化后，即使磁場減小到零，磁矩也不會回到零，殘留下一些磁化效應。這種殘留磁化值稱為殘餘磁感應強度(以符號Br表示)。飽和磁化值稱為飽和磁感應強度(Bs)。若加上反向磁場，使剩餘磁感應強度回到零，則此時的磁場強度稱為矯頑磁場強度或矯頑力(Hc)。

安培認為構成磁體的分子內部存在一種環形電流——分子電流。由於分子電流的存在，每個磁分子成為小磁體，兩側相當於兩個磁極。通常情況下磁體分子的分子電流取向是雜亂無章的，它們產生的磁場互相抵消，對外不顯磁性。當外界磁場作用后，分子電流的取向大致相同，分子間相鄰的電流作用抵消，而表面部分未抵消，它們的效果顯示出宏觀磁性。

安培的分子電流假說在當時物質結構的知識甚少的情況下無法證實，它帶有相當大的臆測成分；在今天已經了解到物質由分子組成，而分子由原子組成，原子中有繞核運動的電子，安培的分子電流假說有了實在的內容，已成為認識物質磁性的重要依據。

其中最著名的是指南針，四大發明之一，他就是利用磁體的磁極具有指向性製成的，最早的指南儀叫司南

現已廣泛用於發電機、電動機、指南針等方面，比如磁力抽水泵。永磁體還可以用來發電，而且目前大部分的發電設備（比如火力發電，水力發電）都是利用電磁感應現象來發電的。

理髮用的電吹風也用到了磁體。

我們能夠聽到磁帶或唱片上的音樂，也是磁體的功勞。

地球本身也是一個大的磁體，並有它自己的磁力。

發電機跟電動機的機心

電磁門

收音機揚聲器

磁化水

磁懸浮列車 電路控制

電腦信息儲存

VCM

硬碟驅動（HDD）

光碟驅動器（ODD）

節能環保家電

工業節能電機

混合動力汽車產業

喇叭音響

麥克風（話筒）

最初發現的磁體是被稱為“天然磁石”的礦物，其中含有鐵，能吸引其他物體，很像磁鐵。

自然界的各類岩石中最常見的磁性礦物有鐵鈦、鐵錳氧化物及氫氧化物、鐵的硫化物以及鐵、鈷、鎳、合金等等。科學家們認為，這些礦物的磁學狀態除鐵鈷鎳及其合金之類屬鐵磁性外，其餘則屬反鐵磁性（如鈦鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦、鈦尖晶石及隕硫鐵等），或鐵氧體性（如磁鐵礦、磁赤鐵礦、磁黃鐵礦、錳尖晶石等）。其中鐵氧體性的磁鐵礦、磁赤鐵礦的磁性最強。

當磁化強度M為負時，固體表現為抗磁性。Bi、Cu、Ag、Au等金屬具有這種性質。在外磁場中，這類磁化了的介質內部的磁感應強度小於真空中的磁感應強度M。抗磁性物質的原子（離子）的磁矩應為零，即不存在永久磁矩。當抗磁性物質放入外磁場中，外磁場使電子軌道改變，感生一個與外磁場方向相反的磁矩，表現為抗磁性。所以抗磁性來源於原子中電子軌道狀態的變化。抗磁性物質的抗磁性一般很微弱，磁化率H一般約為-10-5，為負值。

順磁性物質的主要特徵是，不論外加磁場是否存在，原子內部存在永久磁矩。但在無外加磁場時，由於順磁物質的原子做無規則的熱振動，宏觀看來，沒有磁性；在外加磁場作用下，每個原子磁矩比較規則地取向，物質顯示極弱的磁性。磁化強度與外磁場方向一致，為正，而且嚴格地與外磁場H成正比。

順磁性物質的磁性除了與H有關外，還依賴於溫度。其磁化率H與絕對溫度T成反比。

式中,C稱為居里常數，取決於順磁物質的磁化強度和磁矩大小。

順磁性物質的磁化率一般也很小，室溫下H約為10-5。一般含有奇數個電子的原子或分子，電子未填滿殼層的原子或離子，如過渡元素、稀土元素、鋼系元素，還有鋁鉑等金屬，都屬於順磁物質。

對諸如Fe、Co、Ni等物質，在室溫下磁化率可達10-3數量級，稱這類物質的磁性為鐵磁性。

鐵磁性物質即使在較弱的磁場內，也可得到極高的磁化強度，而且當外磁場移去后，仍可保留極強的磁性。其磁化率為正值，但當外場增大時，由於磁化強度迅速達到飽和，其H變小。

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。

鐵磁體的鐵磁性只在某一溫度以下才表現出來，超過這一溫度，由於物質內部熱騷動破壞電子自旋磁矩的平行取向，因而自發磁化強度變為0，鐵磁性消失。這一溫度稱為居里點。在居里點以上，材料表現為強順磁性，其磁化率與溫度的關係服從居里——外斯定律。

反鐵磁性是指由於電子自旋反向平行排列。在同一子晶格中有自發磁化強度，電子磁矩是同向排列的；在不同子晶格中，電子磁矩反向排列。兩個子晶格中自發磁化強度大小相同，方向相反，整個晶體。反鐵磁性物質大都是非金屬化合物，如MnO。

不論在什麼溫度下，都不能觀察到反鐵磁性物質的任何自發磁化現象，因此其宏觀特性是順磁性的，M與H處於同一方向，磁化率 為正值。溫度很高時，極小；溫度降低，逐漸增大。在一定溫度 時，達最大值。稱 為反鐵磁性物質的居里點或尼爾點。對尼爾點存在 的解釋是：在極低溫度下，由於相鄰原子的自旋完全反向，其磁矩幾乎完全抵消，故磁化率 幾乎接近於0。當溫度上升時，使自旋反向的作用減弱，增加。當溫度升至尼爾點以上時，熱騷動的影響較大，此時反鐵磁體與順磁體有相同的磁化行為。

極光（Aurora）出現於星球的高磁緯地區上空，是一種絢麗多彩的發光現象。而地球的極光，來自地球磁層和太陽的高能帶電粒子流（太陽風）使高層大氣分子或原子激發（或電離）而產生。極光產生的條件有三個：大氣、磁場、高能帶電粒子。這三者缺一不可。極光不只在地球上出現，太陽系內的其他一些具有磁場的行星上也有極光

磁化是指使原來不具有磁性的物質獲得磁性的過程。

一些物體在磁體或電流的作用下會獲得磁性，這種現象叫做磁化