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軟磁合金粉芯的基礎(chǔ)理論 (2)
(磁性的歷史與根源)
引 言
在過去，電對(duì)于人類來說，是主導(dǎo)人類發(fā)展的核心之一； 在現(xiàn)代，電對(duì)于人類來說，就如同空氣，水一般，是不可或缺的因素。因此，哪怕不是專家，一般人對(duì)于電也有普遍的認(rèn)知，也意識(shí)到了電的重要性。
為了更安全有效地使用電器，我們身邊大部分電器中都有磁性物質(zhì)，但是很多人要么誤以為這是電的一部分，要么根本不知道此類物體的存在，所以相對(duì)于它的貢獻(xiàn)，并沒有被廣泛認(rèn)識(shí)。
可是，近由于能量，環(huán)境等問題，高效率在電產(chǎn)品，太陽(yáng)能發(fā)電，電車等領(lǐng)域成為重要話題。漸漸地，人們對(duì)磁性物質(zhì)的認(rèn)知也在慢慢改變，現(xiàn)在已成為戰(zhàn)略性核心材料，促進(jìn)了對(duì)于磁性物質(zhì)的研究和開發(fā)。
因此學(xué)習(xí)磁性物質(zhì)的學(xué)生和從事相關(guān)專業(yè)的人數(shù)越來越多，但是，可供他們參考的教材卻不多，大部分的技術(shù)書籍都比較著重于理論性的部分，對(duì)于磁性物質(zhì)的研究開發(fā)非常有局限性。
因此，在后期會(huì)結(jié)合實(shí)際，介紹關(guān)于磁性物質(zhì)的全面理論。關(guān)于磁性物質(zhì)的領(lǐng)域，從材料到產(chǎn)品及應(yīng)用，因?yàn)樯婕暗降姆秶^為廣泛，會(huì)分次，階段性地進(jìn)行介紹。
磁學(xué)的歷史
磁學(xué)的歷史起源于，人們發(fā)現(xiàn)了有一種奇怪的石頭（磁鐵礦）可以吸引鐵，在西方是公元前7世紀(jì)，在東方是公元前3世紀(jì)左右。其實(shí)我們賴以生存的地球也是一個(gè)巨大的磁鐵，構(gòu)成地球內(nèi)部構(gòu)造之一的外部核的對(duì)流運(yùn)動(dòng)和地球的自轉(zhuǎn)形成感應(yīng)電流，從而形成地球磁場(chǎng)。根據(jù)這樣的地球環(huán)境，初使用磁性物質(zhì)的產(chǎn)品是指南針，對(duì)于人類的發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)。
對(duì)于磁學(xué)的研究是1600年在英國(guó)正式開始的，發(fā)現(xiàn)了磁鐵的南北有兩種不同的性質(zhì)，同極相斥，異極相吸，而且有指向地球南北的性質(zhì)。
后面直到1700年，都不知道電和磁的密切關(guān)系，以為兩者是完全區(qū)分的，所以一直對(duì)兩者分別進(jìn)行了研究。直到1820年，丹麥的H.C. Oersted發(fā)現(xiàn)通過導(dǎo)線的電流會(huì)影響磁針，才知道電和磁有密切的關(guān)系，再后來發(fā)明了初的磁電石。
作為現(xiàn)代磁學(xué)基礎(chǔ)的研究是從20世紀(jì)開始正式進(jìn)行的，在20世紀(jì)后期隨著電子產(chǎn)品的急速發(fā)展，磁作為決定電和電子產(chǎn)品性能，品質(zhì)及競(jìng)爭(zhēng)力的重要基礎(chǔ)材料，做了更多的研究。
磁性的根源
磁性的發(fā)生是因?yàn)槲镔|(zhì)內(nèi)部的兩種原因，這兩種可以看作；一個(gè)是源于電子的，另一個(gè)是源于原子核的。
但是源于原子核的磁性相對(duì)于源于電子的只有數(shù)千分之一那么小，所以一般物質(zhì)磁性的代表性原因可以歸結(jié)于物質(zhì)的電子運(yùn)動(dòng)。
電子做以自己為軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和圍繞原子核的軌道運(yùn)動(dòng)，所以雖然根據(jù)物質(zhì)有所不同，但是這兩種運(yùn)動(dòng)，都會(huì)影響磁性值。
關(guān)于代表物質(zhì)磁性特征的電子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，電子根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向，以+，-，兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，大部分的原子互相以+,-相反方向成對(duì)，所以正負(fù)值相抵，外部不會(huì)表現(xiàn)出磁性，但是在Fe, Ni, Co等強(qiáng)磁性物質(zhì)中，在3d軌道之內(nèi)不成對(duì)，因此外部會(huì)表現(xiàn)出很強(qiáng)的磁性。
以Fe為例； Fe的元素編號(hào)是26，由26個(gè)電子組成，其排列是1s22s22p63s23p63d64s2 ，
在3d 軌道有4個(gè)不成雙的電子，而這4個(gè)電子則影響磁性。
在實(shí)際的Fe原子中3d軌道和4s軌道的能量相近，3d軌道的6的電子和4s軌道的2個(gè)電子相互作用，各軌道的實(shí)際電子排列不同，但在此不做更深的介紹。
過去以為影響物質(zhì)磁性的，主要是來源于電子自轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但是根據(jù)對(duì)稀土類元素（Nd, Sm, Tb 等）的研究，發(fā)現(xiàn)此類元素除了電子的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，電子的軌道運(yùn)動(dòng)也對(duì)磁性有很大的影響。
磁的單位
關(guān)于磁性物質(zhì)的單位有cgs-emu(electromagnetic units)和SI(system internation)兩種單位系。
cgs-emu系是從很久以前在所有磁的范圍中使用的，而且現(xiàn)在也廣泛使用于測(cè)量考試領(lǐng)域之中，但是SI系作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，逐步代替了它的位置。
兩個(gè)系的區(qū)別在于；cgs-emu系在真空狀態(tài)也有相同的磁感應(yīng)強(qiáng)度B(magnetic induction)和磁場(chǎng)強(qiáng)度H(magnetizing force)， SI系在真空狀態(tài)下B值和H值不同，是在現(xiàn)有的cgs-emu系的基本單位meter-kilogram-second上添加了ampere的四個(gè)層次。
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