磁鐵

磁鐵

磁鐵的成分是鐵、鈷、鎳等原子,其原子的內部結構比較特殊,本身就具有磁矩。磁鐵種類:形狀類磁鐵:方塊磁鐵、瓦形磁鐵、異形磁鐵、圓柱形磁鐵、圓環磁鐵、圓片磁鐵、磁棒磁鐵、磁力架磁鐵,屬性類磁鐵:釤鈷磁體、釹鐵硼磁鐵、鐵氧體磁鐵、鋁鎳鈷磁鐵、鐵鉻鈷磁鐵,行業類磁鐵:磁性組件、電機磁鐵、橡膠磁鐵、強力磁鐵、塑磁等等種類。磁鐵分永久磁鐵與軟磁,永久磁鐵是加上強磁,使磁性物質的自鏇與電子角動量成固定方向排列,軟磁則是加上電流(也是一種加上磁力的方法) 等電流去掉軟鐵會慢慢失去磁性。磁鐵能夠產生磁場,具有吸引鐵磁性物質如鐵、鎳、鈷等金屬的特性。將條形磁鐵的中點用細線懸掛起來,靜止的時候,它的兩端會各指向地球南方和北方,指向北方的一端稱為指北極或N極,指向南方的一端為指南極或S極。如果將地球想像成一塊大磁鐵,則地球的地磁北極是指南極,地磁南極則是指北極。磁鐵與磁鐵之間,同名磁極相排斥、異名磁極相吸引。所以,指南針與南極相排斥,指北針與北極相排斥,而指南針與指北針則相吸引。分類:磁鐵可分為“永久磁鐵”與“非永久磁鐵”。永久磁鐵可以是天然產物,又稱天然磁石,也可以由人工製造。非永久性磁鐵,例如電磁鐵,只有在某些條件下才會出現磁性。

基本信息

發展

1822年,法國物理學家阿拉戈和呂薩克發現,當電流通過其中有鐵塊的繞線時,它能使繞線中的鐵塊磁

磁鐵磁鐵

化。這實際上是電磁鐵原理的最初發現。1823年,斯特金也做了一次類似的實驗:他在一根並非是磁鐵棒的U型鐵棒上繞了18圈銅裸線,當銅線與伏打電池接通時,繞在U型鐵棒上的銅線圈即產生了密集的磁場,這樣就使U型鐵棒變成了一塊“電磁鐵”。這種電磁鐵上的磁能要比永磁能放大多倍,它能吸起比它重20倍的鐵塊,而當電源切斷後,U型鐵棒就什麼鐵塊也吸不住,重新成為一根普通的鐵棒。斯特金的電磁鐵發明,使人們看到了把電能轉化為磁能的光明前景,這一發明很快在英國、美國以及西歐一些沿海國家傳播開來。1829年,美國電學家亨利對斯特金電磁鐵裝置進行了一些革新,絕緣導線代替裸銅導線,因此不必擔心被銅導線過分靠近而短路。由於導線有了絕緣層,就可以將它們一圈圈地緊緊地繞在一起,由於線圈越密集,產生的磁場就越強,這樣就大大提高了把電能轉化為磁能的能力。到了1831年,亨利試製出了一塊更新的電磁鐵,雖然它的體積並不大,但它能吸起1噸重的鐵塊。電磁鐵的發明也使發電機的功率得到了很大的提高。

發展歷程

5000年前人類發現天然磁鐵()

2300年前中國人將天然磁鐵磨成勺型放在光滑的平面上,在地磁的作用下,勺柄指南,曰“司南”此即世界上第一個指南儀。

1000年前中國人用磁鐵與鐵針摩擦磁化,製成世界最早的指南針。

1100年左右中國將磁鐵針和方位盤聯成一體,成為磁鐵式指南儀,用於航海。

1405-1432鄭和憑指南儀開始人類歷史上航海的偉大創舉。

1488-1521哥倫布,伽馬,麥哲倫憑藉由中國傳來的指南儀進行了聞名全球的航海發現。

1600英國人威廉.吉伯發表了關於磁的專著“磁鐵”,重複和發展了前人有關磁的認識和實驗。

1785法國物理學家C.庫侖用扭枰建立了描述電荷與磁極間作用力的“庫侖定律”。

1820丹麥物理學家H.C.奧斯特發現電流感生磁力。

1831英國物理學家M.法拉第發現電磁感應現象。

1873英國物理學家J.C.麥克斯韋在其專著“論電和磁”中完成了統一的電磁理論。

1898-1899法國物理學家P.居里發現鐵磁性物質在特定溫度下(居里溫度)變為順磁性的現象。

1905法國物理學家P.I.郎之萬基於統計力學理論解釋了順磁性隨溫度的變化。

1907法國物理學家P.E.外斯提出分子場理論,擴展了郎之萬的理論。

1921奧地利物理學家W.泡利提出玻爾磁子作為原子磁矩的基本單位。美國物理學家A.康普頓提出電子也具有自鏇相應的磁矩。

1928英國物理學家P.A.M.狄拉克用相對論量子力學完美地解釋了電子的內稟自鏇和磁矩。並與德國物理學家W.海森伯一起證明了靜電起源的交換力的存在,奠定了現代磁學的基礎。

1936蘇聯物理學家郎道完成了巨著“理論物理學教程”,其中包含全面而精彩地論述現代電磁學和鐵磁學的篇章。

1936-1948法國物理學家L.奈耳提出反鐵磁性和亞鐵磁性的概念和理論,並在隨後多年的研究中深化了對物質磁性的認識。

磁鐵磁鐵

1967旅美奧地利物理學家K.J.斯奈特在量子磁學的指導下發現了磁能積空前高的

稀土磁鐵(SmCo5),從而揭開了永磁材料發展的新篇章。

1967年,美國Dayton大學的Strnat等,研製成釤鈷磁鐵,標誌著稀土磁鐵時代的到來。

1974第二代稀土永磁-SmCo問世。

1982日本住友特殊金屬的佐川真人(Masato Sagawa)發明釹鐵硼磁鐵,第三代稀土永磁-Nd2Fe14B問世。

1990原子間隙磁鐵-Sm-Fe-N問世。

1991德國物理學家E.F.克內勒提出了雙相複合磁鐵交換作用的理論基礎,指出了納米晶磁鐵的發展前景。

隨著社會的發展,磁鐵的套用也越來越廣泛,從高科技產品到最簡單的包裝磁,

目前套用最為廣泛的還是釹鐵硼磁鐵和鐵氧體磁鐵。

從磁鐵的發展歷史來看,十九世紀末二十世紀初,人們主要使用碳鋼、鎢鋼、鉻鋼和鈷鋼作永磁材料。

三十年代

二十世紀三十年代末,鋁鎳鈷磁鐵開發成功,才使磁鐵的大規模套用成為可能。

五十年代

五十年代,鋇鐵氧體磁鐵的出現,既降低了永磁體成本,又將永磁材料的套用範圍拓寬到高頻領域。

六十年代

到六十年代,釤鈷永磁的出現,則為磁鐵的套用開闢了一個新時代。迄今為止,稀土永磁已經歷第一代SmCo,第二代沉澱硬化型SmCo,發展到第三代Nd-Fe-B永磁材料。目前鐵氧體磁鐵仍然是用量最大的永磁材料,但釹鐵硼磁鐵的產值已大大超過鐵氧體永磁材料,釹鐵硼磁鐵的生產已發展成一大產業。

磁現象的發現

戰國時代我們的先人已經積累了許多這方面的認識,在探尋鐵礦時常會遇到磁鐵礦,即磁石(主要成分是四氧化三鐵)。這些發現很早就被記載下來了。《管子》的數篇中最早記載了這些發現:“山上有磁石者,其下有金銅。”

文獻記載

其他古籍如《山海經》中也有類似的記載。磁石的吸鐵特性很早就被人發現,《呂氏春秋》九卷精通篇就有:“慈招鐵,或引之也。”那時的人稱“磁”為“慈”他們把磁石吸引鐵看作慈母對子女的吸引。並認為:“石是鐵 的母親,但石有慈和不慈兩種,慈愛的石頭能吸引他的子女,不慈的石頭就不能吸引了。” 漢以前人們把磁石寫做“慈石”,是慈愛石頭的意思。

又北三百二十里,曰灌題之山,其上多樗柘,其下多流沙,多砥。有獸焉,其狀如牛而白尾,其音如訆,名曰那父。有鳥焉,其狀如雌雉而人面,見人則躍,名曰竦斯,其鳴自呼也。匠韓之水出焉,而西流注於泑澤,其中多磁石。

註解

③磁石:也作“慈石”,一種天然礦石,具有吸引鐵、鎳、鈷等金屬物質的屬性。俗稱吸鐵石,今稱磁鐵石。中國古代四大發明之一的指南針,就是利用磁石製做成的。

(山海經北山經)

嘗試

磁鐵磁鐵

既然磁石能吸引鐵,那么是否還可以吸引其他金屬呢?我們的先民做了許多嘗試,發現磁石不僅不能吸引金、銀、銅等金屬,也不能吸引磚瓦之類的物品。西漢的時候人們已經認識到磁石

只能吸引鐵,而不能吸引其他物品。當把兩塊磁鐵放在一起相互靠近時,有時候互相吸引,有時候相互排斥。人們都知道磁體有兩個極,一個稱N 極,一個稱S 極。同性極相互排斥,異性極相互吸引。那時的人們並不知道這個道理,但對這個現象還是能夠察覺到的。

到了西漢,有一個名叫欒大的方士,他利用磁石的這個性質做了兩個棋子般的東西,通過調整兩個棋子極性的相互位置,有時兩個棋子相互吸引,有時相互排斥。欒大稱其為“斗棋”。他把這個新奇的玩意獻給漢武帝,並當場演示。漢武帝驚奇不已,龍心大悅,竟封欒大為“五利將軍”。欒大利用磁石的性質,製作了新奇的玩意矇騙了漢武帝。

地球也是一個大磁體,它的兩個極分別在接近地理南極和地理北極的地方。因此地球表面的磁體,可以自由轉動時,就會因磁體同性相斥,異性相吸的性質指示南北。這個道理古人不夠明白,但這類現象他們很清楚。

分類

磁鐵可分作“永久磁鐵”與“非永久磁鐵”。永久磁鐵可以是天然產物,又稱天然磁石,也可以由人工製造(最強的磁鐵是釹磁鐵)。而非永久性磁鐵,只有在某些條件下會有磁性,通常是以電磁鐵的形式產生,也就是利用電流來強化其磁場。

定義

磁鐵,應該叫磁鋼,英文:Magnet,磁鋼主要分兩大類,一類是軟磁,一類是硬磁。

幾種分類

磁鐵磁鐵

磁鐵的種類很多,一般分為永磁和軟磁兩大類,我們所說的磁鐵,一般都是指永磁磁鐵。永磁磁鐵又分二大分類:

第一大類是:金屬合金磁鐵包括釹鐵硼磁鐵Nd2Fe14B)、釤鈷磁鐵(SmCo)、鋁鎳鈷磁鐵(ALNiCO)

第二大類是:鐵氧體永磁材料(Ferrite)

1、釹鐵硼磁鐵:它是目前發現商品化性能最高的磁鐵

被人們稱為磁王,擁有極高的磁性能其最大磁能積(BHmax)高過鐵氧體(Ferrite)10倍以上。其本身的機械加工性能亦相當之好。工作溫度最高可達200攝氏度。而且其質地堅硬,性能穩定,有很好的性價比,故其套用極其廣泛。但因為其化學活性很強,所以必須對其表面凃層處理。(如鍍Zn,Ni,電泳、鈍化等)。

2.鐵氧體磁鐵:它主要原料包括BaFe12O19和SrFe12O19。通過陶瓷工藝法製造而成,質地比較硬,屬脆性材料,由於鐵氧體磁鐵有很好的耐溫性、價格低廉、性能適中,已成為套用最為廣泛的永磁體。

3.鋁鎳鈷磁鐵:是由鋁、鎳、鈷、鐵和其它微量金屬元素構成的一種合金。鑄造工藝可以加工生產成不同的尺寸和形狀,可加工性很好。鑄造鋁鎳鈷永磁有著最低可逆溫度係數,工作溫度可高達600攝氏度以上。鋁鎳鈷永磁產品廣泛套用於各種儀器儀表和其他套用領域。

4、釤鈷(SmCo)依據成份的不同分為SmCo5和Sm2Co17。由於其材料價格昂貴而使其發展受到限制。釤鈷(SmCo)作為稀土永磁鐵,不但有著較高的磁能積(14-28MGOe)、可靠的矯頑力和良好的溫度特性。與釹鐵硼磁鐵相比,釤鈷磁鐵更適合工作在高溫環境中。

5、強磁鐵——NdFeB磁鐵NdFeB磁鐵是第三代稀土永磁釹鐵硼,是當代磁鐵中性能最強永磁鐵。

其潛在的磁性能極高,能吸起相當於自身重量640倍的重物。釹鐵硼磁鐵的機械性能較其它磁鐵要好,更易於切割和鑽孔及複雜形狀加工。其不足之處是溫度性能不佳,在高溫下使用磁損失較大,最高工作溫度較低。一般為80攝氏度左右,在經過特殊處理後,其最高工作溫度可達200攝氏度。由於材料中含有大量的釹和鐵,故容易鏽蝕也是它的一大弱點。所以釹鐵硼磁鐵必須進行表面塗層處理。可電鍍鎳(Ni), 鋅(Zn), 金(Au), 鉻(Cr), 環氧樹脂(Epoxy)等。釹鐵硼磁鐵目前廣泛套用於航空航天,電子,機電,儀器儀表,醫療等領域。而且非技術領域使用也越來越廣。

(製備NdFeB磁體的方法不止這一種,這只是其中之一)

粘接NdFeB磁體具有許多優點,因而可以取代部分鐵氧體永磁在汽車、電子工業及辦公自動化等許多領域的套用。本文簡要介紹了目前國內外粘接磁體的發展,敘述了粘接NdFeB磁體的生產工藝,並對其在微電機中的套用做了探討。

NdFeB粘接磁體是將NdFeB微晶磁粉及有機聚合物如樹脂、尼龍、塑膠、造牙粉或軟金屬均勻混合後,經壓制和固化而製成的磁體。和燒結型磁體相比,粘接型磁體的磁性偏低一些,但卻大大高於鐵氧體永磁,而且磁性能變化範圍很寬,如磁能積(BH)max可以從5MGOe(40kJ/m3)到15MGOe(120kJ/m3),因此它可以取代鐵氧體永磁在許多領域中獲得套用,使其達到小型、輕量化和高性能的要求。

磁鐵磁鐵

粘接型磁體具有以下特點。

1.工藝簡便、流程短,產品一致性好,適宜於工業化批量生產;

2.產品尺寸精度高,一般不需要機械加工;

3.形態自由度大,產品可以做成薄壁、異形條塊和瓦片等各種形狀複雜、性能均勻的磁體,也可以做成軸向、徑向、輻向及多極磁化的磁體;

4.機械強度好,產品不易破碎、掉邊和掉角;

5.能再生利用原材料,因此達到節能、節電、節省原材料的要求,從而降低成本;

6.可以將磁體與電機的轉軸等部件一體成型。這樣既保證了高精度,減少了整體系統的公差,又降低了總成本。

正是由於上述特點,NdFeB粘接磁體特別適合於製作各種小型、精密的電機,廣泛用於辦公自動化、計算機外圍部件、電子及汽車工業中。

:粘接磁粉的製備法

(1)真空快淬法也稱熔體鏇淬(melt spun),是將熔融的NdFeB合金熔液噴射到高速鏇轉的水冷金屬輥的表面,使合金熔液以極快的冷卻速度凝固甩成薄帶,這種薄帶厚度一般為30~50μm,很脆,極容易破碎成鱗片狀的粉末,再經過晶化處理便得到NdFeB磁粉。

(2)氫化法(HDDR法)是利用稀土與過渡金屬化合物的吸氫特性,將NdFeB合金鑄錠破碎成2~5cm的小塊後,放在氫氣中,使之氫化,合金塊破裂碎化,之後再升高溫度使之岐化,再經脫氫處理,便可得到細晶粒高矯頑力的NdFeB磁粉。其工藝實際過程如圖2所示,HDDR分別代表工藝流程中四個主要轉變過程的英文字頭。

氫化法工藝能夠製造高矯頑力磁體的原因是由於岐化後主相再組合的晶粒變細的緣故。晶粒約在0.3μm左右,接近單疇顆粒的臨界尺寸。其次,在主相晶粒或晶界上沒有雜質,也沒有應變產生,主相周圍晶界處均勻分布著富釹相和富硼相。當NdFeB成分接近主相的成分時,這些富釹相及富硼相數量大大減少,且分布在主相晶粒邊界處,因此能獲得較高的矯頑力。

(3)其他製備方法:還原擴散法、霧化法及機械合金化法等。但都因為各有缺點而未能採用,目前只在實驗室里用。

2.粘接磁體的製造方法

(1)壓縮成型,簡稱模壓法。將磁粉和粘接劑按比例混合後放入模具的模腔中,通過一定壓力使粉料細密成形,然後再固化,便得到粘接磁體,粘結劑有液體和固體粉末兩種。

(2)注射成型法。將經過防氧化處理後的磁粉與熱塑性樹脂粘接劑按比例混合後,經過加熱混煉和造粒,這種混煉後的粒料被加熱到呈熔融狀態,然後注射到模具的模腔中注塑成形,便得到粘接磁體。由於注射成型法能實現高度自動化,並能免去二次加工的麻煩。一次成型即能達到高精度的要求,因此特別適合於大規模工業的需要,因其採用的是注塑技術,故也稱注塑成型。

NdFeB粘接磁體特別適合用在微型永磁電機中,以發揮它的小型化、輕量化、高效率和設計上自由度很大,節約能源等特點。在各類結構和額定容量的永磁電機中,無論是鏇轉式,直線式還是具有寬調速範圍的電機中,粘接NdFeB磁體都有很大的套用潛力。例如,汽車上有24種微電機大部分需要粘接NdFeB磁體。因此汽車工業有可能成為粘接NdFeB磁體的最大用戶之一。其次,隨著辦公自動化,家用電器等電子工業的發展,也將會大大刺激各種微電機的發展。其套用前景是樂觀的。

隨著科學技術的不斷發展,隨著人們生活水平的不斷提高,在未來世界市場上,成本、性能、可靠性和高效率、節能等都將成為激烈競爭的關鍵參數。電機節能已在國際上引起了普遍重視,稀土永磁電機比現有電機節電3%~12%,功率因數提高10%以上,因此有著極廣闊的發展前景。

橡膠磁鐵是粘接鐵氧體磁粉,合成橡膠或塑膠等材料複合後,經擠壓成型,壓延成型,注射成型等工藝製作而成。具有比重輕,柔軟,彈性好,可扭曲,保磁性強,易加工,省能源等特點。可生產成條狀,卷狀,片狀及其它複雜形狀,適用於電子,電器工業及家電日用品工業,馬達定轉子,玩具,文具,廣告,印刷裝飾等領域。

一般物理性能 Typical Physical Properties

性能名

單位

數值

拉伸強度Tensile strength

Kg/cm3

20<10< P>

伸展度Elongation

%

60<300< P>

硬度Hardness

Hv

95+/-5

密度Density

G/cm3

3.70+/-0.2

飽和磁化Saturation Field

KA/m

10/800

配料---->混合---->擠壓/壓延/注射成型---->加工---->磁化---->檢驗---->包裝

概念

軟磁包括矽鋼片和軟磁鐵芯;硬磁包括鋁鎳鈷、釤鈷、鐵氧體和釹鐵硼,這其中,最貴的是釤鈷磁鋼,最便宜的是鐵氧體磁鋼,性能最高的是釹鐵硼磁鋼,但是性能最穩定,溫度係數最好的是鋁鎳鈷磁鋼,用戶可以根據不同的需求選擇不同的硬磁產品。

我們所說的磁鐵,一般都是指永磁磁鐵。

永磁磁鐵又分二大分類。

第一大類

金屬合金磁鐵包括釹鐵硼磁鐵NdFeB magnet)、釤鈷磁鐵(SmCo magnet)、鋁鎳鈷磁鐵(ALNiCO magnet)鐵鉻鈷磁鐵(FeCrCo magnet)

燒結汝鐵硼:是1983年以後發展起來的一種新型永磁材料,它具有極高的磁性能,廣泛套用於各種永磁電機,工程機械、電聲、電器以及醫療器械。

燒結釤鈷永磁是一種優越的永磁材料,即具有很高測磁性能,同時又有很強的防腐蝕性、抗氧化性、溫度係數低、居里溫度高、能在較高環境下使用,廣泛套用於馬達、感測器、探測儀、雷達以及其他高科技領域。

鋁鎳鈷適合於生產形狀複雜。輕、薄、小的產品,廣泛套用於儀器儀表、通訊、磁電開關以及各種感測器。

磁鐵磁鐵

鐵鉻鈷磁鐵(FeCrCo magnet)是永磁中的變形金剛,合金永磁可變形之最,可以拉絲(0.2-0.3mm)拉管 軋帶 以及各種機械加工。A.FeCrCo(鐵鉻鈷)變形永磁合金具有較高的磁性,可與AlNiCo永磁合金媲美,但其含Co量要比AlNiCo低50%左右。B.FeCrCo合金具有優良的塑性與延展性易於加工,這是鑄造永磁合金無法比擬的特性,而該合金較高的使用溫度400左右,又是NdFeB稀土永磁不可及的。C.FeCrCo合金經加加工可製成絲、棒、管、帶和鍛材,經車、銑、刨、鑽和衝壓等機械加工,能製成各種形狀複雜的永磁元件,尤其對細小、長薄元件顯示出獨有的特性。最薄的帶材可以達到0.05mm,最細的絲材可以加工成到0.1mm.

第二大類

鐵氧體永磁材料(Ferrite)

1.釹鐵硼磁鐵它是目前發現商品化性能最高的磁鐵,被人們稱為磁王,擁有極高的磁性能其最大磁能積(BHmax)高過鐵氧體(Ferrite)10倍以上。其本身的機械加工性能亦相當之好。工作溫度最高可達200攝氏度。而且其質地堅硬,性能穩定,有很好的性價比,故其套用極其廣泛。但因為其化學活性很強,所以必須對其表面凃層處理。(如鍍Zn,Ni,電泳、鈍化等)。

2.鐵氧體磁鐵它主要原料包括BaFeO和SrFeO。通過陶瓷工藝法製造而成,質地比較硬,屬脆性材料,由於鐵氧體磁鐵有很好的耐溫性、價格低廉、性能適中,已成為套用最為廣泛的永磁體。

3.鋁鎳鈷磁鐵是由鋁、鎳、鈷、鐵和其它微量金屬元素構成的一種合金。鑄造工藝可以加工生產成不同的尺寸和形狀,可加工性很好。鑄造鋁鎳鈷永磁有著最低可逆溫度係數,工作溫度可高達600攝氏度以上。鋁鎳鈷永磁產品廣泛套用於各種儀器儀表和其他套用領域。

4.釤鈷(SmCo)依據成份的不同分為SmCo和SmCo。由於其材料價格昂貴而使其發展受到限制。釤鈷(SmCo)作為稀土永磁鐵,不但有著較高的磁能積(14-28MGOe)、可靠的矯頑力和良好的溫度特性。與釹鐵硼磁鐵相比,釤鈷磁鐵更適合工作在高溫環境中。

永久性磁鐵

磁鐵磁鐵

永久性磁鐵可以是天然產物,又稱天然磁石,也可以由人工製造(最強的磁鐵是釹鐵硼磁鐵)。

非永久性磁鐵

:非永久性磁鐵加熱到一定的溫度會突然失去磁性,這是由於組成磁鐵的眾多“元磁體”之排列從有序到無序所引起的;失去磁性的磁鐵放入到磁場中,當磁化強度達到某一數值,它又被磁化,“元磁體”之排列又從無序到有序。

人造磁鐵

人造磁鐵:分為蹄形磁鐵和條形磁鐵,是大家生活中最常見的,其中蹄形磁鐵比較受歡迎。單面磁鐵 是指一面有磁性,另一面磁性較弱的磁鐵,方法是用特殊處理的鍍鋅鐵皮將雙面磁鐵的一面包裹,這樣被包裹的一面磁性將被禁止,磁力被折射到另一面,另一面磁性將增強。如有的場合只需要一面有磁性,另一面如有磁性會造成損壞或干擾;有的場合如包裝盒上的磁鐵則只需要一面有磁性,另一面可有可無,有磁性也沒有用,這樣使用單面磁會大大降低成本並節約磁性材料。單面磁鐵的磁力折射如同衛星鍋對信號的折射或手電筒燈鍋對光線的折射面決定:1.材料:材料的選擇以及厚薄,以及磁鐵與材料的間距有著密切的關係。純鐵皮容易漏磁,經特殊處理後折射會增強,但100%禁止的材料還沒研究出,但不同 廠 家做的材料效果也不同。

2.角度:根據折射原理,弧形材料效果最好,直角材料折射損耗較大。

3.空間:磁力線在空中如同手機信號,需要有空間才能折射出來。手電筒燈鍋如完全包裹在燈炮上,使用效果肯定不好,因為有大量的光線折射被損耗。

如何能利用以上原理,將磁性增強的效果最好,是很多參數之間求最佳的問題,很多廠家也在反覆的做實驗,如西安國泰磁鐵廠單面磁處理最理想結果為增強50%,這樣在包裝盒箱包等領域將大大降低生產成本並節約磁性材料。

釹鐵硼磁鐵

釹鐵硼磁鐵釹鐵硼磁鐵

(Neodymium magnet)也稱為釹鐵硼磁鐵,其化學式為NdFeB,是一種人造的永久磁鐵,目前為止具有最強磁力的永久磁鐵。

釹磁鐵是住友特殊金屬公司的佐川真人等人於1982年發明的,由其化學式可知其主要由釹、鐵與硼等化學元素所構成。在許多領域有可能取代傳統的純鐵磁鐵,鋁鎳鈷合金和釤鈷磁鐵譬如電動機,儀器和儀表,汽車工業, 石油化工產業和磁性醫療保健產品。能生產各種形狀的:譬如圓盤磁鐵,圓環磁鐵, 長方形磁鐵, 弧磁鐵和其它形狀的磁鐵。

具有強力磁性的釹磁鐵被廣泛被套用在電子產品上,例如硬碟、手機、耳機等等。

主要成分

磁鐵又名吸鐵石,是指在周圍和自身內部存在磁場的物體或材質,分為天然和人造兩大類。人造磁鐵通常用金屬合金製成,具有強磁性。又可分作“永久性磁鐵”與“非永久性磁鐵”,即“硬磁”與“軟磁”。天然磁鐵主要成分:四氧化三鐵,化學式FeO,常稱“磁性氧化鐵”。具有磁性的黑色晶體。可以看成是氧化亞鐵和氧化鐵組成的化合物。因在四氧化三鐵的晶體裡存在著兩種不同價態的離子,其中三分之一是Fe2+,三分之二是Fe3+,是一種複雜的化合物。它不溶於水,也不能與水反應。與酸反應,不溶於鹼。主要用於制底漆和面漆,用於電子工業的磁性材料,也用於建築工業的防鏽劑。

磁力大小排列

釹鐵硼磁鐵、釤鈷磁鐵、鋁鎳鈷磁鐵、鐵氧體磁鐵。

性能

定義

主要有如下3個性能參數來確定磁鐵的性能:

剩磁Br:永磁體經磁化至技術飽和,並去掉外磁場後,所保留的Br稱為剩餘磁感應強度。

矯頑力Hc:使磁化至技術飽和的永磁體的B降低到零,所需要加的反向磁場強度稱為磁感矯頑力,簡

稱為矯頑力

磁能積BH:代表了磁鐵在氣隙空間(磁鐵兩磁極空間)所建立的磁能量密度,即氣隙單位體積的靜磁能量。由於這項能量等於磁鐵的Bm和Hm的乘積,因此稱為磁能積。

磁場:對磁極產生磁作用的空間為磁場。

表面磁場:永磁體表面某一指定位置的磁感應強度。

反磁性

抗磁性是一些類別的物質,當處在外加磁場中,會對磁場產生的微弱斥力的一種磁性現象。

順磁性

順磁性,是指一種材料的磁性狀態。有些材料可以受到外部磁場的影響,產生指同相向的磁化向量的特性。這樣的物質具有正的磁化率。與順磁性相反的現象被稱為抗磁性。

鐵磁性

鐵磁性,是指一種材料的磁性狀態,具有自發性的磁化現象。各材料中以鐵最廣為人知,故名之。

某些材料在外部磁場的作用下得而磁化後,即使外部磁場消失,依然能保持其磁化的狀態而具有磁性,即所謂自發性的磁化現象。所有的永久磁鐵均具有鐵磁性或亞鐵磁性。

基本上鐵磁性這個概念包括任何在沒有外部磁場時顯示磁性的物質。至今依然有人這樣使用這個概念。但是通過對不同顯示磁性物質及其磁性的更深刻認識,學者們對這個概念做了更精確的定義。一個物質的原胞中所有的磁性離子均指向它的磁性方向時才被稱為是鐵磁性的。若只有部分離子的磁場指向其磁性方向,則稱為亞鐵磁性。若其磁性離子所指的方向正好相互抵消(儘管所有的磁性離子只指向兩個正好相反的方向)則被稱為反鐵磁性。

物質的磁性現象存在一個臨界溫度,在此溫度下才會發生。對於鐵磁性和亞鐵磁性物質,此溫度被稱為居里溫度; 對於反鐵磁性物質,此溫度被稱為尼爾溫度。

有人認為磁鐵與鐵磁性物質之間的吸引作用是人類最早對磁性的認識。

選擇磁鐵

吸鐵石吸鐵石

在決定選擇哪一種磁鐵之前應明確需要磁鐵發揮何種作用?

主要的作用:移動物體,固定物體或抬升物體。

所需磁鐵的形狀:圓片形,圓環形,方塊形,瓦片形或特殊形狀。

所需磁鐵的尺寸:長,寬,高,直徑及公差等等。

所需磁鐵的吸力,期望價格及數量等等。

指南針就是根據磁鐵的性質發明的。

作用

物理作用

磁鐵磁鐵

1.指南北

2.吸引輕小物體

3.電磁鐵可以做電磁繼電器

4.電動機

5.發電機

6. 電聲

7.磁療

8.磁懸浮

9.核磁共振

食療作用

磁石味鹹,性平;歸肝、腎經;質重鎮降

具有平肝潛陽,聰耳明目,鎮驚安神,納氣平喘的功效

主治肝陽眩暈,驚悸失眠,目昏翳障,耳鳴耳聾,腎虛喘逆。

磁鐵的製造

有些物質可以被摩擦成磁鐵,材料不是鐵,就是鋼,但並不是所有的鋼都可以被製成磁鐵,因為它們內含其物質,不鏽鋼不能充當磁鐵。

我們來製造磁鐵,磁鐵與一根螺絲起子是你所需要的材料,拿磁鐵來摩擦螺絲起子的金屬部分,從一端到另一端,他們反覆摩擦,就可以製造出一根具有磁性的螺絲起子。

取向方向

磁鐵磁鐵

概念

大多數磁性材料可以沿同一方向充磁至飽和,這一方向叫做“磁化方向”(取向方向)。沒有取向方向的磁鐵(也叫做各向同性磁鐵)比取向磁鐵(也叫各向異性磁鐵)的磁性要弱很多。

磁鐵的南北極定義

“北極”的定義是磁鐵在隨意鏇轉後它的北極指向地球的南極,簡稱“N”。同樣,磁鐵的南極也指向地球的北極,簡稱“S”。地磁的兩極與地理的兩極並不重合。

安全處理磁鐵

磁鐵磁鐵

要始終十分小心,因為磁鐵會自己吸附到一起,可能會夾傷手指。磁鐵相互吸附

時也有可能會因碰撞而損壞磁鐵本身(碰掉邊角或撞出裂紋)。

將磁鐵遠離易被磁化的物品,如軟碟,信用卡,電腦顯示器,手錶,手機,醫療器械等。

磁鐵應遠離心臟起搏器。較大尺寸的磁鐵,每片之間應加塑膠或硬紙墊片以保證可以輕易地將磁鐵分開。

磁鐵應儘量存放在乾燥,恆溫的環境中。

隔磁

只有能吸附到磁鐵上的材料才能起到隔斷磁場的作用,而且材料越厚,隔磁的效果越好。

最強的磁鐵

目前最高性能的磁鐵是稀土類磁鐵,而在稀土磁鐵中釹鐵硼是最強力的磁鐵。但在200攝氏度以上的環境中,釤鈷是最強力的磁鐵。

確定磁力大小

磁鐵為什麼有磁力,就是地球因為自轉而它的磁場與電流就會不斷地強力結合,最後整個地球就變成為一個很大的磁場。地球上的礦物如鎳、鈷、鐵等物質因為地球自轉而鏇轉,從而變成了天然的磁鐵。

大家都知道物質之間都存在一個引力場。跟磁場類似,是一種布滿磁極周圍空間的場。而磁場的大小能夠用假想的磁力線的數量來表示,其磁力線越密的地方就是磁場越強的地方,相反要是磁力線疏的地方磁場也就越弱。

討論

物質世界中是否存在百分之百完美的球形磁鐵?假如存在,那該球形磁鐵的NS磁極在哪裡?假如NS是其直徑的兩端,但是球形有無數個直徑,為什麼其他直徑的兩端不是NS兩極呢?

行業套用

在傳統工業中的套用:磁性材料已經在傳統工業的各個方面得到了廣泛套用。例如,如果沒有磁性材料,電氣化就成為不可能,因為發電要用到發電機、

磁鐵磁鐵

輸電要用到變壓器、電力機械要用到電動機、電話機、收音機和電視機中要用到揚聲器。眾多儀器儀表都要用到磁鋼線圈結構。這些都已經在講述其它內容時說到了。

生物界和醫學界的磁套用:信鴿愛好者都知道,如果把鴿子放飛到數百公里以外,它們還會自動歸巢。鴿子為什麼有這么好的認家本領呢?原來,鴿子對地球的磁場很敏感,它們可以利用地球磁場的變化找到自己的家。如果在鴿子的頭部綁上一塊磁鐵,鴿子就會迷航。如果鴿子飛過無線電發射塔,強大的電磁波干擾也會使它們迷失方向。

在醫學上,利用核磁共振可以診斷人體異常組織,判斷疾病,這就是我們比較熟悉的核磁共振成像技術,其基本原理如下:原子核帶有正電,並進行自鏇運動。通常情況下,原子核自鏇軸的排列是無規律的,但將其置於外加磁場中時,核自鏇空間取向從無序向有序過渡。自鏇系統的磁化矢量由零逐漸增長,當系統達到平衡時,磁化強度達到穩定值。如果此時核自鏇系統受到外界作用,如一定頻率的射頻激發原子核即可引起共振效應。在射頻脈衝停止後,自鏇系統已激化的原子核,不能維持這種狀態,將回復到磁場中原來的排列狀態,同時釋放出微弱的能量,成為射電信號,把這許多信號檢出,並使之時進行空間分辨,就得到運動中原子核分布圖像。核磁共振的特點是流動液體不產生信號稱為流動效應或流動空白效應。因此血管是灰白色管狀結構,而血液為無信號的黑色。這樣使血管很容易軟組織分開。正常脊髓周圍有腦脊液包圍,腦脊液為黑色的,並有白色的硬膜為脂肪所襯托,使脊髓顯示為白色的強信號結構。核磁共振已套用於全身各系統的成像診斷。效果最佳的是顱腦,及其脊髓、心臟大血管、關節骨骼、軟組織及盆腔等。對心血管疾病不但可以觀察各腔室、大血管及瓣膜的解剖變化,而且可作心室分析,進行定性及半定量的診斷,可作多個切面圖,空間解析度高,顯示心臟及病變全貌,及其與周圍結構的關係,優於其他X線成像、二維超聲、核素及CT檢查。磁不僅可以診斷,而且能夠幫助治療疾病。磁石是古老中醫的一味藥材。現在,人們利用血液中不同成分的磁性差別來分離紅細胞和白細胞。另外,磁場與人體經絡的相互作用可以實現磁療,在治療多種疾病方面有獨到的作用,已經有磁療枕、磁療腰帶等套用。用磁鐵作成的除鐵器可以去除麵粉等中可能存在的鐵末,磁化水可以防止鍋爐結垢,磁化種子可以在一定程度上使農作物增產。

天文、地質、考古和採礦等領域的磁套用:

磁鐵磁鐵

中國自古代就有了北極光的記載。北極光實際上是太陽風中的粒子和地磁場相互作用的結果。太陽風是由太陽發出的高能帶電粒子流。當它們到達地球時,與地磁場發生相互作用,就好象帶電流的導線在磁場中受力一樣,使得這些粒子向南北極運動和聚集,並且和地球高空的稀薄氣體相碰撞,結果使氣體分子受激發,從而發光。

太陽黑子是太陽上磁場活動非常劇烈的區域。太陽黑子的爆發對我們的生活會產生影響,例如使得無線電通信暫時中斷等。因此,研究太陽黑子對我們有重要意義。

地磁的變化可以用來勘探礦床。由於所有物質均具有或強或弱的磁性,如果它們聚集在一起,形成礦床,那么必然對附近區域的地磁場產生干擾,使得地磁場出現異常情況。根據這一點,可以在陸地、海洋或者空中測量大地的磁性,獲得地磁圖,對地磁圖上磁場異常的區域進行分析和進一步勘探,往往可以發現未知的礦藏或者特殊的地質構造。不同地質年代的岩石往往具有不同的磁性。因此,可以根據岩石的磁性輔助判斷地質年代的變化以及地殼變動。很多礦藏資源都是共生的,也就是說好幾種礦物質混合的一起,它們具有不同的磁性。利用這個特點,人們開發了磁選機,利用不同成分礦物質的不同磁性以及磁性強弱的差別,用磁鐵吸引這些物質,那么它們所受到的吸引力就有所區別,結果可以將混在一起的不同磁性的礦物質分開,實現了磁性選礦。

磁鐵磁鐵

磁性材料在軍事領域同樣得到了廣泛套用。例如,普通的水雷或者地雷只能在接觸目標時爆炸,因此作用有限。而如果在水雷或地雷上安裝磁性感測器,由於坦克或者軍艦都是鋼鐵製造的,在它們接近(無須接觸目標)時,感測器就可以探測到磁場的變化使水雷或地雷爆炸,提高了殺傷力。

在現代戰爭中,制空權是奪得戰役勝利的關鍵之一。但飛機在飛行過程中很容易被敵方的雷達偵測到,從而具有較大的危險性。為了躲避敵方雷達的監測,可以在飛機表面塗一層特殊的磁性材料-吸波材料,它可以吸收雷達發射的電磁波,使得雷達電磁波很少發生反射,因此敵方雷達無法探測到雷達回波,不能發現飛機,這就使飛機達到了隱身的目的。這就是大名鼎鼎的“隱形飛機”。隱身技術是目前世界軍事科研領域的一大熱點。美國的F117隱形戰鬥機便是一個成功運用隱身技術的例子。

在美國的“星球大戰”計畫中,有一種新型武器“電磁武器”的開發研究。傳統的火炮都是利用彈藥爆炸時的瞬間膨脹產生的推力將炮彈迅速加速,推出炮膛。而電磁炮則是把炮彈放在螺線管中,給螺線管通電,那么螺線管產生的磁場對炮彈將產生巨大的推動力,將炮彈射出。這就是所謂的電磁炮。類似的還有電磁飛彈等。

交通工具

磁懸浮列車是自大約200年前史蒂芬森的“火箭”號蒸氣機車問世以來鐵路技術最根本的突破。磁懸浮列車在今天看似乎還是一個新鮮事物,其實它的理論準備已有很長的歷史。磁懸浮技術的研究源於德國,早在1922年德國工程師赫爾曼·肯佩爾就提出了電磁懸浮原理,並於1934年申請了磁懸浮列車的專利。進入70年代以後,隨著世界工業化國家經濟實力的不斷加強,為提高交通運輸能力以適應其經濟發展的需要,德國、日本、美國、加拿大、法國、英國等已開發國家相繼開始籌划進行磁懸浮運輸系統的開發。而美國和前蘇聯則分別在七八十年代放棄了這項研究計畫,目前只有德國和日本仍在繼續進行磁懸浮系統的研究,並均取得了令世人矚目的進展。

工業套用

磁懸浮列車套用

磁懸浮列車磁懸浮列車

磁懸浮列車是一種採用無接觸的電磁懸浮、導向和驅動系統的磁懸浮高速列

車系統。它的時速可達到500公里以上,是當今世界最快的地面客運交通工具,有速度快、爬坡能力強、能耗低運行時噪音小、安全舒適、不燃油、污染少、價格便宜等優點。並且它採用採用高架方式,占用的耕地很少。磁懸浮列車意味著這些火車利用磁的基本原理懸浮在導軌上來代替舊的鋼輪和軌道列車。磁懸浮技術利用電磁力將整個列車車廂托起,擺脫了討厭的摩擦力和令人不快的鏘鏘聲,實現與地面無接觸、無燃料的快速“飛行”。

磁懸浮列車是自大約200年前史蒂芬森的“火箭”號蒸氣機車問世以來鐵路技術最根本的突破。磁懸浮列車在今天看似乎還是一個新鮮事物,其實它的理論準備已有很長的歷史。磁懸浮技術的研究源於德國,早在1922年德國工程師赫爾曼·肯佩爾就提出了電磁懸浮原理,並於1934年申請了磁懸浮列車的專利。進入70年代以後,隨著世界工業化國家經濟實力的不斷加強,為提高交通運輸能力以適應其經濟發展的需要,德國、日本、美國、加拿大、法國、英國等已開發國家相繼開始籌划進行磁懸浮運輸系統的開發。

釹鐵硼的套用

中國釹鐵硼磁體套用情況如下,高技術產品領域的套用占37%,如核磁共振成像儀(MRI)、手機振動、硬碟驅動器音圈(VCM)、光碟(DVD、CD-ROM)驅動器主軸、電動工具、電動車、變頻空調的發動機。傳統中低檔產品領域的套用占63%,如音響器件、磁吸附器件、磁選器、磁化器。

電磁鐵

定義

內部帶有鐵芯的、利用通有電流的線圈使其像磁鐵一樣具有磁性的裝置叫做電磁鐵(electromagnet)。通常製成條形或蹄形。鐵芯要用容易磁化,又容易消失磁性的軟鐵或矽鋼來製做。這樣的電磁鐵在通電時有磁性,斷電後就隨之消失。電磁鐵在日常生活中有極其廣泛的套用。電磁鐵的發明也使發電機的功率得到了很大的提高。

套用

電磁鐵在日常生活中有極其廣泛的套用。電磁鐵是電流磁效應(電生磁)的一個套用,與生活聯繫緊密,如電磁繼電器、電磁起重機、磁懸浮列車等。電磁鐵可以分為直流電磁鐵和交流電磁鐵兩大類型。如果按照用途來劃分電磁鐵,主要可分成以下五種:(1)牽引電磁鐵——主要用來牽引機械裝置、開啟或關閉各種閥門,以執行自動控制任務。(2)起重電磁鐵——用作起重裝置來吊運鋼錠、鋼材、鐵砂等鐵磁性材料。(3)制動電磁鐵——主要用於對電動機進行制動以達到準確停車的目的。(4)自動電器的電磁系統——如電磁繼電器和接觸器的電磁系統、自動開關的電磁脫扣器及操作電磁鐵等。(5)其他用途的電磁鐵——如磨床的電磁吸盤以及電磁振動器等。

原理

將螺線管通電後可產生如一磁鐵棒的磁場。圖中的圓圈為導線截面,點代表電流出螢幕,叉代表流入螢幕;附箭頭的橢圓圓圈是磁力線。當直流電通過導體時會產生磁場,而通過作成螺線管(Solenoid)的導體時則會產生類似棒狀磁鐵的磁場。在螺線管的中心加入一磁性物質則此磁性物質會被磁化而達到加強磁場的效果。一般而言,電磁鐵所產生的磁場強度與直流電大小、線圈圈數及中心的導磁物質有關,在設計電磁鐵時會注重線圈的分布和導鐵物質的選擇,並利用直流電的大小來控制磁場強度。然而線圈的材料具有電阻而限制了電磁鐵所能產生的磁場大小,但隨著超導體的發現與套用將有機會突破現有的限制。

電磁鐵歷史

思特金(Sturgeon)的電磁鐵。西元1825年,英國人威廉·思特金(William Sturgeon,1783年-1850年)將通有電流的金屬線纏繞在絕緣的棒上,發明了電磁鐵。

美國人物理學家約瑟·亨利(Joseph Henry 1797年-1878年)在得知這個訊息後,在軟鐵芯上纏繞密集的線圈,使用電流不大的電池通電後,便能吸起一噸重的鐵塊。

製作

簡易的自製電磁鐵:

需要漆包線、鐵釘來作其本體;電池或電源供應器供以電流。

注意事項

要刮除漆包線末端的漆,或用火燒。

要以相同的方向纏繞漆包線。

要在漆包線的末端打結綁緊。

特性

電磁鐵和永久磁鐵的兩端磁力最強。

電磁鐵的磁力大小可以改變。

電磁鐵的方向可以改變。

電磁鐵磁力可以掌控自如。

同名遊戲

遊戲信息

套用類型:益智遊戲

套用開發:thivy

套用大小: 17.64M

套用版本: v1200

套用語言:中文

正版價格:$1.29

支持平台: WP

遊戲介紹

想教小朋友物理磁極的概念嗎?不如先讓他玩玩這款《磁力線 – Magnets 》吧!

《磁力線– Magnets 》是款塗鴉風格的益智遊戲,玩法是讓人控制磁鐵的位置和大小,運用同性相吸,異性相斥的原理,把小磁鐵送到正確的位置。

如果你喜歡物理類益智遊戲的朋友,將不可錯過《磁力線 – Magnets 》!

可以自己選擇任意關卡。

進入遊戲後,會有簡單的說明。

遊戲的玩法很簡單。就是利用磁鐵的正負極,同極排斥,異極相吸這種特性來進行遊戲。

原理簡介

物質大都是由分子組成的,分子是由原子組成的,原子又是由原子核和電子組成的。在原子內部,電子不停地自轉,並繞原子核鏇轉。電子的這兩種運動都會產生磁性。但是在大多數物質中,電子運動的方向各不相同、雜亂無章,磁效應相互抵消。因此,大多數物質在正常情況下,並不呈現磁性。

鐵、鈷、鎳或鐵氧體等鐵磁類物質有所不同,它內部的電子自鏇可以在小範圍內自發地排列起來,形成一個自發磁化區,這種自發磁化區就叫磁疇。鐵磁類物質磁化後,內部的磁疇整整齊齊、方向一致地排列起來,使磁性加強,就構成強力磁鐵了。磁鐵的吸鐵過程就是對鐵塊的磁化過程,磁化了的鐵塊和磁鐵不同極性間產生吸引力,鐵塊就牢牢地與磁鐵“粘”在一起了。我們就說磁鐵有磁性了。

藥用價值

【出處】出自《神農本草經》;1.《

磁鐵藥用磁鐵藥用

雷公炮炙論》:凡使勿誤用玄中石並中麻石,此二石真相似磁石,只是吸鐵不得,中麻石心有赤皮,粗,是鐵山石也,誤服之令人生惡瘡不可療。磁石一片,四面吸鐵一斤者,此名延年沙,四面吸得鐵八兩者,號曰續採石,四面吸得五兩上下者,為磁石。

2.《別錄》:磁石,生太山川谷及慈山。山陰有錢處則生其陽。采無時。

3.陶弘景:磁石,今南方亦有。其好者,能懸吸針虛連三、四、五為佳。

【拼音名】CíShí

【英文名】Magnetite

【別名】玄石、磁君、處石、延年沙、續未石、拾針、綠秋、伏石母、玄武石、帝流漿、席流漿、瓷石、熁鐵石、元武石、吸鐵石、吸針石、慈石、靈磁石、活磁石、雄磁石、攝石、鐵石、戲鐵石

【來源】藥材基源:為氧化物類礦物磁鐵礦的礦石。

拉丁植物動物礦物名:Magnetite

採收和儲藏:開採後,除去雜石,選擇吸鐵能力強者(稱活磁石或靈磁石)入藥。磁石採集後放置日久,發生氧化,其磁性便會減退,乃至失去吸鐵能力(稱死磁石或呆磁石),影響藥效,故應經常用鐵屑或泥土包埋之,以保持其磁性。如已失去磁性,則可與活磁石放在一起,磁性可逐漸恢復。

【原形態】晶體結構屬等軸晶系。晶體為八面體、菱形十二面體等,或為粗至細粒的粒塊狀集合體。鐵黑色,表面或氧化、水化為紅黑、褐黑色調;風化嚴重者,附有水赤鐵礦、褐鐵礦被膜。條痕黑色。不透明。無解理,斷口不平坦。硬度5.5-6。性脆,相對密度4.9-5.2。具強磁性,碎塊可被手磁鐵吸著,或塊體本身可吸引鐵針等鐵器。

【生境分布】生態環境:形成於多種內力地質作用,可與多種鐵鎂矽酸鹽礦物及石英等氧化物共存,前者不如磁鐵礦抗風化而易呈現為風化小孔。古代入藥的著名產地多是矽卡岩型鐵礦區,今則包括各種成因類型鐵礦區的磁鐵礦。

資源分布:主產遼寧、河北、山東、江蘇、福建、河南、湖北、廣東、安徽、廣西、四川、雲南等地亦有產出。

【性狀】性狀鑑別本品呈不規則塊狀,多具稜角。大小不一。鐵黑色。條痕黑色。不透明。半金屬光澤。表面不光滑,粗糙。體重,質堅硬,難砸碎,斷面不平坦。具磁性;有土腥氣,味淡。以鐵黑色、有光澤、吸鐵能力強、雜質少者為佳。

顯微鑑別反射偏光鏡下:反射色為灰色,並微帶棕色。近等軸粒狀,沿粒間往往被赤鐵礦交代;赤鐵礦呈亮灰色,纖維狀,非均質明顯。正交偏光鏡下為均質性;反射率20%(伏黃)。

品質標誌《中華人民共和國藥典》1995年版規定:本品含鐵(Fe)不得少於50%。

商品規格商品按吸鐵能力有無,分為二類:一類具吸鐵能力者,謂“活磁石”;一類無吸鐵能力者,謂“死磁石”或“呆磁石”。

【化學成份】磁石主要含四氧化三鐵(Fe3O4),其中含FeO31%,Fe2O369%,並含有矽、鉛、鈦、磷、錳、鈣、鉻、鋇、鋸、鎂等雜質;少數變種含氧化鎂(MgO)達10%,氧化鋁(Al2O3)達15%。另外磁石中常含一定量的砷,使用時需注意。

【藥理作用】1.對血液系統的影響:用超分散磁鐵微粒(ul-trodispersedferromagneticparticles)大小為0.2-1μm以50mg/kg給大鼠靜脈注射後,可使動物血液中血紅蛋白水平、紅細胞和白細胞數增加,血液凝固時間延長及血漿纖維蛋白分解活性增加,同時中性粒細胞吞噬反應增加。但是,同樣大小的磁石微粒(magnetiteparticles)以50mg/kg靜脈注射,不出現上述變化,僅能增加中性粒細胞吞噬功能活性。

2.鎮靜、抗驚厥作用:磁石炮製後鎮靜及抗驚厥作用明顯增強。炮製後100%磁石溶液15g/kg給小鼠灌胃,能顯著延長異戊巴比妥鈉睡眠時間。對士的寧引起的小鼠驚厥有對抗作用,使驚厥潛伏期明顯延長。

3.體內過程磁石微粒(Magnetite,Fe3O4)直徑在0.1-0.5μm之間,用99mTc和111In標記磁石,在電鏡和Mossbaner分光鏡下識別,當這些磁石微粒注入大鼠體內後,主要聚集於肝和肺兩臟器。

【毒性】毒性:1.200%磁石煎液昆明種小鼠靜脈注射LD50為14.70g/kg,用釩鈦磁鐵礦(Vanadtitan一magnetite)粉塵給大鼠進行氣管內給藥,觀察肺部病理變化,結果表明,兩種粉塵給藥組,肺容積、肺膠原蛋白量均明顯高於對照組。組織病理學檢查,發現肺泡內、支氣管和血管周圍有塵細胞灶和塵細胞纖維灶,灶內有少量網狀纖維和膠原纖維,同時可見支氣管炎、肺氣腫、

磁鐵藥用磁鐵藥用

肺膨脹不全等病理改變。釩渣粉塵組的病理變化,比燒結粉塵組明顯。

2.釩鈦磁鐵礦粉塵污染區各年齡段的平均羥脯氨酸/肌酐值(hydroxyproline/creatinine),都顯著地較對照區為高,患呼吸道炎症者亦明顯高於對照組。污染區兒童體重較低與釩污染程度有相應的關係,體重發育水平較高者,平均尿釩值較低;反之則較高。污染區瘦長體型兒童較對照區更為多見,提示機體釩負荷較重時可能對兒童體重發育有不良影響。

【鑑別】取本品細粉約0.5g,加鹽酸10ml,振搖,靜置。取上清液照下述方法試驗。①取上清液1ml,加亞鐵氰化鉀試液,即生成深藍色沉澱;分離,沉澱在稀鹽酸中不溶,但加氫氧化鈉試液,即分解成棕色沉澱。(檢查鐵鹽)②取上清液1ml,加硫氰酸銨試液,即顯血紅色。(檢查鐵鹽)③取上清液1ml,加鐵氰化鉀試液,即生成藍色沉澱;分離,沉澱在稀鹽酸中不溶,加氫氧化鈉試液,即分解成棕色沉澱。(檢查亞鐵鹽)④取上清液1ml,加1%鄰二氮菲的乙醇溶液數滴,即顯深紅色。(檢查亞鐵鹽)X射線衍射分析曲線:磁鐵礦2.95(1),2.51(10),2.09(1);針鐵礦2.68(3),4.14(1)。其結果表明磁石以磁鐵礦為主,混有少量針鐵礦。

【炮製】1.磁石:揀去雜質,砸碎,過篩。《本草衍義》:磁石,入藥須燒赤醋淬。

2.煅磁石:取刷淨的磁石,砸碎,置坩堝內,在無煙的爐火中煅紅透,取出,立即倒入醋盆內淬酥,搗碎,再煅淬一次,取出,曬乾,研成細末。(每磁石100斤,用醋兩次共50-60斤)3.醋磁石《聖惠方》:"陳醋浸七遍,搗碎細研。"《博濟方》:"須燒令透赤,鏇投淡醋內淬之,十遍後,搗篩過,入乳缽內,用水少許研細泥,更入水再研,傾於別器,要隨水飛過後,乾灰白,安紙箱子三五個,便將所飛過汁都研動,勻入紙箱子內著盆合,卻一宿,取出後紙箱內曬乾或焙乾。"《局方》:"凡使,先以炭火燒通赤。釅醋內淬九遍。搗碎羅過,細研水飛,方入藥用。"《朱氏集驗方》:"二兩大火煅七次,醋淬,用蔥子一合,木通三兩,用水同煎一晝夜,去蔥子、木通。"《普濟方》:"煨,醋淬,火煨,醋淬三七次。""煮米醋數沸蘸七次,研。"《證治要訣類方》:"煉十次,醋浸七次。"《綱目》:"醋煮三日夜。"現行,取淨磁石,砸成小塊,置無煙的爐火上或置適宜的容器內煅至紅透,醋淬,研成粗粉。每磁石100kg,用醋30kg。燃後質酥脆,易於粉碎和煎出有效成分,以益腎納氣,定痛止血為主。

【性味】辛鹹;平;無毒

【歸經】腎;肝;肺經

【功能主治】平肝潛陽;安神鎮驚;聰耳明目;納氣平喘。主眩暈;目花;耳聾;耳鳴;驚悸;失眠,腎虛喘逆

【用法用量】內服:煎湯,10~30g,打碎先煎;或入丸劑。外用:適量,研末敷。

【注意】1.《本草經集注》:柴胡為之使。惡牡丹、莽草。畏黃石脂。殺鐵毒。

2.《本草從新》:重鎮傷氣,可暫用而不可久。脾胃虛者,不宜多服、久服。

【附方】①補暖水髒,強益氣力,明耳目,利腰腳:磁石十兩(大火燒令赤,投於醋中淬之七度,細研,水飛過,以好酒一升,煎如餳),肉蓯蓉二兩(酒浸一宿,颳去皺皮,炙乾),木香二兩,補骨脂二兩(微炒),檳榔二兩,肉豆蔻二兩(去殼),蛇床子二兩。搗羅為末,與磁石煎相和,丸如梧桐子大。每日空心以溫酒下二十丸。(《聖惠方》磁石丸)②補肝腎虛,止冷淚,散黑花:磁石一兩(煅,醋炙),菖蒲、川烏(焙,去皮、尖)、巴戟、黃芪、蓯蓉、玄參各等分。為細末,煉蜜和丸,如梧桐子大。每服二十丸,鹽酒湯下,空心服。(《衛生家寶方》磁石丸)③明目,益眼力(《聖濟總錄》云:治腎藏風虛,眼生黑花):神曲四兩,磁石二兩,光陰砂一兩。上三味,末之,煉蜜為丸,如梧子。飲服三十丸,日三,不禁。(《千金方》神曲丸,《綱目》名磁朱丸)④治久患耳聾,養腎臟,強骨氣:磁石一斤(搗研,水淘去赤汁,綿裹),豬腎一對(去脂膜,細切)。以水五升,煮磁石取二升,去磁石,投腎,調和以蔥、豉、姜、椒作羹,空腹食之,作粥及入酒並得。(《聖惠方》磁石腎羹)⑤治耳聾耳鳴,常如風水聲:滋石(搗碎,綿裹)半兩,木通、菖蒲(米泔浸一、二日,切,焙)各半斤。上三味,以絹囊盛,用酒一斗浸,寒七日,暑三日,每飲三合,日再。(《聖濟總錄》磁石酒)⑥治陽不起:磁石五斤(研)。清酒三斗,漬二七日,一服三合,日夜一。(《千金方》)⑦治小兒驚癇:磁石煉水飲。(《聖濟總錄》)⑧治子宮不收,痛不可忍:慈石酒浸,煅、研末,米糊丸梧子大。每臥時滑石湯下四十丸,次早用磁石散,米湯服二錢。散用磁石(酒浸)半兩,鐵粉二錢半,當歸五錢,為末。(《綱目》磁石丸)⑨治大腸虛冷脫肛:乾蝸牛子一百枚(微炒,搗羅為末),磁石二兩(搗碎,淘去赤汁)。上藥,以水一大盞,煎磁石五錢,至五分,去滓,調蝸牛末一錢服之,日三服。(《聖惠方》)⑩治諸般腫毒:吸鐵石三錢,金銀藤四兩,黃丹八兩,香油一斤。如常熬膏貼之。(《乾坤生意秘韞》)(11)治疔腫:磁石搗為粉,鹼、醋和封之,拔根出。(《古今錄驗方》)(12)治金瘡腸出,欲入之:磁石、滑石各三兩。為末,以白米飲調方寸匕服,日再服。(《劉涓子鬼遺方》)(13)治金瘡,止痛,斷血:磁石末敷之。(《千金方》)

【各家論述】1.《綱目》:慈石治腎家諸病,而通耳明目。一士子頻病目,漸覺昏暗生翳,時珍用東垣羌活勝風湯加減法與服,而以磁朱丸佐之,兩月遂如故。蓋磁石入腎,鎮養真精,使神水不外移,硃砂入心,鎮養心血,使邪火不上侵,而佐以神曲消化滯氣,生熟並用,溫養脾胃發生之氣。方見孫真人《千金》神曲丸。

2.《本草經疏》:磁石,《本經》味辛氣寒無毒,《別錄》、甄權鹹有小毒,大明甘澀平,藏器鹹溫,今詳其用,應是辛鹹微溫之藥,而甘寒非也。其主周痹風濕,肢節中痛,不可持物,洗洗酸者,皆風寒濕三氣所致,而風氣尤勝也。風淫末疾,發於四肢,故肢節痛,不能持物。風濕相搏,久則從火化,而骨節皮膚中洗洗酸也。牽能散風寒,溫能通關節,故主之也。鹹為水化,能潤下軟堅,辛能散毒,微溫能通行除熱,故主大熱煩滿,及消癰腫。鼠瘺頸核、喉痛者,足少陽、少陰虛火上攻所致,鹹以入腎,其性鎮墜而下吸,則火歸元而痛自止也。磁石能入腎,養腎臟。腎主骨,故能強骨。腎藏精,故能益精。腎開竅於耳,故能療耳聾。腎主施泄,久秘固而精氣盈益,放能令人有子。小兒驚癇,心氣怯,痰熱盛也,鹹能潤下,重可去怯,是以主之。諸藥石皆有毒,且不宜久服,獨磁石性稟沖和,無猛悍之氣,更有補腎益精之功,大都漬酒,優於丸、散,石性體重故爾。

3.《本經》:主周痹風濕,肢節中痛,不可持物,除大熱煩滿及耳聾。

4.《別錄》:養腎藏,強骨氣,益精除煩,通關節,消癰腫鼠瘺,頸核喉痛,小兒驚癇。

5.《藥性論》:補男子腎虛風虛,身強、腰中不利,加而用。

6.《日華子本草》:治眼昏,筋骨羸弱,補五勞七傷,除煩躁,消腫毒。

7.《本草衍義》:腎虛耳聾目昏者皆用之。

8.《綱目》:明目聰耳,止金瘡血。

9.《玉楸藥解》:治陽痿,脫肛,金瘡,腫毒,斂汗止血。

10.《本草從新》:治恐怯怔忡。

11.《本草求原》:治瞳神散大及內障。

12.《本草便讀》:納氣平喘。

13.《南州異物志》:"漲海崎頭水淺而多慈石,外激人乘慈舶皆以鐵葉痼之,至此關,以磁石多不得過。"14.《本草拾遺》:"出相州北山。磁石毛,鐵之母也。取鐵如母之招子焉。《本經》有磁石,不言毛。毛、石功狀殊也。又言磁石寒,此彌誤也。"15.《本草圖經》:"按磁石一名玄石,而此下自有玄石條,雲生泰山之陽,山陰有銅,銅者雌,鐵者雄,主療頗亦相近,而寒溫銅鐵畏惡乃別。蘇恭以為鐵液也。是磁石中無孔,光澤純黑者,其功劣於磁石,又不能懸針。今北番以磁石作禮物,其塊多光澤,又吸針無力,疑是此石,醫方罕用。"16.《本草衍義》:"磁石,色輕紫,石上皸澀,可吸連針鐵,俗謂之熁鐵石……其玄石,即磁石之黑色者也,多滑淨。其治體大同小異,不可不分而為二也。磨針鋒則能指南,然常偏東,不全南也。其法取新纊中獨縷,以半芥子許蠟綴於針腰,無風處垂之,則針常指南。以針橫貫燈心,浮水上,亦指南,然常偏丙位。蓋丙為大火,庚辛金受其制,故如是,物理相感爾。"石的有效病例論其明目功用及配伍意義李時珍:慈石"治腎家諸病,而通耳明目。一士子頻病目,漸覺昏暗生翳,時珍用東垣羌活勝風湯加減法與服,而以磁朱丸佐之,兩月遂如故。蓋慈石入腎,鎮養真精,使神水不外移,硃砂入心,鎮養心血,使邪火不上侵,而佐以神曲消化滯氣,生熟並用,溫養脾胃發生之氣……方見孫真人《千金》神曲丸。但云明目百歲,可讀細書,而未發出藥微義也。"(《綱目》)17.《本草新編》陳士擇:"磁石能治喉痛者,以喉乃足少陽、少陰二經之虛火上沖也,磁石鹹以入腎,其性重墜而下吸,則火歸原,以歸於下,而上痛自失。

18.《本草匯言》:論磁石補腎平肝之功,薛宜生:"腎為水藏,磁石色黑而法水,故能養腎而強骨益髓,鎮重以象金,故能平肝而主風濕痛痹,善通肢節者也,如古方之治耳聾,明目昏,安驚癇,消鼠瘺癰腫,亦莫非肝腎虛火之為勝耳,此藥色黑味鹹,體重而降,有潤下以制陽光之意。"19.《藥性切用》徐大椿:"引肺金之氣入腎而補腎益精,鎮墜虛熱;為陰虛火炎鎮墜之專藥。"

【臨床套用】1.用於肝腎不足,虛陽上亢之頭暈目眩,耳聾耳鳴,視物模糊:磁石味鹹質重,性主沉降,能潛降上亢之肝陽,為治陰虛陽亢,頭暈目眩所常用,與白芍、生地、天麻等同用,以滋陰潛陽、平肝熄風,如《醫醇剩義》滋生清陽湯。

2.用於腎水不足,耳目昏聵:磁石能養腎益精,聰耳明目,治腎虛內障,視物模糊,常與硃砂、神曲為丸服,如《千金要方》之神曲丸(即磁朱丸)。若腎虛耳聾耳鳴,可與豬腎同煮服,如《聖惠方》磁石腎羹;若溫熱病後,腎虛精虧而耳聾耳鳴者,亦可用磁石與熟地黃、山萸肉、石菖蒲、五味子配用,以滋陰益腎,如《重訂廣溫熱論》耳聾左慈丸。

3.用於心神不安,驚悸、失眠:磁石質重能安神鎮驚,與硃砂同用更佳,亦常與茯神、酸棗仁、遠志等養心安神之藥同用;小兒驚癇用之,既可安神,亦可鎮驚,如《聖濟總錄》以"磁石煉水飲"。

4.用於腎不納氣,上氣喘逆:磁石功能入腎,鎮攝腎虛不納之氣,故虛喘腎不納氣,常配熟地、胡桃肉、五味子等同用。

5.此外,磁石研末外敷,可治癰瘡腫毒及創傷出血。

【摘錄】《中華本草》《中藥大辭典》

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