从物理磁现象的历史演变看其应用原理

黎佳宇

摘 要：电磁技术与社会发展作为高中物理的教材内容，是我最为感兴趣的章节，电磁波它就像我们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样，充满神秘又随处可见。只有从物理磁现象的历史演变才能更加清楚的了解现代社会电磁波的应用原理。

关键词：物理 磁现象 古代 应用原理 电磁技术

1、古代的磁应用

1.1 磁石的指向性及其应用

我国古代先民很早就知道磁石能吸铁，而不能吸金、银、铜等其它金属，同时《淮南子》中也有记载：“慈石能吸铁，及其于铜则不通矣。”早期的司南或者说指向的磁性工具是放在标有方位的铜盘上的，司南由磁石制成，比较笨重，与铜盘的摩擦力比较大，使用起来不方便，指向的效果也不好，为此，人们又开始探索性能更好、更稳定、携带更方便的指向工具。人们通过探索发现改进放置的方法得知，用人造磁体取代天然磁体会更好，其做法是：取一铁片，通过高温加热至遍体通红，然后沿南北方向迅速放入水中，冷却过后的铁片就具有了磁性。通过物理学习，我们知道这种方法是符合物理规律的，高温加热，不管其有无磁性，均可让它去磁，使铁片内部磁畴激活，处于无序状态，然后在地磁场的作用下有序排列，最后用迅速冷却的方法使有序的磁畴排列固定，铁片就被地磁场磁化了，但是，这种方法获得的磁性却很弱。

1.2 静电现象与电磁应用

西晋张华《博物志》中写道：“今人梳头，脱著衣时，有随梳、解结有光者，亦有诧声。”意思是：梳头时头发‘随梳是因为摩擦后梳子与头发带有异种电荷，而异种电荷相互吸引；‘解结是因为头发因摩擦后带有同种电荷，同种电荷相互排斥；‘有光则是由于摩擦使物体带有大量静电形成高压而产生的放电现象。另外唐代段成式在《西阳杂俎续集卷八》中这样写道“猫黑者，暗中逆循其毛，即若火星。”这更清楚的描述了摩擦起电现象。另外，在我学习语文的《水经注》一文中，提到了秦始皇为了防备刺客行刺，曾用磁石建筑阿房宫的北阀门，以阻止身带刀剑的刺客入内。此外，南北朝梁代的陶弘景在《名医别录》中提出了磁力测量的方法，他指出：优良磁石出产在南方，磁性很强，能吸引三、四根铁针，使几根针首尾相连挂在磁石上，磁性更强的磁石，能吸引十多根铁针，甚至能吸住一、二斤刀器。

除此之外，我通过翻阅书籍得知有晋曹洪记载，可用枣核大的磁石吸出小儿误食的小铁针，磁化后的水还可以治疗一些疾病，这在今天也是重要的保健用品。

1.3 古代人工磁化材料技术

北宋的曾公亮在《武经总要》中详尽地记载了在地磁场中磁化铁片的方法：“以薄铁片剪裁长二寸阔五分，首尾锐如鱼形，置炭火中烧之，候通赤，以铁铃鱼首出火，以尾正对子位，蘸水盆中，没尾数分则止，以密器收藏。”，其施工步骤为将烧红的铁片作淬火处理，冷却时顺着地磁场的南北方向，使铁片中磁畴排列有方向性，特别强调淬火时，只使其尾没水分，以使整块铁片在水中形成一倾斜方向。通过现今我们的物理知识来看，其实质上是利用地磁倾角，使鐵片与地磁场方向更接近，从而更有效地得到地磁场的磁化。

2、 现代社会电磁波的应用

2.1 校园一卡通

校园一卡通对于我们学生来说，是最为熟悉与常见的，其实它的结构并不是十分复杂，通过物理知识来解释它的原理，实质上是以射频识别技术为核心的非接触式IC卡。物理老师告诉我，卡内主体其实就是一个集成电路芯片和一个感应线圈，但是其配套的读卡器结构就复杂多了。读卡器随时都在发着频率和LC振荡器固有频率相同的脉冲，当卡靠近时，产生电磁激励，LC振荡器随之产生共振，以此导通芯片工作，读写数据，而这一切只发生在短短的毫秒之间。另外，我刚开始的时候会有不同的一卡通是怎么区别开来的？以及为什么卡丢了你的钱不会少呢？这样类似的问题。后来通过向老师请教，才知道这两个问题有一个共同的答案，那就是IC卡里面只含有身份信息，与身份信息相对应的财务信息只在电脑终端上有，所以每个人的一卡通都是区别开来的，以此我们卡丢了以后去补办，还是能恢复原有的钱。

2.2 电磁辐射的应用

广播电视发送设备主要组成部分是发射机和发射天线，其物理基本原理是用将传送的信号经调制器去控制，并通过对高频振荡器产生的高频电流放大到一定电频，送到天线上，从而以电磁波的形式辐射出去。另外，高压电力系统则主要通过高压输变电工程影响环境，其具有电场、磁场和电晕三种电磁场特性。同时高压电力系统的物理电磁污染，主要表现在由电晕放电和绝缘子放电引起的无线电干扰，以及热效应、非热效应两种生物学效应。

2.3 电磁净化

影响金属质量的主要原因之一就是含有过多的杂质，如果能在金属材料铸造时尽可能的去除杂质，就可以提高它的综合性能。不知道大家有没有发现，母亲的金戒指会在一段时间后拿去金属店进行清洗，我以前也自己偷偷的尝试用水洗净，但总也洗不干净，后来通过物理课程才知道，液态金属在电磁力的作用下能够进行有规律的运动，在这种运动的情况下就可以分离其中的杂质。到金属店后，负责进行清洗的工作人员告诉我，其实他就是根据这一原理，通过把液态金属盛装在陶瓷管当中，然后将其放在磁场里，这时会在金属中生出频率和交变磁场一致的涡流，而涡流与感生磁场在相互作用下，会产生指向轴心的电磁力，加上由于含在其中的杂质的导电率相对于金属液体来说要小很多，因此戒指里的杂质就可以在电磁压力的作用下，顺着电磁力方向的反方向运动，最终落在陶瓷管壁上而被去除。

3 、总结

综合上述，通过对我国古代与现代电磁波的发现与运用进行简述，我们能用现在所学的物理知识来解释其现象，并能从中联系生活实际，找到学习物理的兴趣，从而提高我们对物理现象的认识，以及对其原理更深层次的理解。

参考文献：

[1] 张秋臻.奇妙的磁现象[J].生物磁学，2003（01）.

[2] 徐桂芝，杨庆新，颜威利.现代电磁技术发展综述[J].河北工业大学学报， 2000（03）.

[3] 时春华.关于高中物理学习的对话[J].现代物理知识，2005（01）.