科学超入门,2:磁与电磁,不可思议,磁铁组成世界！

磁铁是谁发明的？ 打开冰箱门，你会发现四周包裹着橡胶磁条，这样关门的时候才能密封，达到保温的效果。 碗柜、衣柜等用木头制成的家具上也有磁铁，隐藏在门上。在关门的地方有一块小铁片，磁铁牢牢吸住铁片，门就关紧了。螺丝刀的顶端也是磁铁，螺丝能被螺丝刀吸住，在人的手伸不进去的地方，螺丝刀也能吸住螺丝，进行安装。磁铁在我们生活中的应用十分广泛。 在农村，牛吃下去的饲料或草里可能含有铁钉、铁渣等，“牛胃磁钢”会把铁等物质吸住，从而起到保护牛胃的作用。磁铁还能制成医学用具，用来吸附进入人眼的铁粉。 此外，你们现在手里拿的火车票、平时坐电动汽车时的车票、大人们使用的信用卡等等，上面的黑灰色磁条也是磁铁的一种。 磁条上涂着极为细小的磁粉，记录着各种重要的信息。 呈螺旋状缠绕的铜线叫做“线圈”，利用线圈和磁铁，能够使物体移动或固定。你们一定玩过用电池控制的玩具汽车吧？玩具汽车里装有电机，能使汽车前进或后退，电机就是由磁铁和线圈组成的装置。手机的震动装置也是受电机控制的。 你们在游乐场里玩过高空降落(Gyro Drop)吗？这个设施里也有磁铁和线圈，能够发挥刹车的作用，使机器从高空中猛地降落到地面之前安全停止。 发电机里的磁铁和线圈一起工作，能产生电能。录像带能够记录声音和影像，也是磁铁的功劳。 在磁铁的外部缠绕线圈，通电产生电磁的装置就叫做“电磁铁”。电磁铁只有在通电时才像磁铁一样具有磁性。 磁铁是谁发明的呢？其实，磁铁是地球上原本就存在的，没有“发明”一说，而是人们逐渐学会了使用磁铁的方法。 大约2500年前，土耳其有个牧羊的少年名叫“Magnes”，放羊的时候，他经常手拿一根木棒，上面贴着一个铁片。有一天，他在山脚下无意中发现了一块黑色的石头，能够吸住自己鞋子上的鞋钉和带铁的木棒。这块石头就是我们今天所说的天然磁石。 磁铁的英文名称是“magnet”，据说来自于这个放羊少年的名字，还有一种说法是少年发现磁石的地方叫做“magnesia”，磁铁一词取自于这个地名。 西方的传说中还有关于“磁铁山”的故事。相传大海中央有一座高高耸立的磁铁山，当船只靠近时，船上的铁制品都会被吸附到磁铁山上，于是船只就会沉没。对于经常出海的渔民们来说，这无疑是个恐怖的故事。 这自然只是个传说，但从中可以看出古代的人们对于磁铁的力量是多么好奇和恐惧。 *早发现磁铁的是中国人。中国人看到自然界中有种黑色的石头，能够吸引铁屑等金属物质块，就像母亲把孩子抱在怀里一样。于是，他们取慈爱之意，把这种石头称为“慈石”，后来，体现磁性的“磁”字逐渐取代了“慈”字，演变为“磁石”一词，并一直沿用到今天。 磁石能够吸引铁等物质的性质叫做“磁性”，磁石的作用力叫做“磁力”。 中国人还发现这种天然磁石在随意摆动后总是指向同一方向，便用它制成了“指南针”，意为“指示南方的铁”。 嗯，努里真聪明！指南针是人类文明史上的一项重要发明。乘船在茫茫大海上航行时，如果没有指南针，很容易迷失方向。有了指南针以后，人们就能够放心地驾船出海，到大海那边的未知地区去探索。 距今约2000年前，中国人将天然磁石铸造成勺子模样的指南针。把这个“勺子”放在正方形的木板上让它自由旋转,等它静止的时候,勺柄就会指向南方。 据说在大约1000年前，宋代的人们还制造出了鱼形的指南针——“指南鱼”，将木头雕琢成鱼的形状，并安装上磁针，就能够浮在水面上，指示南北方向。后来，指南鱼的形状不断改进，逐渐成为了今天的指南针。 其实，你们也能做出指南鱼来，努里，如果给你一根缝衣针，你想一想怎么能让针带有磁性，成为磁针呢？　　　 努里很聪明！用磁石去摩擦缝衣针的时候，不要胡乱摩擦，而是用磁石的一极在针上沿同一方向摩擦，这样针才能带上较强的磁性。然后将针放在纸上，轻轻放到水面上，你会发现针指向南北方向。 我们看看道里在玩的磁棒吧？你平时拿着磁棒怎么玩呢？是不是用小铁珠和磁棒来搭房子或桥？将两根磁棒相互靠近，你会发现他们有的相互吸引，有的相互排斥。铁珠从来不会被吸在磁棒的中间位置，总是会跑到磁棒的一端去。 磁铁上磁性*强的部分叫磁极，磁铁有两级。将一根细线捆在磁棒中间，提起细线，使磁棒水平悬挂，此时磁棒指向北方的一级就是N极，指向南方的一级就是S极。 “所有的磁铁都有N极和S极。道里的磁棒玩具也是如此。你看，把细线捆在磁棒中间，使其在空中水平悬挂，磁铁的两端总是指向固定的方向。这根磁棒的这一端就是S极，总是指向南方。” 磁铁具有同极相斥、异极相吸的性质。 那么，磁铁为什么总是指向南北方向呢？其中的奥秘与我们生活的地球有关。地球就是一个巨大的磁棒。你们想一想，地球的北极和南极分别是这个大磁铁的什么极呢？ 道里听得很认真嘛！但我刚才也说了，磁铁是同极相斥、异极相吸的，也就是说，磁铁的N极会与S极相吸，磁铁的N极指向北方，是被地球的S极吸引而指向那里的。 所以说，地球是个大磁体，S极在北, N极在南。受地球磁场的磁力作用，地球上的磁铁总是指向南北方向，正因为这样，古代的人们才发现用磁铁制成指南针后，能够辨别方向。 其实，地球上有一些生物把磁铁当作指南针的历史比人类更为悠久。生活在美国堪萨斯州的黑脉金斑蝶（Monarch Butterfly）是地球上唯一的迁徙性蝴蝶，每年都要飞到4000公里以外的墨西哥去过冬。 人们曾经一度认为这种蝴蝶是利用太阳来辨识方向，但近年才发现它们是靠地球磁场认路的。蝴蝶的头部和胸部都有磁性物质，能够发挥指南针的作用。 黑脉金斑蝶就是依靠身上的磁铁来判断方向的。这也要归功于地球是个大磁体。 此外，黄蜂身上也带有磁铁，在筑巢的时候为了让巢穴保持平衡，会将磁铁安装在六角形“房顶”上。科学家认为，黄蜂能够利用磁铁来判断巢穴是否对称、平衡，而且在黑暗中行动自如，不会在房间里四处乱撞。 你们俩的好奇心还真大呀！努里的问题稍微有点复杂，简单地说，磁石会成为磁铁，是因为地球是个大磁体的缘故。 你知道铁做的物体靠近磁铁或在磁铁上摩擦，会产生磁性、变成磁铁，对吗？就像我们前面所说的缝衣针那样。磁石的内部有铁分子，受到地球这个大磁场的影响，就变成了磁铁。 道里，天然磁石确实是石头，而磁铁指的是天然磁石中的铁成分。 以前的磁铁大部分是用铁来制成的，但如今，人们常用的磁铁是将磁粉与其他成分相混合后制成的。根据使用材料的不同，磁铁的磁性也有一定的差别。 道里磁棒玩具里的磁铁叫做钕磁铁，是用钕、铁、硼等材料制成的，磁性很强，一个手指甲盖那么大小的钕磁铁，就能吸住10公斤左右的大铁块。 还有一种磁铁叫“铁氧体磁铁”，铁氧体是铁与氧气的混合物，可以理解为生了锈的铁。铁氧体磁铁能够制成各种形状，在日常生活中的应用十分广泛，比如能把纸条贴在冰箱门上的冰箱吸等。 还有铁制的磁铁，学名叫“磁钢”，是将铁与铝、镍、钴等混合后制成的。磁钢的英文名称是“AlNiCo”，即铝、镍、钴的缩写。 此外还有常用于广告宣传物的橡胶磁铁，是将磁粉与合成橡胶复合后成型的柔软磁体，可用剪刀等进行剪切，加工成各种复杂形状。