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探究混合磁体的奥秘
发布时间:2017-04-24 09:10 来源:西安华舜 阅读:

一、 什么是强磁场
1)地磁
        所谓的强弱,只是一个相对的概念。得不到的永远是最好的,同样,人类做不到的,我们就认为他很强。所以强磁场的概念是逐步变化的,人类在最初发现地球有磁场,这可是一个不得了的发现,从此有了指南针,后来还发现有些动物也会根据地磁来认路。从此我们也无比的感激、敬佩,甚至恐惧地磁。科幻小说中把地磁无限放大,地磁好像已无所不能。其实,地磁只有0.5-0.6高斯,即使个别地方因为永磁体等原因磁场偏高,但想要影响飞机飞行,除非飞机是低空飞行,要知道,磁场会随着距离的增大迅速衰减。算了,扯远了。这个时候你要能找到一块永磁体,大家都会认为是强磁体,能产生强磁场。
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2)永磁铁
       等到人们发现了永磁铁,或者叫天然磁石,我国在古代很早就已有关于磁石的记录。先秦时代的《管子》已经记载了:“山上有磁石者,其下有金铜。”可见,磁石的发现已有千年。再到近代,随着工业的不断发展,人们可以利用稀土材料合成制造永磁铁,各种形状,各种结构的都可以。目前最具代表性的人造永磁铁材料应该是钕铁硼,最多可以实现一万多高斯的磁场。也就是说,强磁场的定义被推到了一万多高斯。
\"永磁铁\"
3)通电螺线管
       一万高斯之上,就是一个新的天地,永磁铁已经望尘莫及了,这个时候现代化的电力就需要隆重登场了。高中知识告诉我们,通电螺线管可以产生磁场,没错,导线绕成线圈,通上电流即可产生磁场。理论上来说,通入无限大的电流,即可产生无限大的磁场,但大家也知道,我们的所有导体都是有阻的,通入电流以后就会发热,同通电螺线管受不了这个发热问题,材料的机械性能,绝缘性能都会出现问题,同时,还有电磁力问题,电流通入过大,磁体散架只是分分钟的事情。即使采用水冷改良后的导线绕制螺线管,最多也只能产生2万多高斯的磁场,与永磁铁比起来,提高也不大啊,但体积上小了很多。强磁场,难道只能止步于2万高斯?
\"通电螺线管\"
4BITTER型水冷磁体
       马上要隆重介绍的叫BITTER型水冷磁体,这种磁体可以算做改良后的水冷磁体通电螺线管。简单来说,制作BITTER型水冷磁体,先需要将铜片扎很多孔,再将成百上千的铜片叠加起来,组成一个完整的磁体,这种磁体的优势在于,采用高压去离子水从冷却孔中快速流动,很快能将磁体通电时产生的热量带走,因而冷却效果很好;同时,由于磁体是一个整体结构,因而具有很强的机械性能,正因为此,采用这种原理的水冷磁体,很快实现了10万高斯的磁场。
\"BITTER型水冷磁体\"
5)超导磁体
        超导现象的发现已有百年,从被发现之初,人们就寄希望能够采用超导材料制作超导磁体。然而超导材料并非那么好用,概念上来说,超导材料没有电阻,没错,但前提是必须工作在临界温度以下。超导磁体产生的磁场并非没有极限,他会受到材料本身的临界磁场限制,铌钛只能用于10万高斯以下磁场,采用铌三锡也只能产生最高23.5万高斯的磁场,再要往上做,只能借助于高温超导材料,但高温超导材料目前还不完全成熟,无论是材料性能还是磁体技术,还有很大的发展空间,未来,产生30万,甚至40万高斯以上的磁场还是有希望的。
\"超导磁体\"
二、强磁场有什么用
        强磁场的概念已经介绍了很多,但强磁场到底有什么用呢?其实很专业,但也很简单。强磁场是一种重要的极端条件,为科学研究提供了特殊的环境,处在其中的物质结构及其转变过程都可能发生变化,这为物理、化学、材料和生物等学科的研究提供了新的途径,开辟了新的空间。正因为磁场强度越高,对于物质系统的电子能态改变就越大,从而导致更多的奇特现象出现,给科学创新提供更多的机遇。因此,作为获得高磁场有效方法的强磁场实验装置已成为当今开展磁学、材料科学、生命科学、医学等领域前沿基础研究不可替代的重要手段。

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