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1.1 磁性源于电流,磁力之源
是电子的自旋运动
1.1.1 “慈石召铁,或引之也”
——中国古代四大发明之一的指南针中就使用了磁性材料
早在公元前3世纪,《吕氏春秋·季秋记》中就有 “慈石招铁,或引之也”的记述,形容磁石对于铁片犹如慈母对待幼儿一样慈悲、慈爱。而今,汉语中“磁铁”中的“磁”,日语中“磁石”中的“磁”即起源于当初的“慈”。
司马迁在《史记》中,有黄帝在作战中使用指南车的记述,如果确实,这可能是世界上关于磁石应用的最早记载。
公元1044年出版的北宋曾公亮《武经总要》中描述了用人造磁铁片制作指南鱼的过程:将铁片或者钢片剪裁成鱼状,放入炭火烧红,尾指北方斜放入水,便形成带剩磁的指南针,可放在盛水的碗内,藉由剩磁与地磁感应作用而指南。《武经总要》记载该装置与纯机械的指南车并用于导航。宋朝的沈括在1088年著述了《梦溪笔谈》,是第一位准确地描述地磁偏角(即磁北与正北间的差异)和利用磁化的绣花针做成指南针的人,而朱彧在1119年发表了《萍洲可谈》,是第一位具体提到利用指南针在海上航行的人。有一种说法认为,马可·波罗带着中国人发明的罗盘返回欧洲,并对欧洲的航海业发挥了巨大作用。
指南针见图1-1,地磁磁场示意如图1-2所示。作为中国人引以为豪的四大发明之一,其中的关键就是磁性材料。
图1-1 司南——中国发明的指南针
图1-2 地磁磁场示意
本节重点
(1)中国古代四大发明之一的指南针中使用的是何种磁性材料?
(2)请介绍用人造磁铁片制作指南鱼的过程。
(3)请分析地磁场产生的根源是什么。