磁棒的作用是什么?
磁棒的物理作用主要是通过磁场引起电磁感应,从而产生电流。 举个例子就明白了:在一块铁片上方放一根针,当针靠近铁片时,会在铁片上产生感应电动势和电流,这就是电磁感应现象。这个现象的物理本质是,磁场变成了电能,也就是说如果能把非电量的能量转化成电能的话就可以从磁棒中获取能量。 所以磁棒可以应用在很多地方: 比如利用磁棒可以把机械能转化为电能。很多传感器里面都会用到这种技术去探测温度、压力或者液位等等,把非电量转换为电信号。 还有利用磁场的屏蔽作用来做保密通信。虽然现在的加密方式越来越多,但是本质上都是将信息用密码或密文的方式表示然后传递,而利用磁场做保密通信则是将信息直接写在磁棒上然后传送,接收方只有获得磁棒才能够解读信息。当然这种方式要求双方都必须拥有磁棒,所以实际上应用受到一定限制。
目前利用磁棒最广泛的应用应该是作为电磁波的吸收剂使用(请原谅我这么直白,也不知道有多广泛)。比如手机信号放大器,无线路由器之类的。这些设备往往具有屏蔽外部电磁环境的功能,就是因为他们能够将外部的电磁环境吸收掉所以才能正常工作的。 而磁棒之所以能够被当作电磁波的吸收剂是因为其内部的磁通量会随时间变化而产生的电磁阻尼效应。
这里引入两个概念:相对磁导率和总磁导率。前者定义为材料单位长度上的磁导率,后者定义为材料中所有分子磁导率的平均值。由于材料的组成不同,相对磁导率一般大于1,而总磁导率则是几个甚至几十个倍关系。 一般来说,金属的相对磁导率小于总磁导率,而非金属(包括半导体)则通常大于总磁导率。因此可以利用这个性质来区分材料和器件。
对于手机信号等高频信号,由于频率高,传输过程中会受到噪声影响,所以需要较大的相对磁导率来吸收;而对于宽带网络和无线射频等低频信号,则需要较大的总磁导率来吸收。所以归根结底,无论是高频还是低频应用,都需要一个较大的磁导率系数。这也就是为什么铁氧体等磁性物质常被用来制作磁棒。