听磁性

年，海因里希·巴克豪森(HeinrichBarkhausen)发现，磁化像铁这样的金属不是一个连续的过程，而是发生在微小的跳跃中，如果在金属周围放置一个线圈并连接到放大器和扬声器，就可以听到这种跳跃。

咔哒声听起来像盖革计数器，是由金属中的微小区域（称为磁畴）突然合并在一起产生的。

听到这些声音所需的设备非常简单：

你需要什么

一个螺栓——长2.5英寸，直径0.25英寸。

两个垫圈和一个适合螺栓的螺母。

60英尺22号漆包漆漆包线。

放大器——立体声音响、录音机或声卡都可以，但我用的是便宜的RadioShack放大扬声器。

带插头的电缆以匹配您的放大器。

强磁铁。我使用了我们的12毫米立方体超级磁铁之一。较弱的磁铁可能会起作用，但我还没有尝试过。

我们首先将垫圈和螺母放在螺栓上，然后将螺栓的螺纹端放入变速钻的夹头中。如果你愿意，你可以用手缠绕线圈，但钻头会大大加快速度。

将几英寸的绝缘漆包线插入螺栓螺纹端旁边的钻夹头中，然后开始将电线缠绕在两个垫圈之间的螺栓上。

慢慢开始，将电线缠绕在螺栓上。你不需要很整洁——我做了整齐的平行绕组，所以照片看起来不错，但是随机绕组更容易和更快地制作，如果线圈看起来有点凹凸不平，甚至非常块状。

当绕组在末端接近垫圈时放慢速度，这样电线就会紧紧地紧贴在它上面。

通常，即使非常小心，当你完成一半时，绕组也会开始出现一些小缺陷，只是因为将电线缠绕得很紧很乏味。快速而草率地缠绕它会更有趣。

线圈绕好后，剥去电线两端的绝缘层，然后将连接器焊接到两端，以便将其插入放大器。

当我在线圈附近挥动磁铁时，您可以听到此视频中的咔嗒声。

它是如何做到的？

螺栓中的金属由许多微小的铁磁钢晶体制成。铁磁材料是一种原子表现得像小磁铁的材料。如果晶体非常小，晶体中的所有磁性原子的北极都会指向同一方向。如果晶体稍大一点（大多数都在螺栓中），原子将分成小的磁性排列域，这样一个域的北指向一个方向，另一个域的北指向相反方向。这种相反的对齐方式使一个域的南端靠近另一个域的北端。

其原因（以及任何一对磁铁在可能的情况下都会以这种方式排列的原因）与能量有关。

正如我们在之前的项目中看到的，产生磁场需要能量。能量储存在场中。在自然界中，事物倾向于进入最低能量状态。因此，如果您使用能量将砖块从地面抬起，它会倾向于落回地面并在您掉落时失去该能量。

磁场越大，其中储存的能量就越多。如果所有原子在同一方向上磁性排列，则磁场将尽可能大。如果一半的原子反向转动，金属周围就没有净磁场，能量为零。因此，原子以这种最低能量的方式排列自己是一种自然趋势。

当我们将磁铁靠近钢螺栓时，螺栓中的原子与磁铁中的原子相反。这减小了磁体周围的磁场大小。磁铁离螺栓越近，对齐越多，磁场越小，失去能量。就像砖块掉到地上一样，磁铁和螺栓一起“下落”。我们感受到了两者之间的吸引力。我们可以通过让它工作来从磁场中提取能量，例如将螺栓抬离地面。

有两件事会阻止螺栓中的原子在原子水平上完美对齐。第一个是在不同排列的区域之间建造所谓的畴壁需要能源成本。域的表面积随域半径的平方而增长。域的体积随着半径的立方增长。磁场中的能量取决于域的体积。畴壁中的能量取决于畴的表面积。随着域变小，存储在壁中的能量与存储在磁场中的能量之比变大。在临界点，能量相等，需要能量使它们变小。在这一点上，没有更多的能量可以通过缩小域来获得。

这意味着大域中的一半原子将翻转，因此有两个域的极点彼此相对。如果那两个域还在能量极限之上，也会分裂成两个，所以有四个域。这种情况一直持续到所有域都变得如此之小以至于通过使它们更小而不会损失更多能量为止。

完美排列和零能量的第二个障碍是畴难以跨越晶体边界和晶体本身的缺陷形成。由于在存在这些障碍物的情况下划分域需要能量，因此域会比其他情况下保持更大。如果我们输入能量，通过移动附近的磁铁，障碍就被克服了，域突然一分为二，或者通过将相邻域翻转成对齐方式来增长。这种粘连和滑动就是我们听到扬声器发出的咔嗒声。

这种磁畴的粘附是一些金属成为永磁体的原因。如果我们将它们置于磁场中，这些畴就会对齐。当场被移除时，一些域有足够的能量来克服障碍物将对齐相反。但是其中许多仍然卡住，因此金属具有永久磁场。