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这个表包含了很多信息，首先如开始所说，顺磁和铁磁的磁化率是正的，逆磁是负的。另外我们注意到顺磁和逆磁的磁化率都非常小，在10—5量级，这表示如果外加一个1特斯拉（1T）的钕铁硼强磁铁，我们只能在铝里面引导出0.22高斯（G）的磁场来。特斯拉和高斯是两位著名的科学家，他们都是磁场的单位，1T=10 000G。一般黑色磁铁大约是几十个到几百高斯，钕铁硼强磁铁可以在其表面产生1T的磁场，这也是目前永久磁铁所能达到的最高记录。地球磁场在赤道附近是0.3G。所以，可见顺磁和逆磁物质即使在外加强磁场的情况下，也只有非常微弱的反应，这就是为什么我们平时都认为它们没有磁性。表中另外一个有趣的地方是，水和石墨（碳）都具有不错的逆磁性，这就是为什么胡萝卜都会被磁铁排斥了。而作为铁磁物质掌门人的金属铁，其磁化率竟然是3000左右，这比逆磁和顺磁物质大了近亿倍。与铝和铜同为良导体的金属，它们的磁性竟有如此巨大的差别，难怪惹得科学家们想要一探究竟了。表中最后一行是一个特立独行的材料—超导体，它的磁化率是—1。这个比起铁磁体来似乎不那么令人惊讶，但是实际上这是一类更令人着迷的物质。我们来看看磁化率—1是什么意思，它表示，外来一个磁场，超导体内就会产生一个与之一模一样的磁场来抵抗（注意外加磁场如果过大会摧毁超导效应）。这太神奇了，为什么能够不多不少恰好抵消呢？这个问题以及超导机制等问题，都依然是今天研究的前沿方向。
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在“基本原理”那一章里我们还提到了依靠地球磁场判别方向的生物们，其中有一种简单而且有趣的水生生物叫作“趋磁细菌”，图5.14就展示了这么一幅趋磁细菌的显微照片。它们的身长大约几微米，身体的两端有两根细长的触须（图片中未显示）。有趣的是，在它身体里面有一根类似脊柱的线，当然这不可能是脊柱，它离修炼到脊椎动物还差得远呢。那这是什么呢？这些是细菌身体内的“结石”，大多是几十纳米大小的四氧化三铁颗粒。我们知道四氧化三铁就是常见的黑色磁铁，所以这种细菌体内就有很多个小磁铁。它们在地球磁场的作用下排成一条线，这样身体柔软的细菌就变成了一个小小的“指南针”了。在水中它们靠旋转两根细长的触须产生向前或向后运动的推动力，而决定运动方向的则是当地地球磁场的方向。除了赤道附近的磁场是基本平行于海平面以外，其他地方的磁场都是与海平面有个夹角。这样，这些细菌沿着磁力线运动，就可以到达海面获取氧气，或者深入水面以下获得食物。如此说来，它应该是指南针的最早发明者了。
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物质的磁性可是一门庞大而且仍然生机勃勃的学问，而且研究它们也给我们的生活带来了很多进步。本章是关于磁性最基本的一个介绍，如果读者感兴趣，可以通过阅读别的书籍来进一步了解这门迷人的学科。在本书后面的章节中，我们将看到用磁铁制作的电动机、磁悬浮等有趣的内容，通过亲手制作来了解更多有关磁性的方方面面。
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图5.14 趋磁细菌的显微照片图片
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取自网站http://www.calpoly.edu/~rfrankel/mtbphoto.html，由Richard B.Frankel教授拍摄
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[1].这个故事我是从中国科技大学的老师那儿听来的。
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我们都是科学家：那些妙趣横生而寓意深远的科学实验（修订版） [:1701074930]
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我们都是科学家：那些妙趣横生而寓意深远的科学实验（修订版） 6 电机总动员
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一分钟简介
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本章将介绍和制作几种有趣的直流电动机。从人类历史上的第一台电动机起，到后来的有刷电机，再到无刷电机，通过亲手制作，了解人类的好帮手—电动机的基本原理，让第二次工业革命的浪潮‘涛声依旧’。
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闲话基本原理
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1821年的圣诞节，就像我们中国人的除夕夜一样，古老的伦敦市街道上空荡荡的，家家户户都在准备着一家团圆的“年夜饭”。新婚不久的法拉第先生家里只有他们小两口，所以也不需要法拉第夫人准备太多的菜肴。她正在厨房里忙活着的时候，法拉第急忙忙地冲了进来，拉住她的手说：“萨拉，快来看！”萨拉知道丈夫整天鼓捣一些导线、磁铁、化学试剂，常常会给她看一些有趣的东西，所以她很期待这个圣诞之夜，丈夫会带给她什么新的惊喜。萨拉跟随法拉第来到他的小工作室里，法拉第指着桌上的一个装置说：“你看！”萨拉定睛观瞧，只见一件如图6.1所示的装置。一个像天平一样的架子上挂着两根金属杆，它们分别伸到一个装满水银状液体的杯子里。杯子中还有两根黑色棒状物。奇特的是，右边的金属杆像着了魔一样地绕着黑色棒状物旋转，而左边的黑色棒状物则绕着金属杆旋转。“太神奇了！”萨拉感叹道，“这是什么东西？”法拉第说：“它叫Electromagnetic Rotation（电磁旋转装置）。”这便是人类历史上的第一台电动机[1]。
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图6.1 法拉第设计的电动机
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图片取自英文维基百科“Michael Faraday”词条。
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此图原始出现于法拉第1844年著作Experimental Researches in Electricity.2
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法拉第先生（Michael Faraday，1791—1867）应该是我们所有业余科学家的英雄。他是“铁二代”，父亲是伦敦的一位铁匠。经济拮据的父母只供得起法拉第念了几年小学，之后便让他在伦敦的一家书店里当学徒。他几乎不懂数学，对高深的理论也不了解，但是他在业余时间非常勤奋地阅读书店里的科学典籍，并用形象类比的方式来理解需要复杂的公式才能严格描述的物理化学现象。他勤于动手实践自己的想法，不惧怕长达数年的失败。这些优秀的品质使他终于在业余科学家的道路上登峰造极，创造了绝大多数职业科学家都无法企及的成就。在爱因斯坦的书房墙上挂着3幅科学家的画像，分别是牛顿、法拉第和麦克斯韦。法拉第若泉下有知，也会为此感到欣慰的。
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我们来看看法拉第的电动机究竟是怎么能够转起来的，这也将是理解其他电动机的起点。
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图6.2展示了法拉第电动机的转动原理图。水银是一种非常好的导体，当悬挂的金属杆一端浸没在水银里时，电流会从电源正极出发，经过金属杆、水银，回到电源负极。而水银中的黑色棒状物是一块磁铁，它的磁极沿着竖直方向。图6.2用红色线条画出了几条具有代表性的磁力线（磁力线这个对磁场形象的描述就是源自法拉第），注意到这些磁力线都有与金属杆垂直的分量，即都有与杆中的电流垂直的分量。我们知道载流导线在磁场中会受到磁场的作用力，力的大小等于垂直于电流的磁场分量乘以电流强度，力的方向为垂直于电流和磁场所处的平面，服从左手定则。用向量的形式表达出来就是：
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