磁鐵不是人發(fā)明的,是天然的磁鐵礦。古希臘人和中國(guó)人發(fā)現(xiàn)自然界中有種天然磁化的石頭,稱其為“吸鐵石”。這種石頭可以魔術(shù)般的吸起小塊的鐵片,而且在隨意擺動(dòng)后總是指向同一方向。早期的航海者把這種磁鐵作為其早的指南針在海上來辨別方向。早發(fā)現(xiàn)及使用磁鐵的應(yīng)該是中國(guó)人,也就是利用磁鐵制作“指南針”,是中國(guó)四大發(fā)明之一。
磁芯是指由各種氧化鐵混合物組成的一種燒結(jié)磁性金屬氧化物。例如,錳-鋅鐵氧體和鎳-鋅鐵氧體是典型的磁芯體材料。錳-鋅鐵氧體具有高磁導(dǎo)率和高磁通密度的特點(diǎn),且具有較低損耗的特性。鎳-鋅鐵氧體具有的阻抗率、不到幾百的低磁導(dǎo)率等特性。鐵氧體磁芯用于各種電子設(shè)備的線圈和變壓器中。
美國(guó)物理學(xué)家王安1950年提出了利用磁性材料制造存儲(chǔ)器的思想。福雷斯特則將這一思想變成了現(xiàn)實(shí)。 為了實(shí)現(xiàn)磁芯存儲(chǔ),福雷斯特需要一種物質(zhì),這種物質(zhì)應(yīng)該有一個(gè)非常明確的磁化閾值。他找到在新澤西生產(chǎn)電視機(jī)用鐵氧體變換器的一家公司的德國(guó)老陶瓷專家,利用熔化鐵礦和氧化物獲取了特定的磁性質(zhì)。
對(duì)磁化有明確閾值是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。這種電線的網(wǎng)格和芯子織在電線網(wǎng)上,被人稱為芯子存儲(chǔ),它的有關(guān)專利對(duì)發(fā)展計(jì)算機(jī)非常關(guān)鍵。這個(gè)方案可靠并且穩(wěn)定。磁化相對(duì)來說是的,所以在系統(tǒng)的電源關(guān)閉后,存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)仍然保留著。既然磁場(chǎng)能以電子的速度來閱讀,這使交互式計(jì)算有了可能。更進(jìn)一步,因?yàn)槭请娋€網(wǎng)格,存儲(chǔ)陣列的任何部分都能訪問,也就是說,不同的數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在電線網(wǎng)的不同位置,并且閱讀所在位置的一束比特就能立即存取。這稱為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM),它是交互式計(jì)算的革新概念。福雷斯特把這些專利轉(zhuǎn)讓給麻省理工學(xué)院,學(xué)院每年靠這些專利收到1500萬~2000萬美元。
磁性材料是由鐵磁性物質(zhì)或亞鐵磁性物質(zhì)組成的,在外加磁場(chǎng)H 作用下,必有相應(yīng)的磁化強(qiáng)度M 或磁感應(yīng)強(qiáng)度B,它們隨磁場(chǎng)強(qiáng)度H 的變化曲線稱為磁化曲線(M~H或B~H曲線)。
磁化曲線一般來說是非線性的,具有2個(gè)特點(diǎn):磁飽和現(xiàn)象及磁滯現(xiàn)象。即當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度H足夠大時(shí),磁化強(qiáng)度M達(dá)到一個(gè)確定的飽和值Ms,繼續(xù)增大H,Ms保持不變;以及當(dāng)材料的M值達(dá)到飽和后,外磁場(chǎng)H降低為零時(shí),M并不恢復(fù)為零,而是沿MsMr曲線變化。材料的工作狀態(tài)相當(dāng)于M~H曲線或B~H曲線上的某一點(diǎn),該點(diǎn)常稱為工作點(diǎn)。