磁学的应用起源与春秋战国，随着近代电学的发展，促成了电磁学的理论和应用的快速发展，从近代1831年法拉第感应定律，到1865年麦克斯韦方程组的提炼，再加以1907年的外斯假说奠定了现代电磁学的理论基础。最后到1996年欧盟强制推行电磁兼容法规和2001年中国的推进，电磁兼容技术越来越受到相关各行各业的重视，电磁兼容性能成为仪表的关键性技术指标。

1、概述
战国时期，指南针作为中国古代四大发明之一，是中国古代劳动人民在长期的实践中对物体磁性认识的结果。它的发明对人类的科学技术和文明的发展，起了无可估量的作用。

早期，由于磁现象曾被认为是与电现象独立无关的，同时也由于磁学本身的发展和应用，如近代磁性材料和磁学技术的发展，新的磁效应和磁现象的发现和应用等等，使得磁学的内容不断扩大，所以磁学在实际上也就作为一门和电学相平行的学科来研究了。

电磁学从原来互相独立的两门科学(电学、磁学)发展成为物理学中一个完整的分支学科，主要是基于两个重要的实验发现，即电流的磁效应和变化的磁场的电效应。这两个实验现象，加上1865年麦克斯韦提出的电磁方程组，奠定了电磁学的整个理论体系，发展了对现代文明起重大影响的电工和电子技术。1907年，皮埃尔·外斯的外斯假设中奠定了铁磁性理论，被誉为“现代磁学之父”，阐述主要磁材料的3种元素(铁Fe、钴Co、镍Ni)、过渡元素以及稀有金属的特性。

2、最早的磁应用
①指南针又称司南
指南针是中国古代劳动人民在长期的实践中对物体磁性认识的结果。作为中国古代四大发明之一，它的发明对人类的科学技术和文明的发展，起了无可估量的作用。在中国古代，指南针起先应用于祭祀、礼仪、军事和占卜与看风水时确定方位。指南针又称司南，主要组成部分是一根装在轴上的磁针，磁针在天然地磁场的作用下可以自由转动并保持在磁子午线的切线方向上，磁针的北极指向地理的北极，利用这一性能可以辨别方向。常用于航海、大地测量、旅行及军事等方面。

记载司南的最早的文献是《鬼谷子》，其中写道：“郑人之取玉也，必载司南之车，为其不惑也。”(谋篇)从《鬼谷子》中的记载可以看出，郑人去“取玉”，必须要带上司南，就是为了避免方向的迷失。

11世纪末或12世纪初，中国船舶开始使用指南针导航。北宋《萍州可谈》：“舟师(掌舵者)识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针”。指南针应用在航海上，是全天候的导航工具，弥补了天文导航、地文导航之不足，开创了航海史的新纪元。

②罗盘的发明与西传
罗盘由阿拉伯人传入欧洲，为后来欧洲航海家的航海活动创造了条件。

磁针问世后，先后用于堪舆和航海。为了使用方便，读数容易，加上磁偏角的发现，对指南针的使用技巧提出了更高的要求，方家首先将磁针与分度盘相配合，创制了新一代指南针--罗盘。不过有些场合，碗中的水浮磁针仍在使用，故沈括《梦溪笔谈》卷二十四称"水浮多荡摇"。江苏、河北和辽宁旅大曾出土元代的不带刻度的指南针专用针碗。当航船还在使用浮针加针碗时，堪舆罗盘却远远地跑到了前面。

罗盘古称“地螺”、“地罗”。南宋曾三聘的《因话录》(作于公元1200年前后)"子午针"条说:"地螺，或有子午正针，或用子壬丙午间缝针。"曾三聘是江西临江俯峡江(今江西西清江)人。离峡江不远的江西临川，于1985年出土了世界上最早的堪舆旱罗盘模型，正可与《因话录》的记载相互印证。1985年5月，江西临川南宋朱济南墓(葬于1198年)出土了座底墨书“张仙人”的瓷佣一式两件。风水先生“张仙人”佣 ，左手抱一罗盘。值得注意的是，该罗盘的磁针与水罗盘的磁针根本不同，中部增大呈菱形，菱形中央有一明显圆孔，明确现象地表示这是一种用轴支承的旱罗盘。

中国的磁针和罗盘先后经由陆水两路西传，曾给人类的文明的进程带来重大的影响。以前史学界认为磁针在水中的水罗盘与指南针一脉相承，是中国的发明，但旱罗盘是欧洲所发明，16世纪才经由日本船传入中国。而今临川罗盘证明：旱罗盘的发明权也属于中国。

③磁化技术和磁偏现象的记述
北宋时磁化技术取得了突破，这些技术加速了磁性指向器的普及，并且导致指向器形制新的演变。指南鱼的磁性是很弱的，作为一种“天然的”缺陷，圆形的鱼首也使它的指向精度受到限制。虽然这种简易的磁化技术使指南鱼的制作容易了许多，但它的形状造成与勺形司南有类似的缺陷。

同样，具有实用性的磁化技术，与曾公亮同时代的沈括在《梦溪笔谈》中也有记载。他写道：“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”(卷24)。这种形制易流行、且简单，磁化效果也相当好，特别是，它对指向器形制的改进产生了另一个突破--针状。用针指向，它的指向精度可以得到极大的提高。这样，司南就衍变成了指南针，而且这种指南针也更容易普及了。无疑，这是磁性指向器形制的最重要的改进。

由于指针指向精度得以提高，人们在使用指南针时很快就注意到，它所指的方向有时并非正南，这就是磁偏现象--“然常微偏东，不全南也”。

3、近代电磁的发展简介
众所周知，“电生磁、磁生电”。通常“电学”的发展史为人熟知，伏特、安培、瓦特、和欧姆等科学家在初中物理里就有介绍。而对“磁学”发展史的了解对于目前各行各业面临的电磁兼容问题十分重要。

“磁学”发展史又可以分为“近代”和“现代”磁学发展史。“近代”磁学主要以法拉第、麦克斯韦和洛伦兹为代表，奠定了电磁现象、电磁场和电磁波的基础理论；而“现代”磁学主要以皮埃尔.外斯为代表，确定了主要基础磁材的磁特性、磁畴等基础理论，为磁材的快速发展奠定了基础。

①电磁感应定律—1831年
法拉第定律最初是一条基于观察的实验定律。后来被正式化，其偏导数的限制版本，跟其他的电磁学定律一块被列麦克斯韦方程组的现代赫维赛德版本。

法拉第电磁感应定律是基于法拉第于1831年所作的实验。这个效应被约瑟·亨利于大约同时发现，但法拉第的发表时间较早。
俄国物理学家海因里希·楞次(H.F.E.Lenz，1804-1865)在概括了大量实验事实的基础上，总结出一条判断感应电流方向的规律，称为楞次定律(Lenz law)。

电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它显示了电、磁现象之间的相互联系和转化，对其本质的深入研究所揭示的电、磁场之间的联系，对麦克斯韦电磁场理论的建立具有重大意义。

②Maxwell方程组—1865年
麦克斯韦方程组(Maxwell's equations)是英国物理学家詹姆斯·麦克斯韦在19世纪建立的一组偏微分方程，描述电场、磁场与电荷密度、电流密度之间的关系。它含有的四个方程分别为：电荷是如何产生电场的高斯定理；论述了磁单极子的不存在的高斯磁定律；电流和变化的电场是怎样产生磁场的麦克斯韦-安培定律，以及变化的磁场是如何产生电场的法拉第电磁感应定律。从麦克斯韦方程组，可以推论出光波是电磁波。麦克斯韦方程组和洛伦兹力方程共同形成了经典电磁学的完整组合。1865年，麦克斯韦建立了最初形式的方程，是由20个等式和20个变量组成。

它由四个方程组成：描述电荷如何产生电场的高斯定律、论述磁单极子不存在的高斯磁定律、描述电流和时变电场怎样产生磁场的麦克斯韦-安培定律、描述时变磁场如何产生电场的法拉第感应定律。

从麦克斯韦方程组，可以推论出光波是电磁波。麦克斯韦方程组和洛伦兹力方程是经典电磁学的基础方程。从这些基础方程的相关理论，发展出现代的电力科技与电子科技。

1888年，赫兹根据电容器放电的振荡性质，设计制作了电磁波源和电磁波检测器，通过实验检测到电磁波，测定了电磁波的波速，并观察到电磁波与光波一样，具有偏振性质，能够反射、折射和聚焦。从此麦克斯韦的理论逐渐为人们所接受。

1896年洛伦兹提出的电子论，将麦克斯韦方程组应用到微观领域，并把物质的电磁性质归结为原子中电子的效应。这样不仅可以解释物质的极化、磁化、导电等现象以及物质对光的吸收、散射和色散现象，而且还成功地说明了关于光谱在磁场中分裂的正常塞曼效应。此外，洛伦兹还根据电子论导出了关于运动介质中的光速公式，把麦克斯韦理论向前推进了一步。

在法拉第、麦克斯韦和洛伦兹的理论体系中，假定了有一种特殊媒质“以太”存在，它是电磁波的荷载者，只有在以太参照系中，真空中光速才严格地与方向无关，麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式也只在以太参照系中才严格成立。这意味着电磁规律不符合相对性原理。

4、现代电磁发展史简介
现代电磁学的发展离不开皮埃尔.外斯(1865-1940)，法国物理学家。他创建了几乎整个铁磁性理论，他的理论还被应用到亚铁磁性理论中，因此被誉为“现代磁学之父”。他几乎全部的工作都是在斯特拉斯堡大学完成的。

①外斯假设-磁畴—1907年
外斯假设提出外斯分子场理论：(1)分子场引起的自发磁化假设；(2)磁畴假设。
介绍三种主要的导磁材料：铁、钴和镍，同时提出顺磁和反亚铁磁性，找出锰、过渡元素和稀土金属钆—Gd，以及相关的化合物如Fe-Si，Fe-Ni，Fe-Co，AlNiCo，CrO2，EuO，GdCl3等。这也为目前常用的各种磁材，屏蔽材料提供重要依据。

②EMC法规强制推行
随着电气电子技术的发展，家用电器产品日益普及和电子化，广播电视、邮电通讯和计算机网络的日益发达，电磁环境日益复杂和恶化，使得电气电子产品的电磁兼容性(EMC电磁干扰EMI与电磁抗EMS)问题也受到各国政府和生产企业的日益重视。电子、电器产品的电磁兼容性(EMC)是一项非常重要的质量指标，它不仅关系到产品本身的工作可靠性和使用安全性，而且还可能影响到其他设备和系统的正常工作，关系到电磁环境的保护问题。

EMC(电磁兼容性)的全称是Electro Magnetic Compatibility， 其定义为“设备和系统在其电磁环境中能正常工作且不对环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力”该定义包含两个方面的意思，首先，该设备应能在一定的电磁环境下正常工作， 即该设备应具备一定的电磁抗扰度(EMS)；其次，该设备自身产生的电磁骚扰不能对其他电子产品产生过大的影响，即电磁骚扰(EMI)。

为了规范电子产品的电磁兼容性，所有的发达国家和部分发展中国家都制定了电磁兼容标准。电磁兼容标准是使产品在实际电磁环境中能够正常工作的基本要求。之所以称为基本要求，也就是说，产品即使满足了电磁兼容标准，在实际使用中也可能会发生干扰问题。大部分国家的标准都是基于国际电工委员会(IEC)所制定的标准。

欧共体政府规定，从1996年1月1起，所有电气电子产品必须通过EMC认证，加贴CE标志后才能在欧共体市场上销售。此举在世界上引起广泛影响，各国政府纷纷采取措施，对电气电子产品的RMC性能实行强制性管理。国际上比较有影响的，例如欧盟89/336/EEC指令(即EMC指令)、美国联邦法典CFR 47/FCC Rules等都对电磁兼容认证提出了明确的要求。

目前，中国电子产品需要符合CCC认证，其中家用电器产品 EMC认证采用的EMC标准有以下三份：
GB 4343-1995《家用和类似用途电动、电热器具，电动工具以及类似电器无线电干扰特性测量方法和允许值》 该标准己于 1995年8月25日发布，1996年12月1日起实施。
GB4343.2-1999《电磁兼容家用电器、电动工具以及类似器具的要求 第二部分 抗扰度》 该标准己于1999年3月23日发布， 2000年4月1日起实施。
GB 17625.1-1998《低压电气及电子设备发出的谐波电流限值(设备每相电流￡16A的设备)》 该标准己于1998年12月14日发布， 1999年12月1日起实施。目前该标准属于鼓励采用，如不合格将不作为认证整体判断之依据。
作者：黄敏超