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磁鐵

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重定しげさだこう磁铁
よし鋁鎳鈷永磁合金製きんせいなりてき馬蹄ばていてつかたち磁鐵。這形じょうためしひしげきん兩個りゃんこ磁極じきょくあいだてき距離きょり,藉以さんせいのう吸引きゅういん沉重てつ磁體てき強烈きょうれつ磁場じば

磁鐵あるしょう磁石じしゃく以吸引鐵ひきがねなみ於其がいさんせい磁場じばてき物體ぶったいせま义的磁铁ゆび磁铁矿石まとせいひん,广义てき磁铁ゆびてき用途ようと为产せい磁场てき物体ぶったいある装置そうち。磁铁作為さくい磁偶きょくのう吸引きゅういんてつ磁性じせい物質ぶっしつれいひとし金属きんぞく[1]磁極じきょくてき判定はんてい以細せんかかかけいち磁鐵,指向しこう北方ほっぽうてき磁極じきょくたたえためゆび北極ほっきょくあるNごく指向しこう南方なんぽうてき磁極じきょくため指南しなんきょくあるSごく。(如果しょう地球ちきゅうそうなりいちだい磁鐵,のり目前もくぜん地球ちきゅうてき磁北きょくSごく磁南きょくのりNごく。)磁鐵极则しょう吸,どう极则排斥はいせきそく指南しなん极與ゆびきた极相吸,指南しなん极與指南しなん极相斥,ゆびきた极與ゆびきた极相斥。

磁鐵ぶんさく永久えいきゅう磁鐵あずか永久えいきゅう磁鐵天然てんねんてき永久えいきゅう磁鐵またたたえため天然てんねん磁石じしゃく永久えいきゅう磁鐵也可以由人工じんこう製造せいぞう最強さいきょうてき磁鐵釹磁てつ)。永久えいきゅうせい磁鐵ただゆうざいぼう條件下じょうけんかかいゆう磁性じせい通常つうじょう電磁でんじてつてき形式けいしきさんせい,也就利用りよう電流でんりゅうらい強化きょうか其磁じょう

磁化じかてき磁石じしゃく內部磁分分子ぶんし磁鐵學說がくせつ規則きそく排列はいれつてき經過けいか磁化じかてき過程かてい,磁分子ぶんしかいゆう規則きそくてき排列はいれつ。此時,磁分子ぶんしてきNごくSきょくかいあさむこうしょうどう方向ほうこう使磁石じしゃく具有ぐゆう磁性じせい而成ため磁鐵。同時どうじどう一磁鐵上存在相反兩極且兩極之磁量相等。

磁鐵せい歷史れきし

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古代こだいじん們是したがえ天然てんねん磁石じしゃくえいlodestoneちゅう認識にんしき磁性じせい天然てんねん磁石じしゃく一般是在自然界被磁化的鐵礦石,かい吸引きゅういんてつてき物品ぶっぴんまれ臘文てき磁鐵意思いしらいうまかくあま西にし(Magnesia)てき石頭いしあたま」,かかつるしちょてき天然てんねん磁石じしゃく就是最早もはやてき指南しなんやめ最早もはや記載きさい磁鐵及其性質せいしつてき文獻ぶんけんざいせんひゃくねんまえまれ臘、印度いんど中國ちゅうごくてき文獻ぶんけん[2][3][4]うま作家さっかろうひろしはやしざい博物はくぶつこころざし》就已記載きさい天然てんねん磁石じしゃく及其吸收きゅうしゅうてつてき特性とくせい[5]中國ちゅうごく文獻ぶんけんたい天然てんねん磁石じしゃく吸引きゅういんてつ以製備磁てつてき描述於《かん[6]、《りょ春秋しゅんじゅう[7]及《淮南ワイナン[8]ちゅうひさげ及,しょうため「慈石」。

やくざい西元にしもとぜん12いたり13世紀せいき中國ちゅうごくおうしゅう及其地區ちくてきじんやめけいよう指南しなん针來しるべこう[9]

ゆうせき磁和磁鐵てき背景はいけい知識ちしき

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磁場じば

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てつこなかい沿著棒狀ぼうじょう磁鐵さんせいてき磁力じりょくせん排列はいれつ

磁感おう強度きょうど(也稱ためBじょう符號ふごうためB為一ためいちこうりょうじょう空間くうかんちゅういちてんてきBじょうゆかり以下いか性質せいしつ決定けってい

  1. 方向ほうこうのべちょ指南しなんはりてきゆび北極ほっきょく指向しこうてき方向ほうこう
  2. 大小だいしょう(也稱ため強度きょうど):指南しなんはり受到Bじょう影響えいきょうてき程度ていどなりせい

ざい國際こくさい單位たんいせいなか,Bじょうてき單位たんいとく斯拉,簡稱T[10]

磁矩

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磁鐵てき磁矩一個可以描述磁鐵整體磁特性的向量。磁鐵てき磁矩方向ほうこうしたがえ磁鐵てき指南しなんきょく指向しこうゆび北極ほっきょく[11]だい小和おわ磁鐵強度きょうどちょうなりせい國際こくさい標準ひょうじゅんせいてき磁矩單位たんいためA·m2。磁矩ちゅうつつみ含有がんゆう磁偶ごくのり、磁よんきょくのり……とう,其中さいつね使用しようてき磁偶ごくのり符號ふごうためμみゅー

磁鐵ざいさんせい磁場じばてき同時どうじ,也會受到外部がいぶ磁場じばてき影響えいきょう。磁鐵がい一特定點的磁場強度和磁鐵磁矩的大小成正比。而且とう磁鐵ざい一個由其他線圈或磁鐵產生的外部磁場中時,磁鐵かい受到一個試圖將其磁矩對正磁場的うたてのり[12]うたてのりだい小和おわ外部がいぶ磁場じば及磁てつ磁矩てきじょうせきなりせいざい一外加磁場中的磁鐵也可能會受力往特定方向移動,わか磁場じば不隨ふずい空間くうかん變化へんか,磁鐵しょ受的きよしりょくためれい[13]

一平面載流圓形迴圈若其面積是A上面うわつらてき電流でんりゅうためI以視ためいち磁鐵,其磁偶極のり μみゅーためIA

磁化じか強度きょうど

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一磁性材料特定位置的磁化強度是單位體積下的磁矩,符號ふごうためM單位たんいためA/おおやけじゃく[14]。一磁鐵在不同區域下,可能かのう磁化じかてき強度きょうど方向ほうこうゆうしょ不同ふどういん此磁強度きょうどためいちこうりょうじょうこのみてき棒狀ぼうじょう磁鐵以在一立方公分的體積內有量值0.1 A·m2てき磁矩,いん平均へいきん磁化じか強度きょうどため100,000 A/m。てつてき磁化じか強度きょうど大約たいやく以到106 A/m,いん利用りようてつ以有效率こうりつてきさんせい磁場じば

磁鐵てき模型もけい

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利用りようやすつちかえてき磁鐵模型もけいしょ計算けいさん棒狀ぼうじょう磁鐵てき磁場じば

ゆうりょうたね不同ふどうてき磁鐵模型もけい磁極じきょく模型もけい原子げんし電流でんりゅう模型もけいやすつちかえ模型もけい)。

磁極じきょく模型もけい就是よう指南しなんごく及指北極ほっきょくてき磁極じきょくらい描述磁鐵,わかはた磁鐵したがえちゅうあいだおりだんためしはた指南しなんごく及指北極ほっきょくぶんひらけ結果けっかかい出現しゅつげんしょう磁鐵,仍各自かくじゆう其指南極なんきょく及指北極ほっきょく專業せんぎょうてき磁學よう一種磁極模型來設計永久磁鐵[らいみなもと請求せいきゅう]ざい磁極じきょく模型もけいちゅう磁極じきょくちゅう磁化じか強度きょうどてきたび∇·Mかず其磁強度きょうど垂直すいちょく表面ひょうめんてき分量ぶんりょうM·nため磁單きょくまとぶん佈(此說ほうただためりょう數學すうがく運算うんざんじょうてき方便ほうべん意味いみちょ磁鐵ちゅうしんてき存在そんざい磁單きょく)。わかやめけい知道ともみち磁極じきょくてき分布ぶんぷのり利用りよう磁極じきょく模型もけい計算けいさん磁場じば強度きょうど(Hじょう),ざい磁鐵外部がいぶてき磁感おう強度きょうど(BじょうかいHじょうなりせいただしざい磁鐵內部需考慮こうりょ磁化じか強度きょうどMてき影響えいきょうざい磁極じきょく模型もけいてきいち衍生版本はんぽんちゅう以用內部てき磁荷らい說明せつめいてつ磁性じせい材料ざいりょうてき磁化じか(ferromagnetism)。

いち模型もけいやすつちかえ模型もけいみとめため磁鐵てき磁性じせいいんため材料ざいりょう原子げんしちゅうてき束縛そくばく電流でんりゅうところ造成ぞうせい,此電りゅう也稱為安ためやすつちかえ電流でんりゅうたい於均勻磁てきえんぼうがた磁鐵而言,原子げんしちゅう束縛そくばく電流でんりゅうてき整體せいたいこうおう就是使磁鐵整體せいたいらいこうぞう有一ゆういち電流でんりゅうざい其表めん流動りゅうどう流動りゅうどう方向ほうこうえんぼうがた磁鐵てきじく垂直すいちょく[15]材料ざいりょうちゅう原子げんしてき束縛そくばく電流でんりゅうてきこうおうかいあい原子げんしてき電流でんりゅう抵消,ただゆう表面ひょうめんてき原子げんしかい抵消,いん整體せいたいこうおう可視かしためただざい表面ひょうめんゆう電流でんりゅう[16]電流でんりゅうてき方向ほうこうそく利用りよう右手みぎて定則ていそくらい決定けってい

磁性じせい物質ぶっしつ

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ざい電磁でんじてつといまえ,磁鐵ゆびざいぼつゆうがい磁場じば及電じょうてきじょうがた持續じぞくせいさんせい磁場じばてき物體ぶったいただゆう特定とくていてき材料ざいりょうただゆう此特せい過大かだい份的材料ざいりょう在外ざいがい磁場じばちゅう都會とかいいんがい磁場じば而產せいいち磁場じば材料ざいりょうてき不同ふどうしょ生成せいせいてき磁場じばかい使物體ぶったいそと磁場じば吸引きゅういんある排斥はいせき可分かぶんため以下いかいくしゅ

  • てつ磁性じせいてつ磁性じせい材料ざいりょう一般いっぱん認定にんていてき磁性じせい材料ざいりょうかい磁鐵てきにんなんいちきょく吸引きゅういん,且可以感受到其吸引力いんりょく。也只ゆう這類てき物質ぶっしつ以在がい磁場じば消失しょうしつ維持いじ其磁てき特性とくせいいん此可以作為さくい磁鐵使用しようぞう冰箱磁鐵えいrefrigerator magnetてき磁性じせい就是いんため這類材料ざいりょう所產しょさんせいてつ磁性じせい材料ざいりょう包括ほうかつてつ氧體及最はやてき天然てんねん磁鐵磁鐵礦天然てんねん磁石じしゃくえいlodestone,其磁せいてつ磁性じせい材料ざいりょう類似るいじただし磁力じりょくりゃくじゃく兩者りょうしゃ磁力じりょくてき差異さいいんため其微かん結構けっこうしょ造成ぞうせい
  • じゅん磁性じせい材料ざいりょうぞうとう物質ぶっしつかい微弱びじゃくてき磁鐵てきにんなんいちきょく吸引きゅういんただし其吸引力いんりょくただゆう铁磁せい材料ざいりょうてきいくじゅうまんふんいち所以ゆえんただのうようせい密儀みつぎらいりょうはかてつ流體りゅうたいゆびかか浮許奈米數量すうりょうきゅう大小だいしょうてきてきてつ磁體粉末ふんまついんため法被はっぴ磁化じかゆう也視ためじゅん磁性じせい材料ざいりょう
  • はん磁性じせい材料ざいりょうぞうどうみず塑膠とう物質ぶっしつかい磁鐵てきにんなんいちきょく排斥はいせき,其排斥力せきりょく非常ひじょう微弱びじゃく大部たいぶ份的物質ぶっしつはん磁性じせいてき,其磁しるべりつりゃくしょう真空しんくう磁导りつわか使用しよう一般いっぱん磁鐵,其排斥力せきりょく非常ひじょうしょうただしわか使用しよう強力きょうりょくてきちょうしるべ磁鐵ぞうなまりかたまり甚至ろうねずみ以因ため磁悬浮而浮ざい空中くうちゅう[17]ちょう導體どうたい也會受磁じょうてき排斥はいせき強烈きょうれつてきはん磁性じせい材料ざいりょう

物質ぶっしつてき磁性じせいじょ上述じょうじゅついくしゅがいかえゆうぞう玻璃はりはんてつ磁性じせいちょうじゅん磁性じせいひとし

永久えいきゅう磁鐵

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許多きょたてきてつ氧體磁鐵

えい磁体可分かぶんため以下いかてきいく種類しゅるい

鋁鎳鈷合きん

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鋁鎳鈷合きんAlnicoいちしゅてつ合金ごうきんじょりょうてつ以外いがいかえ添加てんかりょう鋁(Al)、鎳(Ni)、鈷(Co)以及少量しょうりょう其他增强ぞうきょう磁性じせいのうてき成分せいぶん。鋁鎳鈷合きん具有ぐゆうだか矯頑せいcoercivity),適合てきごうため永久えいきゅう磁鐵てき材料ざいりょう。鋁鎳鈷合きんけんかたやすもろ無法むほうひや加工かこうcold work),必需ひつじゅよう铸造あるもの烧结Sintering處理しょりせいなり

舉一個中間性質的各向異性铸造鋁鎳鈷合金例子,Alnico-6てき成分せいぶんため8%鋁、16%鎳、24%鈷、3%どうCu)、1%鈦(Ti),其它てつFe)。Alnico-6てき最大さいだい磁能せき(BHmaxため3.9 ひゃくまんだか斯-おく斯特megagauss-oerstedMGOe),矯頑せいため780おく斯特,きょさと溫度おんどため860°C,最高さいこう工作こうさく溫度おんどため525°C[18]

於1931ねん日本にっぽん材料ざいりょうせんさん岛德なな發現はつげんりょう一種特定成分的鋁鎳鈷合金(58%てつ,30%鎳,12%鋁),其矯頑性きょくだか時期じきさいこのみてき磁性じせいこうてきりょうばい[19]

釤鈷磁鐵

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釤鈷磁鐵一種稀土磁鐵,ゆかり、鈷和其它金屬きんぞくまれ材料ざいりょうけいはいせいなりてきいちしゅ磁鐵。於1970ねん發展はってん成功せいこう,釤鈷磁鐵現今げんこん磁性じせいだい強烈きょうれつてき磁鐵,具有ぐゆう較高てき最大さいだい磁能せき(BHmax),較高矯頑せいえき碎,えききれ。釤鈷磁鐵てき最大さいだい磁能せきてき範圍はんいしたがえ 9 MGOeいた 31 MGOe。釤鈷磁鐵ゆうりょうたね組成そせい分別ふんべつため(原子げんし原子げんし)1:52:17[20]れい如,2:17ごう金的きんてき最大さいだい磁能せきため26 MGOe,矯頑せいため9750 oersted ,きょさと溫度おんどため825°C,最高さいこう工作こうさく溫度おんどため350°C[18]

釹鐵硼磁てつ

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經過けいか電鍍でんとてき釹鐵硼磁てつ立方體りっぽうたい

釹鐵硼磁てつゆかりてつ(Nd2Fe14B)形成けいせいてき四方よもあきらけいあきらからだ。於1982ねん住友特殊金屬すみともとくしゅきんぞくてき佐川さがわ眞人まさと發現はつげん釹磁てつ。這磁てつてき磁能せき(BHmaxだい釤鈷磁鐵ぜん世界せかい磁能せき最大さいだいてき物質ぶっしつ[21]後來こうらい住友特殊金屬すみともとくしゅきんぞく發展はってん成功せいこう粉末ふんまつ冶金やきんほう(powder metallurgy process),通用つうよう汽車きしゃ公司こうし發展はってん成功せいこう旋噴熔煉えいMelt spinningのう夠製備釹てつ硼磁てつ[22]。這磁てつ現今げんこん磁性じせい最強さいきょうてき永久えいきゅう磁鐵,也是さいつね使用しようてきまれ磁鐵こう泛地應用おうよう電子でんし產品さんぴんれいかたみみ以及よう電池でんちきょうでんてき工具こうぐとうとう

为了避免くさてき损害,使用しよう需要じゅようざい该永磁材りょう表面ひょうめん做保护处れい如用きむ进行电镀,以及表面ひょうめん喷涂环氧树脂ひとし[23]

永久えいきゅうえき态磁たい

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永久えいきゅうえき态磁たいゆびてき是能これよし形成けいせいかく种形じょうのうみさお纵移动的磁性じせいえきしずく磁性じせいえきしずくてき形状けいじょうのう从球がた变到圆柱たいいたうす饼形,甚至海胆うにてき形状けいじょう马萨诸塞大学だいがくおもね姆赫斯特分校ぶんこう教授きょうじゅたく马斯·罗·罗塞尔(Thomas Russellてき团队よう三维打印液态做实验,原本げんぽん打算ださん创造いち种固态材りょう,结果却创づくりりょう磁性じせいてき液体えきたい,它由すいあぶら铁氧化物ばけもの构成,よう磁线けん磁化じかざいうつりじょ磁线けんきさきえきしずく仍然のう保持ほじ磁性じせいとう它靠きん磁场,氧化铁粒子りゅうしぜん以相どうてき方向ほうこう排列はいれつ[24]

電磁でんじてつ

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さい簡單かんたんてき電磁でんじてつ就是にょう一圈或數圈的導線線圈,しょうためにしせんかんとうにしせんかんじょうゆう電流でんりゅうかいさんせい磁場じば磁場じば集中しゅうちゅうざいにしせんかん附近ふきん特別とくべつ其內,其磁じょう分布ぶんぷ磁鐵造成ぞうせいてき磁場じば相當そうとう類似るいじ,而磁てつてき方向ほうこう以依あきら右手みぎて定則ていそく決定けってい電磁でんじてつさんせいてき磁場じば磁矩にしせんかんけんすう、截面積めんせき及其上面うわつらりゅうてき電流でんりゅうじょうせきなりせい[25]

わか導線どうせんせんけんにょうざい一般いっぱん材料ざいりょうさんせいてき磁場じば很小,ただしせんけんにょうざい軟鐵なんてつ磁性じせい材料ざいりょうれい如鐵くぎ,其磁じょう增加ぞうかいたげんてきすうひゃくいたりすうせんばい

電磁でんじてつ以用ざいうまいたる粒子りゅうし加速器かそくきかく共振きょうしん影像えいぞうちゅうゆう應用おうよう需要じゅよう複雜ふくざつてき磁極じきょくれい粒子りゅうしたばてきつよ聚焦えいstrong focusing需要じゅようよんきょくあるろくきょく磁鐵えいsextupole magnetとう設備せつび

でんなが

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でんなが磁是一種可由電力控制的磁鐵。它只需在たかし磁或退すさ磁時需要じゅよう電力でんりょくしか需電りょくそく保持ほじ磁力じりょく

磁鐵てき磁化じか退すさ

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てつ磁性じせい材料ざいりょう以用以下いかてき方式ほうしき磁化じか

  • はた材料ざいりょう加熱かねついたきょさと溫度おんど以上いじょうざいゆうがい磁場じばてき條件下じょうけんかひや卻,なみざいひや卻過ほどちゅうおもり材料ざいりょう。這是さい有效ゆうこうてき磁化じか方式ほうしき,也類似るいじ工業こうぎょうちゅう製造せいぞう永久えいきゅう磁鐵てき方式ほうしき
  • はた材料ざいりょうおけ在外ざいがい磁場じばちゅうとう磁場じばうつりじょてつ磁性じせい材料ざいりょう仍會ゆう磁場じばたたえためざんわかざいゆうがい磁場じば振動しんどう材料ざいりょう效果こうかかいさらこのみ
  • わかしょう一磁鐵反覆的由材料的一端移動到其另一端,也可以幫じょ其磁

やめ磁化じかてきてつ磁性じせい材料ざいりょうそく以用以下いか方式ほうしき退すさ

  • 加熱かねついたきょさと溫度おんど以上いじょう分子ぶんし運動會うんどうかい破壞はかい材料ざいりょうてき磁域,以消じょ所有しょゆうてき磁性じせい
  • はた材料ざいりょうざいいち反覆はんぷく變化へんかてき磁場じばちゅう,而其Hじょうてき強度きょうど超過ちょうか材料ざいりょうてき矯頑りょくしかさい慢慢てきはた材料ざいりょう移出いしゅつ磁場じばある慢慢てきはた磁場じば強度きょうどくだいたれい。這是磁器じきたい設備せつび及信よう卡去磁,以及陰極いんきょくしゃせんかんちゅう磁線けんてき原理げんり
  • わか磁鐵ざい磁場じば強度きょうどだい於矯頑力てきはんこう磁場じばちゅう,磁鐵可能かのうかい份退磁,也有やゆう可能かのうはんこう磁鐵しょ磁化じか
  • おもりある撞擊:力學りきがくじょうてき擾動かいらん其磁いき,也會減少げんしょう其部份磁せい

たい人體じんたいてき影響えいきょう

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せい磁場じばたい人體じんたい組織そしきてき影響えいきょうふとしだい,很少ゆう主流しゅりゅう科學かがく研究けんきゅうてき證據しょうこ顯示けんじ曝露ばくろざいせい磁場じばたい安全あんぜんてき影響えいきょうただしやめゆう研究けんきゅうみとめため電磁でんじ輻射ふくしゃこうしきてき電磁場でんじばかず發生はっせいがんしょうてき比率ひりつゆう相關そうかんせい

わか人體じんたい組織そしき中有ちゅううてつ磁性じせいてき異物いぶつそと磁場じば可能かのうかいゆう重大じゅうだいてき安全あんぜんふうけわし[26]

另一種和磁場有關的安全風險是こころりつ調節ちょうせつわかびょう人體じんたい內有こころりつ調節ちょうせつ必須ひっすとおはなれゆうきょう磁場じばてき環境かんきょう。這也有安ありやすそうこころりつ調節ちょうせつてき病人びょうにん不能ふのう進行しんこうかく共振きょうしん掃描てき主要しゅよう原因げんいん

偶爾かいゆうしょう孩吞しょう磁鐵,わか吞下超過ちょうか一顆以上磁鐵,磁鐵しょう吸時可能かのう擠壓組織そしき造成ぞうせい出血しゅっけつある穿孔せんこうやめゆう一個因這類原因死亡的案例[27]

一般いっぱん用途ようと

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对于磁带かず其他てき媒介ばいかいそん储设备像かた也是ゆう非常ひじょう重要じゅうようてきかげ响作ようざい这些材料ざいりょうちゅう,很显しか一个磁极代表一个とく(bit),如北极代表だいひょう1而南极代表だいひょう0。しか而,さら换该そん储器从一个到另一个,此迟滞作用さよう要求ようきゅう了解りょうかいやめそんしんいきいん为所需的场强ざいまい种情况下都会とかい不同ふどう。为了解りょうかい决该问题,记录けい统首さき使用しよう带偏うつりほどじょ过速驱动せい个系统到一个已知状态。かたぎ拟电磁记录同样适よう这种わざ术。不同ふどう材料ざいりょう要求ようきゅう不同ふどうてきへんうつりりょう,这就为什么在だい多数たすう卡式录音带ぜんはしゆういち个选择装置そうちうつし)。

參考さんこう資料しりょう

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まいり

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外部がいぶ連結れんけつ

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