冰箱貼只有一面有磁性，把它的正面貼冰箱時(shí)會(huì)掉下來(lái)，是因?yàn)楝F(xiàn)在的冰箱貼都采用了哈爾巴赫陣列（Halbach Array）的設(shè)計(jì)。

一種線性哈爾巴赫陣列，此陣列上方磁場(chǎng)較弱，下方磁場(chǎng)較強(qiáng)。

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什么是哈爾巴赫陣列？

哈爾巴赫陣列指的是一系列永磁體的排布方式，這種排布方式使得磁場(chǎng)在一邊減弱，但在另一邊得到增強(qiáng)。通過(guò)這種方法就可以有效增強(qiáng)某處的磁場(chǎng)，同時(shí)使其變得均勻。

一種線性哈爾巴赫陣列，此陣列上方磁場(chǎng)較強(qiáng)，下方磁場(chǎng)較弱。

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我們知道，磁體同性相斥，異性相吸。所以很多人下意識(shí)地會(huì)認(rèn)為，要讓磁場(chǎng)變大，最好的方法是把幾塊磁體的南極合在一起，北極也合在一起對(duì)嗎？

實(shí)際上并不是這樣。如果讓幾塊磁體旋轉(zhuǎn)排布，反而能夠在一面能到更強(qiáng)的磁場(chǎng)。當(dāng)然，這背后的代價(jià)就是，另一面的磁場(chǎng)減弱了。這就是哈爾巴赫陣列的邏輯。

哈爾巴赫陣列一開(kāi)始是美國(guó)物理學(xué)家 John C. Mallinson 在1973年發(fā)現(xiàn)的，但是當(dāng)時(shí)這個(gè)現(xiàn)象沒(méi)有引起他的重視，他認(rèn)為這大概只能用在磁帶技術(shù)上。

但是在80年代，美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家 Klaus Halbach 在研究如何集中粒子束時(shí)獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了這個(gè)陣列，因此后來(lái)哈爾巴赫陣列就以他的名字命名。

其實(shí)你留心冰箱貼的演變就會(huì)發(fā)現(xiàn)，老式的冰箱貼兩面都能吸住冰箱。這是因?yàn)?，一開(kāi)始冰箱貼后面真的有一塊圓柱形的磁鐵。

但是現(xiàn)在許多冰箱貼很薄，沒(méi)有這樣的磁鐵。這就是因?yàn)樗鼈儸F(xiàn)在大多是用氧化鐵粉末和塑料粘合劑制成的。這種磁性混合物被切割成邊長(zhǎng)約為1毫米的三角形棱柱后，再以下面的哈爾巴赫陣列排布。

冰箱貼的哈爾巴赫陣列

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你可以想象冰箱貼制造商這么做的理由，那就是為了在增強(qiáng)磁場(chǎng)的同時(shí)降低成本。

現(xiàn)在，除了冰箱磁鐵，哈爾巴赫陣列高能物理領(lǐng)域（如粒子加速器，自由電子激光器，同步輻射裝置和磁透鏡）、常規(guī)治具、直流電機(jī)、磁力耦合器和發(fā)電機(jī)中都有廣泛的應(yīng)用。

同步加速器里的扭擺磁鐵（Wiggler，讓粒子周期“扭腰”的儀器）里的哈爾巴赫陣列是這樣的——

Halbach wiggler

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許多交通運(yùn)輸系統(tǒng)，如 Inductrack 磁懸浮系統(tǒng)也采用了哈爾巴赫陣列加強(qiáng)磁場(chǎng)。超級(jí)高鐵 Hyperloop 也采用了線性哈爾巴赫陣列來(lái)設(shè)計(jì)分離艙。

當(dāng)然，除了線性的，哈爾巴赫陣列還有很多形式。比如我們來(lái)看看下面這種環(huán)形的哈爾巴赫陣列。

@supermagneticman

用磁場(chǎng)觀察膜（磁力線平行于此薄膜表面時(shí)呈現(xiàn)白色）觀察的話，會(huì)發(fā)現(xiàn)這種永磁體陣列內(nèi)部的磁場(chǎng)被聚集到了一條線上。

還有這種形式的——

這樣排布后，這款永磁體中心的磁通量超過(guò)了1.2特斯拉，相當(dāng)于1200個(gè)冰箱貼，比較接近核磁共振所需的主磁鐵的磁通量了。

看看用圓形哈爾巴赫陣列可以如何玩弄小永磁體片——

我聽(tīng)見(jiàn)有同學(xué)說(shuō)線性哈爾巴赫陣列的布陣法很難記是嗎？

其實(shí)一點(diǎn)也不難哦，用眼睛逆時(shí)針?lè)籽鄣捻樞蚓褪枪柊秃贞嚵胁缄嚪ㄟ贰?/em>

看一下示范——