冰箱貼只有一面有磁性，把它的正面貼冰箱時會掉下來，是因為現(xiàn)在的冰箱貼都采用了哈爾巴赫陣列（Halbach Array）的設(shè)計。

一種線性哈爾巴赫陣列，此陣列上方磁場較弱，下方磁場較強。

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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在一邊減弱，但在另一邊得到增強。通過這種方法就可以有效增強某處的磁場，同時使其變得均勻。

一種線性哈爾巴赫陣列，此陣列上方磁場較強，下方磁場較弱。

@wikipedia

我們知道，磁體同性相斥，異性相吸。所以很多人下意識地會認為，要讓磁場變大，最好的方法是把幾塊磁體的南極合在一起，北極也合在一起對嗎？

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

哈爾巴赫陣列一開始是美國物理學家 John C. Mallinson 在1973年發(fā)現(xiàn)的，但是當時這個現(xiàn)象沒有引起他的重視，他認為這大概只能用在磁帶技術(shù)上。

但是在80年代，美國勞倫斯伯克利國家實驗室的物理學家 Klaus Halbach 在研究如何集中粒子束時獨立發(fā)現(xiàn)了這個陣列，因此后來哈爾巴赫陣列就以他的名字命名。

其實你留心冰箱貼的演變就會發(fā)現(xiàn)，老式的冰箱貼兩面都能吸住冰箱。這是因為，一開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，沒有這樣的磁鐵。這就是因為它們現(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，那就是為了在增強磁場的同時降低成本。

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、磁力耦合器和發(fā)電機中都有廣泛的應用。

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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許多交通運輸系統(tǒng)，如 Inductrack 磁懸浮系統(tǒng)也采用了哈爾巴赫陣列加強磁場。超級高鐵 Hyperloop 也采用了線性哈爾巴赫陣列來設(shè)計分離艙。

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

@supermagneticman

用磁場觀察膜（磁力線平行于此薄膜表面時呈現(xiàn)白色）觀察的話，會發(fā)現(xiàn)這種永磁體陣列內(nèi)部的磁場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了1.2特斯拉，相當于1200個冰箱貼，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——

我聽見有同學說線性哈爾巴赫陣列的布陣法很難記是嗎？

其實一點也不難哦，用眼睛逆時針翻白眼的順序就是哈爾巴赫陣列布陣法叻。

看一下示范——