吸鐵石為什麼能吸鐵?磁現象的產生,電磁之間的深層關係

2021-01-09 幻海守望者

吸鐵石為什麼能吸鐵呢?這個問題還是比較深刻,並且到目前為止,也沒有定論,那咱們嘗試來展開討論一下。要了解這個問題,首先咱們得先回答第一個問題,就是吸鐵石為什麼會具有磁性呢?那它這個磁場又是如何形成的呢?像初高中的時候啊,我們學過電流可以生成磁場,所謂電流就是說運動的電場可以生成磁場啊,或者說含時電場生成磁場,含時磁場生成電場,正所謂電磁一家親。那問題就來了,如果說磁場是電流生成的,那吸鐵石,就是磁石,它的磁場是怎麼來的呢?這吸鐵石貌似是沒有電流對吧,它也不電人。

其實這個問題是人們對於磁現象最早提出的問題,後來呢是發現了電生磁,說電流的這個磁效應和磁石的還一模一樣,順帶著就把電和磁給統一了。但是反過來一想,就是其實在當年至少在麥克斯韋這個年代,人們還並不能解釋最初的問題,就是關於磁石的磁場的問題。這個問題是得等到量子力學的微觀理論建立了之後才能夠得到解釋,如果硬要是說磁石的磁場產生於電流,也沒什麼大問題。因為磁石的這個微觀粒子它也是由原子核和電子組成的,那你電子圍繞著這個原子核運動,這就是電荷的移動啊,也會產生電流,所以本質上和電流產生的磁場沒啥區別。

你看電流是啥呀,電流就是電荷的定向移動對吧,所以歸根結底無論是電場還是磁場,都是電荷產生的效應。但是最早人們就不是這麼認為的,最早人們認為電就是電,磁就是磁,所以最早人們對於這個磁石的解釋,就是說這個磁石裡面存在著一種磁荷。這個磁荷和電荷類似也是同性相斥,異性相吸。假設有個吸鐵石,左邊南極右邊北極,這是因為兩種磁荷,由於排斥效應,分別跑到這塊吸鐵石的兩邊了。

這個模型很好理解吧,但是模型雖好卻有問題解釋不了。如果要是真的是剛才說的那樣,那我趁這個吸鐵石不注意,我突然從中間給它掰成兩半了,那是不是應該它一邊帶的全是正的磁荷一邊帶的全是負的磁荷呢?

那磁單極子就應該出現了,可是生活當中大家都應該有體會,這個吸鐵石斷了之後,它會迅速的再次生成南北極,無論你給它掰成多少份,都不會出現磁單極子。所以人們就發現了,原來磁荷不存在,真正存在的只有電荷。電荷會產生電場,而電場的相對論效應就是磁場,在微觀層面,每一個原子它都是由這個更基本的帶電粒子組成的,這些帶電粒子的運動就會產生磁場。那有同學要問了,那是不是可以說每一個原子它都是一個小吸鐵石呢?

不一定,為什麼呢?因為微觀粒子的運動有我們能理解的,還有我們不能理解的。能理解的就是這個電子的繞核運動,當然這也是理想模型,繞核運動就會提供一個軌道角動量和一個磁場。不能夠理解的就是這個粒子的自旋,就是說這個粒子它本身動不動不重要,但是它有自旋角動量,角動量是啥呢?就相當於它在繞核旋轉,或者說自己在轉,具體細節我們不知道,但是這個角動量就是真實存在的。具體可以看一下斯特恩蓋拉赫實驗,所以自旋就會產生一個自旋磁矩和另外一個磁場,那如果說某個原子,我們把所有產生磁場的這個因素全部考慮進來,最終要是存在一個合磁場,那麼就可以說這個原子它是一個小吸鐵石了。

核磁共振正是利用到了這種性質,這些小吸鐵石往往都是抱團的,就是這一小片一小片,方向相同的小磁場在一起,這叫做磁疇。但是說一堆原子在一起,原子的排列是雜亂無章的,那在宏觀層面所有的這些小磁場,或者說磁疇就相當於是相互抵消了。大多數這個物質都是這樣的,但是有一些物質,它內部的這個磁疇排列有序,整體它就會體現出一個大磁場,這個大磁場就構成了一個吸鐵石,這就是吸鐵石磁場的來源。

那為什麼說鐵鈷鎳等金屬,可以被吸引呢,就是因為這些金屬內部它是具有磁疇的,但是排列混亂,所以這個鐵它不能去吸引另外一塊鐵。但是只要在外磁場的這個影響之下,鐵內部的磁疇就會按照這個磁場線排列,這又變成有序的了,那此時它就具有磁場,所以吸鐵石可以吸鐵,本質上還是磁場和磁場的作用。就是我先把你變成磁場,然後呢,我再去吸引你,這是關於磁鐵的問題。

相關焦點

  • 看完終於知道為什麼磁鐵不能吸起銅鋁卻能吸起鐵了
    我們小時後都玩過吸鐵石,玩吸鐵石的過程中我們都發現只要是鐵作成的東西都能吸的起來,但是當我們去吸家裡的鋁鍋的時候卻怎麼也吸不住,這又是為什麼呢?今天我們看看吸鐵石為什麼不能吸引鋁。磁力對所有的金屬都會產生作用力的,會被吸鐵石強烈吸引的叫做鐵磁體。
  • 第一章電生磁(右手螺旋定則)
    電與磁之間的關係,電可以生磁,反過來也可以。電生磁,就產生了電動機。學習它的原理一、直線電流的磁場同種電荷互相排斥,異種電荷互相吸引。同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引。帶電體和磁體有一些相似的性質,這些相似是一種巧合嗎?
  • 磁吸軌道燈,如何搭出高級感
    業主最後選擇方案一的磁吸軌道燈,光源充足均勻,外表規整美觀。這套房子客餐廳一體,非常規整,業主決定做無主燈。如果燈光界要評「偽素顏」,那非磁吸軌道燈莫屬了。1 . 什麼是磁吸軌道燈?磁吸軌道燈由軌道、電源盒、燈組成,是在傳統軌道燈的基礎上加了磁吸功能,和吸鐵石一個原理。2 . 磁吸軌道怎麼安裝?第一種:明裝更簡單明裝分吸頂和吊頂式。
  • 弱磁場星體也可產生強電磁輻射
    科學家一直認為,只有磁場強大、高速自轉的脈衝星,才能稱之為磁星並產生高能電磁輻射。
  • 為什麼磁鐵只對鐵情有獨鍾而不吸其他金屬?
    能吸鐵是由於磁石能使鐵內部的電子重新排序,由此產生相似電磁鐵的原理,因而能相互之間吸引。磁石的四周產生了磁場,在磁場範圍內,一些本來沒有帶磁的物體會變為帶有磁性的物質,這叫磁化現象,比如鐵在磁場裡會被磁化成為「新磁鐵」。磁石是有極性的,並且相同磁極相互排斥,不同磁性則相互吸引。
  • 磁鐵為什麼能吸鐵?原因是什麼?看完這個你就知道了!
    這個問題需要從微觀角度來闡述。電子自旋會產生自旋磁矩,從而產生磁場。另一方面,原子核外的電子在軌道上運動還會產生軌道磁矩,這也會產生磁場。此外,原子核的自旋也有自旋磁矩,同樣也能產生磁場。 原子中的各種磁矩結合在一起產生一個總的原子磁矩,而原子磁矩的有序度決定了物質是否具有磁性。如果原子中的磁矩互相疊加,原子磁矩有序度高,這樣就會產生一個磁場,從而使物質具有磁性。
  • 磁鐵能吸銀行賣的金條,真的是因為黃金裡摻鐵了嗎?看看科學解釋
    小的時候大家應該都玩過小塊的吸鐵石,他們能夠吸起鐵、鈷、鎳以及它們的合金,銅的硬幣是不能被吸附的,金和銀是無法被吸附的,除非它們是假的。但是這兩年出現了一個奇怪的事情,那就是經常有人會發現自己在自己買的黃金能夠被磁鐵吸得動起來。
  • 女孩皮膚能吸磁鐵,這是為何?
    埋進身體的秘密1:24歲女孩身體能吸磁鐵,X光檢查結果讓醫生驚呆這次來聽聽這個女孩令人震驚的遭遇,她叫王娜,今年24歲,家住河南省的範縣,這個看似普通的農村女孩身上卻有種異於常人的特殊功能,啥呢?異乎尋常的吸引力,要注意,這可不是人與人之間的吸引力,而是有一種東西靠近她身體的時候,就會被她牢牢吸住記者:這是什麼?王娜:鐵東西記者:呀這怎麼都能粘上啊王娜:你看,不掉吧而這種被王娜身體牢牢吸住的東西不是別的,正是咱們經常說的吸鐵石,而要知道,吸鐵石可是只有鐵才能與它互相吸引啊,但是人身上那不是骨頭就是肉啊,怎麼會有鐵呢?
  • 車內也能用的「MagSafe」:億色車載磁吸充電支架體驗
    上個月入手這一款車載支架的時候,是被它磁吸充電這個功能吸引了。這個車載磁吸充電支架是專為iPhone 12系列設計使用的,利用磁吸技術,你既不用在手機上多貼任何磁環,也不用擔心手機在路途中掉落,因為它擁有和MagSafe無線充一樣的強大吸力。手機只要輕輕一放,就能自動吸附,顛簸路段也能應對。
  • 時尚磁吸沏茶筆——初芳宇
    新興茶文化品牌初芳宇就順勢推出了一款符合現代人需求的「磁吸沏茶筆」,一改傳統需要整組茶具來泡茶的方式,僅需單手就能輕鬆完成,讓忙碌的現代人隨時都能愜意地飲上一杯香茶。初芳宇投身沏茶工藝研究,花費兩年時間研究出「磁吸沏茶筆」,時尚簡約的外形,主動式拌茶,專利磁吸濾網設計等等,都與傳統沏茶大大不同了,足以引起愛茶人的喜愛。
  • 口袋妖怪:小磁怪也能成熱門?玩家:也不看看它進化後能變成啥!
    在口袋妖怪的遊戲中,小磁怪肯定是不被重視的一位精靈。在動畫中出場比較早,渾身上下就像是一塊浮起來的鐵疙瘩一樣,頭頂螺絲帽,左右兩塊吸鐵石或者說是磁石一樣的「手臂」貼在腦袋兩側,整體來說比較憨憨。為了避免小磁怪太過尷尬,所以在設定上給了小磁怪的懸浮能力,樣子無所謂,我可是會飛啊!據說有的神獸都不會飛呢,身為一攤鐵塊,我竟然脫離了地心控制,這說出去也夠得瑟得瑟的了。
  • 寧遠鋁液強磁吸鐵機價格實惠
    寧遠鋁液強磁吸鐵機價格實惠河北鑫譽電磁設備有限公司是國內外較早的一家專業磁選除鐵設備研發生產的磁選機廠家,公司主營產品:廢鋼電磁吸盤、電磁吸鐵機、起重電磁鐵、電磁吸盤、鋁水電磁吸盤、電永磁吸盤、除鐵器、磁選機、乾式磁選機、溼式磁選機、小型磁選機、、金屬磁選機以及單傳動高壓輥磨機等,公司擁有專業的技術人才和磁選研究技術,公司秉承現代企業的科學管理模式
  • 磁鐵可以吸引鐵,它是靠什麼傳遞「吸力」的?
    引力很特殊,目前還沒有找到引力子,但是可以通過時空彎曲解釋引力產生的本質。平時我們看到的磁鐵可以隔空吸引鐵鎳鈷等物質。那麼大家就會好奇,傳遞磁力的中介子是什麼?磁力的本質也是電磁現象,並不可以隔空作用。我們知道原子核外都繞著電子,電子可以自旋,同時也以電子云的形成分布在原子核外。電子的自旋可以產生自旋磁矩,電子在原子核外運動也可以產生軌道磁矩。
  • 磁吸沏茶筆,精緻現代泡茶生活
    來自臺灣的初芳宇品牌一直在飲茶文化中尋找傳統與創新之間的契機,帶來了「磁吸沏茶筆」,為現代人提供了精簡時尚的飲茶體驗。專利磁吸濾網設計,無倒鉤無轉軸,去除易卡茶渣、茶垢的縫隙,讓茶葉的填充與清理變得更加快速俐落。
  • 為什麼鐵能被磁鐵吸引,而其他大部分金屬卻不能?
    那麼,為什麼只有一些金屬能被磁鐵吸引?磁鐵吸引金屬的原理是什麼?磁力的來源從本質上來講,磁力是電磁力,這是四大基本自然力之一。磁力的產生需要從原子尺度上進行解釋。對於一個原子,其中心是由質子和中子組成的原子核(氕核只有質子),外圍則是繞核運動的電子。但不像行星那樣會在確切的軌道上環繞恆星運動,電子出現的位置是隨機的,只能知道電子出現在某個位置的概率。
  • 磁鐵只能吸鐵,為何地球的萬有引力什麼東西都能吸?
    首先我們來了解下磁鐵為什麼會對鐵之類的物質有磁性,因為這是了解磁鐵與引力差異的關鍵!甲圖是普通的鐵磁類物質磁化前的磁疇方向,乙圖是磁化後的磁疇方向!磁化前內部的方向都是混亂的,所有的磁矩總和是零或者極其微小,那麼我們認為這塊鐵磁材料沒有磁性或者尚未磁化!
  • 最美的公式:你也能懂的麥克斯韋方程組
    而且,微積分也不是特別抽象的數學內容,大家只要跟著小編的思路,看懂這個「最偉大「的方程也不會是什麼難事~01電磁統一之路電和磁並沒有什麼明顯的聯繫,科學家一開始也是獨立研究電現象和磁現象的。這並不奇怪,誰能想到閃電和磁鐵之間會有什麼聯繫呢?
  • 給iPhone 12 mini配了個磁吸充電寶,意料之外的好用!
    買是肯定要買的,但今年蘋果在iPhone12系列上新引入了MageSafe磁吸充電的技術,就讓我萌生想擁有一個帶磁吸充電功能的充電寶!沒有什麼是萬能某寶找不到的,在搜索的過程發現很多是普通無線充擦邊球磁吸無線充,這點大家還是要留意下,外形看著一樣,實際是沒有磁吸功能的。 最終選定的是麥多多的磁吸充電寶,支持12系列的磁吸充電,線充也能達到蘋果最新的20W快充,恰好符合我心中預想。
  • 電磁繼電器工作原理
    打開APP 電磁繼電器工作原理 姚遠香 發表於 2019-02-25 11:35:05   電磁繼電器的工作原理是:當線圈通電以後,鐵芯被磁化產生足夠大的電磁力,吸動銜鐵並帶動簧片,使動觸點和靜觸點閉合或分開,即原來閉合的觸點斷開,原來斷開的觸點閉合;當線圈斷電後,電磁吸力消失,銜鐵返回原來的位置,動觸點和靜觸點又恢復到原來閉合或分開的狀態。