我們知道吸鐵石【又叫永磁鐵】可以吸引鐵、鎳、鈷等金屬,不吸引銅、鋁等金屬。
磁鐵為什麼能夠吸引鐵、鎳、鈷等金屬?
按照統一場論【百度統一場論6版可以搜到】的看法,正電荷是周圍空間以正電荷為中心,以光速c向周圍發散運動造成的,負電荷是周圍空間以光速從無限遠處向負電荷匯聚形成的。
電荷靜止的時候,電荷相互之間只有靜電場作用力。一旦電荷相對於我們觀察者以某一個速度V運動的時候,可以引起V垂直方向電場E的變化,電場變化的部分我們可以叫磁場B,統一場論和相對論都指出,E和磁場B滿足以下叉乘關係:
B = V×E/c
也就是說,磁場是電場的變化形式。磁場力的相互作用本質上就是運動電荷之間的相互作用。
磁場B在V垂直平面上分布,B是以V為軸心的環繞形態。特別是,當電荷以勻速度V沿著一個圓周運動,則磁場B會形成一個始終進去的一面和對稱的始終是出來的一面,進去的一面,我們叫N極,出來的一面我們叫S極。
一個電荷沿著一條直線L以速度V勻速直線運動,我們用手握住直線L,大拇指指向L的前進方向,則四指的環繞方向就是磁場B的環繞方向,磁場滿足右手螺旋關係。統一場論也指出,我們生活的空間就是右手螺旋空間。
我們知道物體大都是由分子組成的,分子是由原子組成的,原子又是由原子核和電子組成的。電子繞原子核高速旋轉,產生許多環形電流,環形電流可以產生磁性。在原子內部也能夠產生磁性。
在大多數物體中,電子運動的方向各不相同、雜亂無章,磁效應相互抵消。因此,在正常情況下,對外並不呈現磁性。
鐵、鈷、鎳或鐵氧體等鐵磁類有所不同,它內部的電子自旋可以在小範圍內自發地排列起來,形成一個自發磁化區,這種自發磁化區就叫磁疇。
鐵磁類物質磁化後,內部的磁疇變得整整齊齊、方向一致地排列起來,使磁性加強,就構成磁鐵了。磁鐵的吸鐵過程就是對鐵塊的磁化過程,磁化了的鐵塊和磁鐵不同極性間產生吸引力。
磁性是運動電荷產生的,運動電荷對鋁絕對不起作用嗎?
其實加速運動電荷可以對銅鋁起作用。
把一個交流電動機定子拆開,平攤在桌子上,通上電後,把銅板和鋁板放在定子上,銅板和鋁板會突然飛走。這個就是法拉第的電動機基本原理。
原來,變化磁場可以對銅、鋁起作用,可以讓銅、鋁加速運動起來。按照法拉第的電磁感應原理,變化磁場可以讓銅、鋁等良性導體產生漩渦電流,也就是變化磁場產生電場。
前面我們說過,電荷勻速直線運動產生了磁場,法拉第電磁感應原理中變化磁場實際上就是加速運動電荷引起的。
總結一下電磁學的觀點,靜止電荷在周圍產生了靜電場,當電荷勻速直線運動的時候,除電場外,還產生了磁場,當電荷加速運動時候,除本來存在的靜電場和磁場,還產生了加速變化的電場和加速變化的磁場,加速變化電場和加速變化磁場交替傳播,傳播速度是光速,這個就是電磁波,所以,電磁場實際上是加速運動電荷產生的。
統一場論除了承認電磁學這些觀點,同時指出,變化磁場產生了電場,還產生了引力場,並且,變化磁場產生的電場和引力場三者相互垂直。
就是靜止電荷之間的靜電場相互作用力,都伴隨著引力場的出現。
在統一場論中,空間以物體粒子中心,以光速向四周發散運動,或者以光速從無限遠處向物體粒子匯聚,這個是電場,當電荷勻速直線運動,沿著運動方向垂直方向電場的變化部分就是磁場。
而引力場就是空間加速度的向物體墜落,比如,地球自由落體運動,就是物體隨著空間一同向地心墜落。
電磁場相互作用需要通過引力場表現出來,一個電荷受到另一個電荷的作用力後,產生了加速度運動,按照統一場論的思想,兩個電荷靠近發生相互作用,周圍電場發生變化,產生了引力場。一個電荷表面看是受到另一個電荷的電場力作用而加速運動,實際上可以說是在變化電磁場產生的引力場中運動。