磁鐵吸附在冰箱側面能幾十年不掉,它克服重力的力量是從哪來的?

2020-12-04 魅力科學君

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

日常生活中,人們常常在冰箱側面貼上一些可愛的小物件來加以點綴,我們都知道,這些小物件之所以能夠貼在冰箱上,其本質就是它有一塊磁鐵,根據我們的經驗來看,在不加幹預的情況下,這些磁鐵能夠吸附在冰箱側面很長一段時間,甚至可以說幾十年都不會掉。

於是問題就來了,磁鐵吸附在冰箱側面,地球的重力會把它「往下拉」,因此磁鐵必須要有克服重力的能量,那麼它克服重力的力量是從哪來的呢?

我們先來分析一下磁鐵的受力狀態,當磁鐵吸附在冰箱側面時,它是處於一個靜止的狀態。根據牛頓第一運動定律,一個處於靜止狀態的物體,其受到的合外力是為零的。

經過簡單的分析後,我們就可以得出,在這種狀態下,磁鐵受到了4個力,分別為磁鐵與冰箱側面之間的電磁力(這是兩個力)、地球的重力以及磁鐵與冰箱側面之間的摩擦力,這4種力兩兩相對,互相平衡,從而使磁鐵處於一個靜止的狀態,如下圖所示。

因此我們可以得出一個結論,「磁鐵吸附在冰箱側面,幾十年都不會掉」這種現象,是一種力的平衡現象,而造成這一現象的原因,歸根結底就是重力與電磁力之間的較量結果。

那麼磁鐵的電磁力是從哪來的呢?這裡我們來簡單科普一下。

原子是由原子核和電子組成,其中原子核帶正電荷,電子帶負電荷。在原子的內部,電子不停地圍繞著原子核運動,同時也在不停地自旋,因為運動的電荷會形成電流,同時也會產生磁場,所以電子的這種運動就會產生磁場。

在大多數物質中,由於電子的運動雜亂無章,這種由電子產生的磁效應就會相互抵消,從而在宏觀上不表現出磁性。但在鐵磁性物質的電子之間,存在著一種極強的相互作用——「交換耦合」,這使得它們產生的磁場能自發地在一個個很小的區域內統一起來,我們將這一個個很小的區域稱之為「磁疇」。

從上圖可以看到,對於一塊鐵磁性物質來講,它是擁有很多磁疇的,一般情況下,這些磁疇是不會沿同一方向來排列,因此它們也不會在整體上表現出磁性。然而如果我們將一塊鐵磁性物質放入一個足夠強大的磁場中,那麼這些磁疇就會在外力的作用下被「拉」到同一個方向,在這種情況下,這塊鐵磁性物質就被磁化了,變成了我們常見的磁鐵。

需要指出的是,由於鐵磁性物質的電子之間存在著極強的「交換耦合」,因此鐵磁性物質在磁化以後,即使外部的磁場被撤去,其內部磁疇依然會保持一致,從而在宏觀上表現出磁性。根據量子理論,在磁鐵(永磁體)內部的磁疇是能量最小化後的結果,這就意味著,只要沒有外力幹預,那麼磁鐵就一直擁有磁性,這就是磁鐵磁鐵吸附在冰箱側面,幾十年都不會掉,它克服重力的力量來源。

好了,今天我們就先講到這裡,歡迎大家關注我們,我們下次再見`

(本文部分圖片來自網絡,如有侵權請與作者聯繫刪除)

相關焦點

  • 一塊磁鐵吸在冰箱側面幾十年不掉,克服重力的能量從哪裡來的?
    圖示:冰箱貼美化生活,冰箱貼不會掉,是依賴磁力和摩擦力,只要這兩者之和能對抗重力就不會掉落,物理世界中力和力對抗並不耗能。先拋開磁鐵,讓我們想想一個木塊放在有摩擦力的斜面上,它也可能靜止地呆在斜面上幾十年不下滑,那麼幫助它克服重力需要消耗任何能量嗎?不需要,只需要摩擦力=重力的分量,那麼就能保持靜止不動。
  • 冰箱貼吸附在冰箱上是否需要耗能?若不耗能,為何還能永遠不掉?
    冰箱貼是一種有趣的家居飾品,因其具有紀念性質,所以成為了很多旅行愛好者的收集品。冰箱貼之所以能夠吸附在冰箱上,是因為冰箱貼的背面裝有磁鐵,而冰箱的外殼是由鐵皮製造的。一個吸附在冰箱上的冰箱貼,如果我們不去動它,那麼它會一直呆在那裡,只要地球還存在一日,它就永遠不會移動,更不會因地球的引力而掉落下來。那麼問題來了,千年萬年,冰箱貼一直吸附在冰箱上,也就是一直在與地球引力相對抗,那麼它是否需要耗能呢?它的能量是從何而來呢?
  • 冰箱貼吸附在冰箱上是否需要耗能?若不耗能,為何還能永遠不掉?
    冰箱貼是一種有趣的家居飾品,因其具有紀念性質,所以成為了很多旅行愛好者的收集品。冰箱貼之所以能夠吸附在冰箱上,是因為冰箱貼的背面裝有磁鐵,而冰箱的外殼是由鐵皮製造的。一個吸附在冰箱上的冰箱貼,如果我們不去動它,那麼它會一直呆在那裡,只要地球還存在一日,它就永遠不會移動,更不會因地球的引力而掉落下來。那麼問題來了,千年萬年,冰箱貼一直吸附在冰箱上,也就是一直在與地球引力相對抗,那麼它是否需要耗能呢?
  • 男子身體如磁鐵能吸附任何東西(圖)
    手機經常被腦袋吸住    據奧勒爾稱,他從小就具有某種吸附物品的「磁能」,但直到6年前,他才首次清楚地意識到自己擁有這項奇特的本領。當時他照鏡子時,發現脖子上一個沉重的項鍊斷掉了,可那條項鍊卻仍然掛在他的脖子上。
  • 兩塊磁鐵如何以及為什麼會吸附在一起啊?
    我的問題是:磁鐵如何以及為什麼會吸附在一起啊?」——Dean,7歲,佛蒙特州。  Dean你好!  這是一個好問題,雖然回答起來會有點棘手,但是我會盡我所能地去回答這個問題。  每塊磁鐵都有兩個磁極:南極和北極。我們之所以這樣稱呼它,是因為當你用一根細線將磁鐵懸掛起來時,磁鐵的北極會(近乎)指向北方。
  • 磁鐵能吸熱 未來可當冰箱製冷劑
    最近一期的《物理評論快報》報導了美國麻省理工學院的科學家近日發現了熱電學中描述電子傳輸的方程,用於描述磁振子傳輸,發現如果處在有差異的磁場中,磁振子可能會從磁鐵一端運動到另一端,帶走熱量而產生製冷效果。科學家們預測磁鐵能用作冰箱的製冷劑。在鐵磁體中,本地磁矩能夠旋轉並以不同方向排列。
  • 新發現:磁鐵能吸熱 未來可當冰箱製冷劑
    最近一期的《物理評論快報》報導了美國麻省理工學院的科學家近日發現了熱電學中描述電子傳輸的方程,用於描述磁振子傳輸,發現如果處在有差異的磁場中,磁振子可能會從磁鐵一端運動到另一端,帶走熱量而產生製冷效果。
  • 冰箱磁鐵致命
    即使是冰箱上的小磁鐵也會導致人工起搏器發生故障2020年第1067期總第1423期公眾號主編:筆尖芭蕾公眾號政委:之      洲筆尖芭蕾編譯       收集冰箱磁鐵是人們相當普遍的愛好。這些小裝飾使樸素而無聊的食物儲藏區呈現出明亮的喜慶外觀,並完美地補充了廚房的裝飾。
  • 矽膠冰箱貼的用途你知道有哪些?
    比單色的好要看得多,產品由矽膠原材料加工而成,通過中間包磁鐵或者外貼磁鐵方式加工而成!這樣就可很好的吸附於冰箱外表上,或者其它鐵質品均可吸附!好多人都知道這款產品叫矽膠冰箱貼,你可知道冰箱貼的用意何在?到底有哪些作用呢?只是用來好看嗎?肯定不單單是這麼一點用途。下面細細道來矽膠冰箱貼有哪些用途吧!
  • 男子身體如磁鐵 能吸附多種物品(圖)
    環球時報  【男子身體如磁鐵 能吸附多種物品】一名波赫男子具有特異功能,身體猶如磁鐵,能吸附餐叉、湯匙等餐具,以及手機、遙控器等物品。這位男子自稱5年前發現了自己的這一特異功能。他此前沒有對身體進行任何訓練,但是認為自己的身體能夠釋放出「特殊能量」,使皮膚能夠吸附一些物品。
  • 投出去的球要飛出多快的速度,才能克服地球的重力?
    地球的重量約有6,000,000,000兆噸之多,它可以強力拉住我們。而且離心力不過只有地心引力的三百分之一,所以人不會被地球扔出宇宙(圖1)。 物體身上來自地球的引力和離心力的總和稱為「重力」。受重力影響,物體會在一定的加速度下往下掉。這叫做「重力加速度」,又寫作「G」。
  • 在玩磁鐵這件事上,iPhone 12或有新思路
    Apple Watch靠吸附在弧形充電基座上進行無線充,Apple Pencil也要靠磁性吸附在iPad Pro的側面充電,也就是說內置磁鐵就是為了實現磁吸無線充電。像Apple Watch這種可穿戴設備採用磁吸式無線充電不是什麼新鮮事,讓接觸面積較小的智能手錶穩定的充電,用磁鐵把它和充電底座緊緊的吸在一起是目前最好的解決方案。
  • pvc冰箱貼的分類有哪幾種
    冰櫃貼(也叫創意禮品冰箱貼),作為一種現代的新型廣告載體,它承載著大量的信息,不僅可以印刷公司的廣告文字、廣告圖案、公司介紹,還可以宣傳公司的品牌形象,那麼pvc冰箱貼的分類有哪幾種呢?電冰箱貼:採用以下軟膠磁鐵+上銅版紙彩色印刷腹膜製成。
  • 「磁鐵人」什麼都能吸 就是不能吸引女孩
    ,雖然他的身體啥都能吸,但就是吸引不了女孩。    他什麼都能吸,就是不能吸引女孩——    吸著電視機走來走去    奧勒爾·雷利紐是布加勒斯特市附近地區一家醫院的工人,他的身體皮膚能夠吸附從金屬到木頭在內的幾乎任何東西!
  • 世界上最強的磁鐵,它能吸走血液中的鐵嗎?老外實驗刷新我們認知
    文/丁簡世界上最強的磁鐵,它能吸走血液中的鐵嗎?老外實驗刷新我們認知對於鐵我們在生活中也見到不少,鐵的用途也非常廣,平時我們接觸到的很多事物,都會有鐵的成分,科學家也非常重視這種物質,據說世界上有一種最強的磁鐵,有人提出,那它能不能吸走人體血液中的鐵?很多人也紛紛表示不解,下面我們一起來看看。
  • 冰箱外面還能玩收納?小空間的大妙用
    家裡空間太小,總是亂糟糟的,尤其廚房這個小空間,根本沒有多餘的地方可以擺放置物架,這個時候就到了冰箱掛件上場的時候了,節約的空間,還很實用的盛放很多小雜物,下面這些新奇的掛件一定有你鍾意的一款,快來看看吧。這款多功能冰箱掛架,多層收納,大容量設計懸掛設計,充分利用空間精工細作,表面光滑沒毛刺。適合放一些小而輕的物品。
  • 磁鐵也能製冷?未來會出現磁冰箱嗎?
    如今,各種新奇的製冷方法走入到人們的生活中,風冷冰箱、半導體冰箱已不是新鮮事物。不過,如果我告訴你磁鐵也能用來製冷,你會相信嗎?今天,就讓小編帶大家走進神奇的微觀世界,來看看磁鐵製冷的奧秘吧~磁熱效應與順磁物質磁製冷是利用磁性物質的磁熱效應來完成的。所謂磁熱效應指的是物體的溫度隨它自身磁性變化而變化的效應。
  • 隱藏在 iPhone和iPad 設備中的小磁鐵,遠比你想像中的重要
    iPad Pro 能當冰箱貼,是因為蘋果往裡面塞了 102 塊磁鐵 2018 年 11 月新 iPad Pro 上市後,首發入手的網友們展示了一個另類的玩法,那就是將它當成冰箱貼來用。
  • 隱藏在 iPhone 和 iPad 設備中的小磁鐵,遠比你想像中的重要
    iPad Pro 能當冰箱貼,是因為蘋果往裡面塞了 102 塊磁鐵2018 年 11 月新 iPad Pro 上市後,首發入手的網友們展示了一個另類的玩法,那就是將它當成冰箱貼來用。▲ 也許是史上最貴的冰箱貼這當然是一個成本高昂的惡搞,但 iPad 為什麼能貼在冰箱上,卻成了網友們爭相討論的話題。顯而易見的是,和冰箱貼一樣,iPad 本身就是塊大磁鐵。
  • 【DIY】我竟然被一塊磁鐵吸了粉!
    那麼問題來了,這樣一個美觀而又實用的刀具收納器怎麼做呢?其實方法很簡單!冰箱收納系列▼有一種專門在底部貼有磁鐵的收納盒,方便你在冰箱的平面空間都被放滿的時候,吸在冰箱壁上,充分利用冰箱的所有空間,一下子可以放下好多東西