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一个有趣的现象:没有磁性的铝能否被磁铁吸引呢?

时间:2019-12-11 16:34

在生活中,或许你做过这样的一个小实验,用一个磁铁去吸引含铁物质时,这个含铁的物质就会被吸引,说明铁本身就具有磁性;而用一个磁铁去吸引铝块或铝导线时,铝不会被粘附在磁铁的表面,这说明铝本身就没有磁性。

在生活中,我们总能见到如下的事实,那就是同样由原子构成的氧气或金属铝、铜,它们的周围是没有磁场的,而同样是由原子构成的铁,在它的周围就会有磁场的出现。那么,磁铁为什么会有磁性呢?

生活中磁铁很常见,各种喇叭耳机中都有。「那么问题来了...磁铁是怎么做的?」

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高级版磁画板常见的是黑红双色,主要是因为放入格子的磁粉,本身就分了 N 极和 S 极,再让两面的颜色不一样就可以了。

那么,没有磁性的铝到底能不能被磁铁吸引呢?

对于磁场的研究与利用,从古至今都没有停止过,而我国先民发明的指南针,可谓是研究和利用磁场的开拓者,指南针在我国的出现,直接将强大的大明王朝的声威传到了非洲。而在近现代,自从丹麦物理学家奥斯特发现电流的周围有磁场后,将磁场的研究带入了另一个高度。

图片 3写黑色的时候,N 笔尖吸引黑色的 S 边磁粉朝上,写红色的时候 S 笔尖吸引红色的 N 边磁粉朝上。" style="width:60%;margin:1rem auto">

首先,在任何金属的周围,只要通过它的内部的磁通量发生了变化,那么金属内部就会产生出闭合的涡流。而金属内部的这个涡流一旦产生,它就会在自己的周围形成一个磁场。由于铝的电阻率小,当它周围的磁场变化频率比较大时,铝中的涡流强度也会相应的提高。

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因为没有找到诸如电荷一样的磁荷物质,所以,人们开始尝试着用电的思维方式来解释磁现象,最先提出此观点的人当属法国伟大的物理学家安培了,它的分子电流假说确实能够为铁的周围存在着磁场提供了强大的理论依据。

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根据楞次定律可知,金属铝中产生的涡流所产生的磁场方向总是在阻碍着引起它原磁场的磁通量变化。换一句话说,金属铝中的涡流所产生的磁场要么就跟原来的磁场共性,要么就跟原来的磁场异性。当让一个磁铁的N极快速的接近金属铝表面时,金属铝就很有可能被这个磁铁所吸引住。

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当然,这个实验是很难完成的,但是,你可以在通入高频交流电的螺旋线圈周围放入一块铝,然后观察铝有没有被螺旋线圈所吸引。

安培认为,在铁的内部存在着分子环形电流,每个分子的环形电流的方向具有一致性,而且排列的位置不变。这就好像通电螺旋线圈中的每匝线圈通电后所产生的磁场,通过人为的因素将其紧密的排在一起,使其成为一个强大的磁场。

{"type":1,"value":"这么多磁铁,难道都是大自然的矿藏吗?当然不是啦~今天我们就来一起看人工各类磁铁的制造!先来看看人工生磁的原理~

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造磁的原理

然而,金属铝被磁铁吸引并不是金属铝被高速移动的磁铁所磁化,而是金属铝的体内产生了一种内部环形涡流,正是这个铝内部的涡流所产生的磁场使它们之间相互吸引了。但是,在生活中,同样存在着一个有趣的现象,那就是使用过的螺丝刀为什么能够吸引螺丝呢?

当铁受到高温时,由于铁内部的分子做着激烈的热运动,促使铁内部的分子排列方式发生了变化,因此,铁在居里温度以上时,其磁性就几乎变为零。可见,安培分子电流假说具有一定的前瞻性,他至少将磁场的研究带入到了微观的世界中。

19 世纪初,法国物理学家阿拉戈和吕萨克发现,当电流通过其中有铁块的绕线时,铁块会发生磁化,这是电磁铁原理的最初发现。我们在中学课本里学过,给一段导体通电,导体周围会产生磁场,利用下图的右手定律可以判断磁场的方向…这也是人造磁铁的基本原理。

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之所以提出这个疑问,是因为拿出一把崭新的螺丝刀去靠近螺丝时,它们之间并没有吸引,直到螺丝刀使用一段时间后,再用螺丝刀去靠近小螺丝时,发现小螺丝能够被螺丝刀所吸附。这是为什么呢?

然而,他终究没有解释出铁磁场形成的内在因素。因为分子对外是不显电性的,没有电荷的移动,就不会产生电流,没有电流也就无法形成磁场。所以,人类对磁场的研究就进入到了量子化阶段了。

为了理解的更清楚...我们来看这几个分解步骤:

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普通的铁、钴、镍这些金属是没有磁性的,我们可以把它的内部看做有许多无规律的小磁针;

关于这个现象,现在普遍的认为是铁原子内部存在着环形电流,当螺丝刀与螺丝摩擦的过程中,这个环形电流在地磁场的作用下向着一个方向运动,从而使螺丝刀发生了磁化现象。这个解释貌似的说得通。但是也不是所有人能够接受得了的。这时,如果用一个简单的物理现象来解释此现象,那么也许就会被大多数人所接受。

现在的物理学家普遍认为,铁的周围之所以有磁场,那是因为铁的原子中有带正电的原子核和带负电的电子。电子在围绕原子核的运动过程,可以看作是地球围绕着太阳运动一样,故而,自由电子在原子内部既做绕核的圆周运动,同时电子也在做自转。

在一般状态下,小磁针的排列非常紊乱,磁性相互抵消,因此总磁性为 0 ;

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一旦通电后,小磁针在电流产生的外部磁场作用下会变得规律排布,从而产生了整体的磁性!

在自然界中,任何物体之间的摩擦都会产生静电。当螺丝刀与螺丝摩擦的过程中,它们的表面必定会有静电的产生。当有静电在它们周围产生后,螺丝刀与螺丝就会产生一个电位差,由于螺丝刀拧螺丝的过程中,它们二者是始终接触的。

电子在原子内绕核运动的时候,就会形成环形电流,当电子在原子内所产生的环形电流的方向一致,且这些电子运行轨道不变时,那么此种物质的周围就会形成磁场。然而,也许有人肯定会问,金属原子的原子核在某个位置做着往复的振动,那么它所产生的磁场难道就不会影响电子所产生的磁场吗?

当磁场消失时,有的物体的小磁针在内部热运动下会恢复了杂乱无序,而有些物体的小磁针依然井然有序,因此「永久的」具有了磁性,这就是永磁体。

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