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磁铁的磁力为什么不会消失?它的能量到底来自哪里?

2024-01-15 10:31:50 柠檬知道 0
要想搞清楚这种问题,就需要明白一点:电和磁其实一体的,是一回事,就像质量能量之间关系一样。

通俗理解,电能产生磁,磁也还能产生电,两者就像一枚硬币的两个面一样,关系非常密切。这也是为什么会有电磁场概念

电机(马达)里面都有很大的一块磁铁这样当里面的电线切割磁场时就会产生电。

磁铁的磁力为什么不会消失?它的能量到底来自哪里?

产生的电能其实就是机械能转化来的,能量是守恒的。但前提必须是带磁性的物体才行,拿一个木棍在磁场中运动肯定不会有电流产生。反过来,当有电流在电线圈内运动时,也会产生磁场。

明白了这点,才能更好地理解磁铁的磁场到底来自哪里还有能量的问题。

首先,我们需要从微观领域去理解。原子模型中,电子在原子核外运动,很多人理解为就像地球围绕太阳运动那样,其实这种理解是不严谨的,之所以很多示意图中会把原子结构比作太阳系结构,目的就是为了更通俗地理解原子结构,其实并不严谨。

其实磁场的根源在于电子的自旋,电子带电,自旋的时候就会产生磁性,这才是磁铁带有磁性的根本所在。

所以,只要电子不停止自旋,磁铁的磁性就会一直存在

有人肯定会接着问:电子为何会自旋?或者说电子自旋的能量来自哪里?

只能给你一个“不讲理”的回答了:自旋是电子的内在秉性,基本属性,或者说在宇宙爆炸的一瞬间就决定了电子具有自旋属性。

突出的问题不在于电子为何有自旋,而在于“物质都有电子,为何被的物体没有磁性呢?”

还有就是,磁铁的磁性也不是永久的,在被加热后会失去磁场,冷却后又会恢复磁性,为何会这样?

虽然万物之中都有电子,但大多数物质并没有表现出磁性,只有少数物质具有磁性。因为在大多数物体中,电子都是成对出现的。在量子学领域,存在着“泡利不相容原理”,说白了成对出现的电子自旋方向必须相反。

自旋方向相反,产生的磁性就会抵消为零,如此一来,大多数物体就不会表现出磁性。

我们经常看到的磁铁是一个特例,因为铁有四个电子是不成对出现的,如此一来这些电子就会形成磁场。

简单讲,每个铁原子都是一个小磁铁。不过这小小磁铁的排列通常都很混乱,结果就是铁的磁场相互抵消,所以普通的铁是没有磁性的。

但是在经过磁化之后,就具有磁性了。

比如说,把一块铁放置在磁场中,一段时间过后,之前混乱排列的小磁铁就会变得有规律,形成磁场。而且即使撤掉磁场之后,铁的磁性仍旧能保留下来,这就是磁铁。

之所以加热可能导致磁铁磁性消失,原因也很简单,因为磁铁受热之后,会导致原子加速振动,这就破坏了原有的有序排列,让小磁铁的方向变得混乱,如此一来磁性就消失了!

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