為什麼破損的磁鐵無法再次被拼合?
導讀:對於磁鐵來說,想必所有人都不陌生,我們常見的喇叭就是由磁鐵組成的。磁鐵有一個神奇的特性,當一個磁鐵斷成兩塊的時候無法被拼合在一起,與普通的物體不一樣,當你將破損的磁鐵拼合在一起的時候,它們會互相排斥!這是怎麼回事呢?
很多人都知道,當一個條形磁鐵從中間斷開的時候,斷開的兩節會分別形成兩套磁極,而且斷開的位置形成的磁極正好相同,所以才會因為相互排斥而無法再次結合,這究竟是什麼原因呢?
磁鐵
磁場的形成
破損的磁鐵之所以不能復原,是因為存在了相斥的磁極,也就是說,每個破損的部分都形成了獨立的磁場,這是為什麼呢?
我們知道,物質是由分子和原子構成的,而分子和原子則可以分為更加基本的質子和電子,電子攜帶的是負電荷,質子則攜帶正電荷。
質子和電子
雖然磁場是一種看不見摸不到的狀態,但從現代物理學的觀點來看,磁場是確實存在的,而且是由於電流而產生的,無論是宏觀上還是微觀上皆是如此。
物質中能夠形成電荷的終極成分只有電子(帶單位負電荷)和質子(帶單位正電荷),
因此負電荷就是帶有過剩電子的點物體,正電荷就是帶有過剩質子的點物體。運動電荷產生磁場的真正場源是運動電子或運動質子所產生的磁場。
例如電流所產生的磁場就是在導線中運動的電子所產生的磁場。
磁場的外現
磁場的向量性
事實上,磁場還擁有一個非常特殊的性質——向量性!
現代物理學中用磁感線來描述磁場的存在,根據磁感線的定義,在磁體外部,磁場方向是從北極指向南極,而磁體內部,磁場方向則是從南極指向北極。
磁場的方向
雖然這個磁場的方向只是科學家們為了方便研究而定義出的方向,但這並不妨礙磁場本身是向量的事實,而且,磁場方向的定義,在電磁學中取得了廣泛的應用。
正是因為磁場具有向量性,才產生了磁鐵之間的基本反應:同磁極相斥,異磁極相吸!而產生這種現象的本質原因便是磁場之間的相互作用。
破損的磁鐵為什麼不能復原
既然知道了磁場形成一個工作的遠離,那就可以理解為什麼破損的磁鐵不能復原了。
磁場的形成原因是電荷的運動,但電荷運動會產生不同的結果,無論是電子還是質子,在運動時都會產生一定的磁場,而量子的運動軌跡充滿了不確定性,也就導致了其產生的磁場充滿了不確定性!
電子的運動
如果每個運動電荷產生的磁場能夠相互抵消,那麼它就不是磁體,如果相互加強,就形成了磁體。
電磁鐵的本質便是借用有規律的電荷運動來影響物質,使其內部的電荷運動統一起來。
磁鐵在斷開的時候,如果從斷開面去考慮,電荷的運動狀態基本上保持一致,也就是說,同樣的電荷運動狀態產生同樣的磁場,具體體現便是同樣的磁極!所以才會出現排斥反應,但如果斷開的是沒有磁性的物質,因為其斷裂面的位置電荷運動本身就沒有規律,兩個不同的斷裂面並不會出現排斥反應。
事實上,關於磁場還有許多秘密,磁場究竟是什麼?迄今尚未有明確的答案!