磁铁的电磁力来往何处?有什么特殊意义?
发布网友
发布时间：2022-05-14 15:04
共1个回答
热心网友
时间：2023-10-21 18:59
日常生活中，人们常常在冰箱侧面贴上一些可爱的小物件来加以点缀，我们都知道，这些小物件之所以能够贴在冰箱上，其本质就是它有一块磁铁，根据我们的经验来看，在不加干预的情况下，这些磁铁能够吸附在冰箱侧面很长一段时间，甚至可以说几十年都不会掉。
于是问题就来了，磁铁吸附在冰箱侧面，地球的重力会把它“往下拉”，因此磁铁必须要有克服重力的能量，那么它的力量是从哪来的呢？
我们先来分析一下磁铁的受力状态，当磁铁吸附在冰箱侧面时，它是处于一个静止的状态。根据牛顿第一运动定律，一个处于静止状态的物体，其受到的合外力是为零的。
经过简单的分析后，我们就可以得出，在这种状态下，磁铁受到了4个力，分别为磁铁与冰箱侧面之间的电磁力（这是两个力）、地球的重力以及磁铁与冰箱侧面之间的摩擦力，这4种力两两相对，互相平衡，从而使磁铁处于一个静止的状态。
因此我们可以得出一个结论，“磁铁吸附在冰箱侧面，几十年都不会掉”这种现象，是一种力的平衡现象，而造成这一现象的原因，归根结底就是来自于重力与电磁力之间的较量结果。
那么磁铁的电磁力是从哪来的呢？这里我们来简单科普一下。
原子是由原子核和电子组成，其中原子核带正电荷，电子带负电荷。在原子的内部，电子不停地围绕着原子核运动，同时也在不停地自旋，因为运动的电荷会形成电流，同时也会产生磁场，所以电子的这种运动就会产生磁场。
在大多数物质中，由于电子的运动杂乱无章，这种由电子产生的磁效应就会相互抵消，从而在宏观上不表现出磁性。但在铁磁性物质的电子之间，存在着一种极强的相互作用——“交换耦合”，这使得它们产生的磁场能自发地在一个个很小的区域内统一起来，我们将这一个个很小的区域称之为“磁畴”。
从上图可以看到，对于一块铁磁性物质来讲，它是拥有很多磁畴的，一般情况下，这些磁畴是不会沿同一方向来排列，因此它们也不会在整体上表现出磁性。然而如果我们将一块铁磁性物质放入一个足够强大的磁场中，那么这些磁畴就会在外力的作用下被“拉”到同一个方向，在这种情况下，这块铁磁性物质就被磁化了，变成了我们常见的磁铁。
需要指出的是，由于铁磁性物质的电子之间存在着极强的“交换耦合”，因此铁磁性物质在磁化以后，即使外部的磁场被撤去，其内部磁畴依然会保持一致，从而在宏观上表现出磁性。根据量子理论，在磁铁（永磁体）内部的磁畴是能量最小化后的结果，这就意味着，只要没有外力干预，那么磁铁就一直拥有磁性，这就是磁铁磁铁吸附在冰箱侧面，几十年都不会掉，它的力量来源。
