登陆注册
7862100000014

第14章 磁铁、磁力和磁场

磁铁

磁现象是一种自然现象,古今中外的人们都是逐渐认识其性质的。

早在3000多年前,我国劳动人民就发现了磁石吸铁的现象。到战国时期,人们已经知道把天然磁石磨成勺子的形状,放在光滑的石板上,勺子把就会自动指向南方。这就是世界上最早的指南针,古人将其称为“司南”。

指南针是中国人引以为荣的四大发明之一。有了指南针,才有了后来的大航海时代,才有了西方工业文明和美洲大陆的发现。19世纪初,丹麦学者奥斯特第一个观察到了电流对磁针的作用。1831年,英国科学家法拉第又发现了电磁感应的规律。从此,磁现象和磁性材料的研究与应用,成了电工学和电子学中的一个重要范畴。

电和电磁可是,磁铁为什么能吸引铁、钴、镍等金属而对于铜、铝等金属就不起作用呢?指南针又为什么能指向南方?这其中有什么联系吗?

磁铁靠近铁钉或镍币时,会把它们吸住,这种吸引力就叫磁力,磁力作用的范围叫做磁场。能够被磁铁吸住的物体叫做“磁性体”,它本身在特定条件下也可以变成磁铁或具有磁性。

磁石吸铁的性质叫做磁性。如果我们用一块天然磁石沿一固定的方向,多次地摩擦一根钢针,就能使钢针带上磁性,这个过程叫做磁化。就像电池生电一样,磁力也是磁铁产生的。由于磁力是从磁铁的两端产生出来的,如果把铁屑撒在条形或马蹄形永久磁铁的周围,铁屑就公自动集结在磁铁的两端,而在磁铁的其余部位,却几乎看不到有铁屑被吸引上去。这个现象说明,磁性最强的部位,集中在磁铁的两端,我们把这两端称为磁极。在电池上,把流出电流的一端叫正极,进入的一端叫负极。而磁铁的两端,一头叫北极,另一头叫南极。

马蹄形磁铁它们有了这两个名字,也是具有科学道理的。用线把磁铁悬吊起来,这时,磁铁总有一端指南,一端指北,指北的一端当然是北极,那指南的,就是南极了。磁铁之所以有南北指向,正因为地球本身是个大磁铁。如果从磁铁的角度看,那么地球的北极附近是S极,南极附近是N极。所以,磁铁的N极指向北,S极指向南。

在英语里,“North”这个词表示北方,“South”这个词表示南方,所以通常用N表示北极,用S表示南极。

用一根细线把磁铁悬挂起来,使它能自由地旋转,但它最后总是沿着一个磁极指南、另一个磁极指北的方向静止下来。通常我们把指向南方的磁极叫做南极(或S极),指向北方的叫北极(或N极)。就像正、负两种电荷间具有同性相斥、异性相吸的性质那样,在南、北两个磁极之间也存在着相互作用的力——磁力。

如果没有导线把电池的两端连起来,是不会有电流通过的,而磁力不需要导线,它可以直接穿过空间。而且,和电的流动相同,它也一定要走过一圈(从N到S),决不中途停顿或断开。磁走过的路线是看不见的,我们用磁力线来表示。磁力线是一个抽象出来的概念,它本身并不存在,但磁场是存在的,我们用磁力线的方向来表示磁场的方向,用磁力线的疏密来表示磁场的强弱,磁力线越密,表示磁场越强。

虽然磁场看不见摸不着,但它确实是客观存在的一种物质。如果在磁铁的上方放一块有机玻璃板或塑料板并撒上铁粉,然后轻轻弹振塑料板,我们会看到,铁粉有规则地排列成一圈一圈的形状,这就是磁力线的分布情况,也就是磁场的情况。

电极具有同性相斥、异性相吸的特性,磁极也一样,南极与南极、北极与北极接触时会相互排斥,可是磁铁的南极与北极不用接触,只要一接近,就会相互吸引。

磁力线喜欢走捷径,在它经过的途中,如放一块铁(磁性材料),它就不绕大圈子,而是穿过铁块。而且,尽力把铁块拉到自己身边,离得越近越好,这就是“吸引”作用。

如果迷路时要想判断方位,就可以使用指南针,它其实就是个很轻的磁铁。因为指南针既可以指南,也可以指北,就简单地叫它“磁针”。由于地球的北极是S极,它要吸引指南针的N极,所以,指南针的N极指向北方;同理,地球的南极是N极,它要吸引指南针的S极,所以指南针的S极指向南方。地球和指南针的磁力线是一致的,但方向相反。如果把指南针放在地球的南极或北极,就应该把指南针立起来放置。

当磁针放在其他磁铁附近,也就是磁场内时,它的方向就会改变,从而发生旋转。如果磁铁的磁力较弱,磁针偏转角就比较小,如果磁铁磁力较强,磁针偏转角就会比较大。

传说大海中有一座神奇的岛屿,美人鱼在岛上唱歌迷惑过往的水手。谁要是听到歌唱,一定会被迷惑,等待他的只能是船毁人亡。可是,据说大海中真的就有这么一座岛,任何靠近它的船只都会莫名其妙地以飞快的速度向它驶去,粉碎在岸边陡峭的礁石上。

后来有一艘船在即将重蹈覆辙的时候,船长果断地下令弃船,船员们才得以坐着小艇生还。据生还者讲,当时船上所有的罗盘都失灵了,而船也失去了控制,不顾一切地撞向小岛的悬崖。

当然,这座岛上根本没有什么美人鱼,不过,却有另一样更致命的东西:磁场。原来岛上富含磁性矿物质,因此整座岛变成了一个大磁铁,铁壳的船只一旦靠近它,难免会被它吸过去,而罗盘——也就是指南针,当然也会在强磁场的干扰下失灵。

磁力和磁场

我们说过,磁场的强弱,用磁力线表示。如果将两根磁棒串联放置时,穿过单位横截面积的磁力线数目不会改变;并联放置时,穿过单位横截面积的磁力线数目增多,也就是磁力线变密了。数目不变的,磁场的强度不变;数目增多的,磁场增强。不过,并置时必须把两根磁棒压紧,否则不会增强。

把铁块或钢块置于“U”形磁铁的两极,则铁块和钢块将被磁化,它会吸起铁屑,当把铁块和钢块由磁极下端移开时,则仍有许多铁屑被吸在钢块上,而铁块上的铁屑几乎全部脱落。

磁化停止后,钢块上所保留的磁性叫做剩磁,铁块的剩磁少,钢块的剩磁多。

如果把两块强弱不同的磁铁并置在一起,强磁铁的磁力线将强行通过弱磁铁,使弱磁铁的磁力线被抵消。本来,它们是同极并置在一起的。这样一来,当它们离开时,弱磁铁的S极与N极就互相调换了位置,原来的S极变成N极,原来的N极变成S极。

弱磁铁在强磁铁的作用下,体内小磁体的取向就改变了,所以像刚才说的,它就改变了原来磁力线的方向。

这里教大家一个用磁铁吸引铁钉或曲别针之类的小东西的游戏吧?请准备一些这样的物品做下面的实验。到商店买3~5块铁氧体材料的磁铁和10米长、0.4毫米直径的漆包线。买磁铁时要挑表面平整光滑些的,当把它们串置在一起时,能互相吸得牢固,这样的磁铁可当磁棒使用。

用磁铁把小铁钉吸上来以后,小铁钉也变成磁铁了。当然,比起磁铁来,它们的磁力是很微弱的。虽然弱,也具有了磁性。如果用小铁钉靠近它附近的其他铁钉时,就会一个连一个地吸上来,吊成一串,十分有趣。

不论什么形状的铁,它里面都有磁铁的“成分”,这成分究竟是什么,稍后我们再探讨,可以把它们暂且看成是一个个微型的小磁体。平时它们是杂乱无章地排列的,所以显示不出磁性。假如把铁放到磁场内,小磁体们整齐一顺地排列起来,于是,磁性就能够显示出来了。

为什么磁铁只吸引铁、钴、镍等金属呢?

磁电式仪表事实上,这个问题是有不恰当之处的,因为实验表明,任何物质在磁场中都能够或多或少地被磁化,只是磁化的程度不同。物质被磁化以后,就成为一个磁体,与磁化它的磁铁间发生同性相斥异性相吸的作用。像铜、铝这些金属也可具有磁性,只是磁化非常弱,受到的磁力也就很弱,基本看不出来。

像铁、钴、镍那样能够被强烈磁化的物质,叫做铁磁性材料。钢以及掺有钴、镍等金属的合金,经过磁化以后,能长久地保持磁性,人们称它们为永久磁铁。常用的直流电流表、电度表、扬声器、耳机等许多电气设备中,都要用到永久磁铁。

磁化后的铁磁性物质,它们的磁性并不因外磁场的消失而完全消失,仍然剩余一部分磁性,叫做剩磁铁磁性物质。按剩磁的情形分为软磁性材料和硬磁性材料。软磁性材料的剩磁弱,而且容易退磁。硬磁性材料的剩磁强,而且不易退磁,适合于制成永久磁铁。应用在磁电式仪表、扬声器、话筒、水磁电机等电器设备中。

还有一种磁性材料,叫做铁氧体,它是由氧化线和二价金属(如Ni、Co、Mn、Mg等)的氧化物组成的,在电性能上与半导体相似,在磁性上与铁磁性材料相似。铁氧体在电子技术中已经成为不可缺少的磁性材料,在电子计算机中利用铁氧体做记忆元件,在电子线路中广泛利用铁氧体做电感线圈的磁心。

一块永久磁铁,不论把它切成多少块,每一小块都是磁铁,都有自己独立的南极和北极,的确是一个有趣的现象。

很多电气设备,如电动机、蜂鸣器、扬声器等,就是利用磁力进行工作的。两种磁极与两种电荷毕竟还是不同的。比如,正电荷与负电荷是可以分离的,但是想要得到单独存在的南极和北极却是不可能的。即使把一根条形磁铁分成许多段,每一段也总还是有南、北两个相反的磁极。

同类推荐
  • 少儿喜爱的寓言故事

    少儿喜爱的寓言故事

    《少儿喜爱的寓言故事》针对少儿读者,量体裁衣精心汇编了123则寓言故事,其中既有古代寓言,也有近代寓言;既有东方寓言,也有西方寓言。每一则寓言均有明确的出处,内容适当,教育意义大,是一本非常适合少儿阅读并受少儿欢迎的珍贵读物。
  • 求求你当肇事者

    求求你当肇事者

    《求求你当肇事者》简介:书中八十余篇小小说选材新颖,构思奇巧,文笔生动,人物立体感强。情感真、发掘深、不造作。这些作品关注着社会现实,作者饱蘸时代浓墨,从城市到农村,从社会到家庭,从官场到情场,采撷生活中朵朵闪光的火花,饱含深情地进行讴歌,把读者引入一个崭新的境地。这些作品以朴实风趣幽默的风格见长,乡土味十足,能以原生态的日常生活语言让人物更接近生活、贴近读者,读来富有亲切感。在小小说文体形式上,作者也有创新的探索,它所反映生活的深度与广度绝不是其他形式的小小说所能比拟的,还因与现实生活中的热点相关联,从而呈现出宽阔背景下的真实感。
  • 请听,天气预报

    请听,天气预报

    本书作品内容以动物童话为主,有的写小动物的成长过程,有的写小动物的自然之趣,有的写人与动物之间的相互信赖。
  • 风婆婆雨婆婆的怪脾气

    风婆婆雨婆婆的怪脾气

    本丛书共8个分册,分别涉及考古学、海洋学、地震学、气象学、地质学、细菌学、地理学、军事学等学科,知识丰富,涉猎广泛。是一套具有活力、具有创新力的儿童科普读物。夏天的夜晚,一道亮光划破长空,接着是一阵隆隆轰鸣。对此,你大概已经习以为常了。然而,你可曾听过会拍照的闪电吗?你听说过会做饭的闪电吗?大自然就像一个迷宫,它每天都在产生新的谜。每个谜的谜底都等待人们去揭露。该书要告诉同学们的是,天气阴晴,风霜雨雪,可以说是正常的,用不着大惊小怪。不过,偶尔出现的特别怪异的天气,就会让人不可思议了。
  • 中外侦探文学故事(下)

    中外侦探文学故事(下)

    为了让广大读者,尤其是青少年读者朋友,参够在有限的时间里阅读最优美的文学名著篇章,我们精心选编了这本《中外文学名著故事总集》,它将世界公认的最具代表性的文学名著,一一改编成故事形式,文字尽量通俗易懂,内容尽量保留精华,以使广大读者可以通过最简捷的形式,畅快阅读中外文学名著的精华。
热门推荐
  • 恶魔校草的掌上明珠

    恶魔校草的掌上明珠

    什么?林薰茉惊呆了!订婚!对象还是个高富帅!订婚还勉强答应,靠!一回国就给我订婚,好吧,林薰茉认了,居然还要同居!同床共枕!这次忍无可忍,罢工!老娘我不干了!我要逃婚!林薰茉以为那么简单就可以成功的逃婚?不仅逃婚没逃成,晚上还被某腹黑吃的连渣都不剩!林薰茉扶着痛的要命的腰,朝某腹黑愤怒的吼道:“你就是只披着羊皮的腹黑狼!”某腹黑抱上林薰茉的小蛮腰,嘴角扬起,说道:“嗯,那我就做只腹黑狼,”某腹黑说完后,立刻把林薰茉压在身下……当然,女主角身边桃花朵朵,男主,也是费了九牛二虎之力才把这只小绵羊拐回家的~\(≧▽≦)/~啦啦啦
  • 傲世邪皇

    傲世邪皇

    “你想不想回地球?想不想在开宾利?想不想和玲姐冰姐一起共进晚餐?和她们一起探讨人生?”“哇!龙大爷!你这条件太诱惑人啦,我都有点禁不住啦,还有没有更刺激的?再猛烈一些!”“没问题呀,长生不老金枪不倒这都是小事,后宫三千美人任你驰骋,五界称王九天为皇厉不厉害?你怕不怕?怕不怕!”“哇,我好怕怕啊,那需我要怎么做呢?不会连这小丁丁都没了吧!”“很简单啊,你跟我念,我自愿成为马尔沃位面超市掌柜。”
  • 查理九世之梦

    查理九世之梦

    雾散,梦醒,我终于看见真实,那是千帆过尽的沉寂。梦是会醒的,你也是会醒的,你可能会忘记我,但你不要忘记你的生命中出现过我
  • 至尊无极逍遥

    至尊无极逍遥

    本书已经上架,欢迎去逐浪订阅支持.“他是地球的王者,华夏地下势力的主宰,天武大陆神风皇朝的三皇子,无极界的逆天霸主!”猪脚“我究竟是谁?”“你是九界之首,荒芜大世界的无上圣尊,人族的引导者,万界的缔造者,只手演化天地,造化万物,开拓万古……”一切尽在至尊无极逍遥游
  • 逃婚王妃王爷别追

    逃婚王妃王爷别追

    穿越到古代的她,发现自己居然穿越成男人,可俺的心还是爱帅哥地。美男在侧,焉有不吃之礼,可为什么他却说她是他的王妃?还是他刚刚娶的三个王妃之一?囧,她不要跟人分吃好不好!不做米虫,反正自己也能养活自己,古代的女人也要有金钱才会有地位,钱钱钱,真是个好东西。你抢我男人,我就抢你的钱!
  • 一世烟花

    一世烟花

    内容简介:身处乱世,处处受敌,明枪暗箭,看她如何化解。她是史上第一个登上皇帝宝座的女子,然,却无法载入史书页,有人说她只是傀儡,有人说她是女子难以成为正统,不过是一个棋子。多年后,这纷乱的格局,这金戈铁马又是谁在运筹帷幄,决胜千里?这天下,只能是她的。她本是权势之家集万千宠爱于一身的千金,一朝精心谋划的变故,使得她家破流浪,寄人篱下,受尽侮辱,后又被逼远走他乡。机缘巧合之下才知道自己的真实身份。沧溪阁上,谁在谋划天下?这乱局又是由谁搅动。“父亲如此信任你,你竟这般谋害他!简直畜生不如。”她在雨中绝望地哭喊“你都已经如此地步了,竟还敢对我出言不逊,来人!把她拉下去,教教她如何和主子说话。”冷漠的脸一如既往地文丝不动。“哎,你住在我家,吃用都是我的,你的房间不就是我的吗,我就进了,你不爱住着就滚出去。”“给我回来,你还能去哪?”只因他是她的仇人之子,竟是连爱上她的资格都没有了吗?“放心,拼了这条命,我也会带你逃离此处。”看着眼前的人,就算此生只是为她而活,也值得.....“快走,不要管我,我只要你好好地活着。”君恩恳切,今世无缘以报,来世定相随…..“安分地跟着我,是你的终究能帮你拿回。“戏谑地声音传来,不知有几分真假“我不相信你。““很好,从现在开始,不要相信任何人,包括你自己。”此生的认真,皆倾付于你“你我并未相识多久,为何如此舍命救我?你,可是故人?”看到那奋不顾身为自己冲上去挡剑的人,即使倒在血泊中仍不肯摘下黑色面纱,他,究竟是谁?血泊中的他,在厚重的面纱后笑了笑,为你而死,为你夺得天下,而你抛弃皇权富贵,只是想你知道,我此生从未负你……是谁在在菩提树下回眸一笑,如烟如花,嫣然美艳,殊不知,不经意间,惊艳了谁的一世时光。要在内容简介中泄露你的QQ、电话等等联系方式,以免被他人冒用
  • tfboys十年之约我们一起走

    tfboys十年之约我们一起走

    这是我第一次写小说,不好勿喷。这本讲了3个女孩,分别是安静,安宁,安意三个姐妹与王俊凯,王源,易烊千玺之间的恋爱故事
  • 武画乾坤

    武画乾坤

    图画神兵,谁与争锋?图画英雄,千古豪情。图画妖兽,天地沸腾。图画佳人,倾国倾城。草尘做笔,书写星辰日月。凌空点指,泼墨江海山河。命轮笔下,天地可出!
  • 习惯的涵养

    习惯的涵养

    习惯的改变过程虽是渐进的,但改变的效用对你的人生却是巨大的。书中六个良好习惯的养成,可以大幅提高你的思维能力和积极情绪能力,使你更能认清自己的本质和内心深处的价值观,你的家庭生活将变得越来越和谐,身体会更健康,内心也能更加平和愉悦。习惯之始,如蛛丝,习惯之后,如绳索。在养成习惯的过程中要有耐心,它值得你为之付出努力,对良好习惯的投资绝对是人生中最好的投资。正如美国思想家佩因所说:得之太易必不受珍惜,唯有付出代价,万物始有价值。
  • 0-3岁全脑开发亲子游戏大全

    0-3岁全脑开发亲子游戏大全

    3岁前是大脑潜能开发的关键期,游戏是开发左右脑的最佳方式,父母是宝宝最佳的游戏伙伴,早教一线教师亲自指导,让宝宝快乐学习,越来越聪明。马秀主编的《0~3岁全脑开发亲子游戏大全》根据不同年龄段,按照左右脑发育的需要安排游戏,注重全面智能的开发。