磁体为什么具有磁性?
北京时间1998年6月3日6时6分,美国“发现号”航天飞机腾空而起,把探测宇宙秘密的仪器――阿尔法磁谱仪送到太空.如图1所示,阿尔法磁谱仪的核心部件是一个直径1.2m、高0.8m、空腔直径1.1m的环筒形磁铁.这个仪器上的核心部件――永磁体,是由中国科学家研究制造的.
磁体除了可以做成环筒形,还可以做成各种形状,如环形磁体、条形磁体、马蹄形磁体和小磁针等(图2).它们在现代生活和科学技术中有广泛的应用.
如图3所示,当磁体去吸引铁屑时,我们可以发现磁体的两端吸引铁屑最多.这是因为每个磁体都有两个磁性最强的地方,我们称之为磁极.磁极总是成对出现,至今还未发现单磁极的磁体.
一、分子电流假说
那么,磁体为什么具有磁性呢?1820年4月的一天,丹麦物理学家奥斯特在课堂上演示物理实验.如图4所示,当他给导线通电时,导线附近的小磁针发生了轻微偏转.“哇,电流产生了磁场!”
之后,科学家进一步研究发现,在直线电流周围放置一些铁屑,通电后,铁屑显示了通电直导线周围的磁感线分布.如图5所示,发现直线电流产生的磁场中,磁感线是以导线为圆心排列的一层一层的同心圆.在此基础上安培又研究了环形电流、通电螺旋管的磁场,归纳出了安培定则.
你也许注意到,环形电流的磁场与小磁针的磁场类似.法国科学家安培由此受到启发,找到了物体磁性的来源,提出了著名的分子电流的假说.
安培认为,在原子、分子等物质微粒内部,存在着一种环形电流――分子电流.因此,分子电流使每个物质微粒都成为一个微型小磁针(图6),它的两侧相当于两个磁极.对此,把环形电流产生磁场的知识和安培定则联系起来,就不难理解.在大部分物体中,由于大量微型小磁针的指向紊乱,物体不显磁性;而在有的物体中,大量微型小磁针指向较为一致,物体就具有了磁性(图7).
在安培所处的时代,人们对物质内部为什么会有分子电流还不清楚.直到20世纪初,才知道物质由原子组成,原子由带正电的原子核和绕核旋转的电子构成.电子绕核旋转就形成了环形电流――分子电流.安培分子电流的假说,揭示了磁体磁性的起源,它使我们认识到:磁体的磁场和电流的磁场一样,都是由电荷的运动产生的.
二、磁化的机制
我们在生活中发现有些物质能够被磁化而具有磁性,能够吸引铁、钴、镍等物质.这里包含了哪些物理知识呢?让我们通过一个实验来探究其中的奥秘.如图8甲所示,用一根试管,倒入铁屑,留出一定空隙,用手堵住管口,把试管拿到悬吊着的订书钉旁,发现管口中铁屑不能吸引订书钉.然后如图8乙所示将试管靠近磁体,发现铁屑排列整齐.如图8丙所示再把试管靠近悬吊着的订书钉,观察到管口中铁屑能够吸引订书钉.最后,摇晃试管,使管口中铁屑排列混乱,如图8丁所示,再移近订书钉,又发现管口中铁屑不能吸引订书钉.
通过上述实验我们可以发现:一个没有磁性的物体,只要把它的“内部”设法调“整齐”,就可能有了磁性;一个有磁性的物体,如果把它的“内部”弄乱,比如强烈敲击或加热,磁性就会消失.
应用安培的分子电流的假说我们可以解释一下磁化现象.一根铁棒,在未被磁化的时候,内部各分子电流的取向是杂乱无章的,它们的磁场互相抵消,对外界不显磁性.当铁棒受到外界磁场的作用时,各分子电流的取向变得大致相同,铁棒被磁化,两端对外界显示出较强的磁作用,形成磁极.磁体受到高温或猛烈敲击会失去磁性.这是因为在激烈的热运动或机械振动的影响下,分子电流的取向又变得杂乱了.
相关文章
- 初三物理电与磁专题
- 1.1指南针为什么能指方向
- 暑期社会实践个人技术总结报告
- 磁现象和磁场
- 电流的磁场知识点
- 航空永磁电机失磁分析
- 烧结钕铁硼永磁材料_贾成厂
- 沪科版 物理第17章 从指南针到磁悬浮列车练习题
- 人教版九年级物理电与磁测试卷
第1讲 电与磁 一.磁现象 1. 磁体与磁极 磁极间的作用:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引 2.磁性材料分类:铁.钴.镍等 应用:软磁体.硬磁体 问:如何判断一个物体是否具有磁性? 答:(1)根据磁体的吸铁性判断:物体能吸引铁.钴.镍等 ...
1.1指南针为什么能指方向 (磁现象 磁场) 一.目标与策略 明确学习目标及主要的学习方法是提高学习效率的首要条件,要做到心中有数! 学习目标: 了解简单的磁现象,知道磁极间的相互作用: 知道磁场.磁感线: 了解地磁场. 学习策 ...
2013北航研究生暑期社会实践宁波团 个人技术报告 --汽车内饰生产工艺基础 公司:金科磁业有限公司 学校:北京航空航天大学 学院:材料科学与工程 姓名:刘 洋 汽车内饰生产工艺基础 磁性材料是各种电子产品主要的配套产品,无论是消费家电产品 ...
磁现象和磁场 一.引入新课 我国是世界上最早发现磁现象的国家.早在战国末年就有磁铁的记载.我国古代的四大发明之一的指南针就是其中之一,指南针的发明为世界的航海业作出了巨大的贡献.在现代生活中,利用磁场的仪器或工具随处可见,如我们将要学习的电 ...
个 性 化 辅 导 专 一.磁现象: 1.磁性:磁铁能吸引等物质的性质(吸铁性) 2.磁体:定义:具有磁性的物质 分类:永磁体分为 天然磁体.人造磁体 3.磁极:定义:.(磁体两端最强中间最弱) 种类:水平面自由转动的磁体,指南的磁极叫,指 ...
永磁电机失磁分析 摘要:永磁电机特别是稀土永磁电机的优良特性使其在航空领域有良好的应用前景.然而永磁电机在恶劣的环境条件下工作时,容易引起电机永磁体的不可逆失磁,从而导致电机性能大幅下降.本文从永磁材料的性能和电机的工作原理入手,分析了稀土 ...
知识园地 永磁材料 DOI: 10.3969/j.issn.1000–6826.2013.03.003 烧结钕铁硼永磁材料 Sintered Nd-Fe-B permanent magnet materials 供稿 |贾成厂, 孙爱芝 / ...
一.知识点 磁是什么 1. 磁体具有磁性,能够吸引铁.钴.镍等物质.磁体还具有指向性. 2. 磁体上磁性最强的部分叫磁极,一个磁体有两个磁极. 可以在水平面内自由转动的条形磁体或磁针静止后,总是指向南北方向.根据磁体的指向性,将静止后指北的 ...
九年级物理<电与磁>单元测试卷 一. 选择题 1. 在条形钢AB 上方放一小磁针,放上时小磁针正好静止,如图1,则下列说法正确的是 ( ) A. AB 一定有磁性,且A 端为北极: B. AB 一定有磁性,且B 端为北极: C. ...