磁棒的吸力本質(zhì)是磁場的相互作用,而磁場的根源是磁棒內(nèi)部微觀粒子的磁矩有序排布,宏觀上則表現(xiàn)為永磁體的磁極間相互作用,簡單來說,吸力是磁棒自身的磁場使被吸引物磁化后,異名磁極產(chǎn)生的相互吸引力,我們從微觀根源和宏觀作用兩層講清楚,會更易懂:
一、微觀根源:磁棒的磁場從哪來?
磁棒一般是鐵氧體、釹鐵硼、鋁鎳鈷等永磁體,它能持續(xù)產(chǎn)生磁場,核心是內(nèi)部原子磁矩的有序排列,而原子的磁矩主要來自電子的自旋運動(這是磁性的最主要來源,電子的軌道繞核運動是次要來源)。
普通無磁性的鐵磁質(zhì)(鐵、鈷、鎳等能被磁化的物質(zhì))內(nèi)部,存在很多微小的 “磁性小區(qū)域”——磁疇,每個磁疇內(nèi)部的電子自旋磁矩是整齊排列的,相當(dāng)于一個個小磁針;
未磁化時,這些磁疇的排列是雜亂無章的,磁矩相互抵消,整體就不顯磁性;
經(jīng)過磁化工藝后,外部磁場會讓磁疇的排列方向趨于一致,宏觀上就形成了有明確南北極的磁棒,持續(xù)向外釋放磁場,這就是磁棒磁場的本質(zhì)。
簡單說:磁棒的磁場,是微觀電子自旋的磁矩 “集體抱團有序排列” 的宏觀結(jié)果。
二、宏觀作用:吸力是怎么產(chǎn)生的?
磁棒本身不會憑空產(chǎn)生 “吸力”,它的吸力只對鐵、鈷、鎳等鐵磁性物質(zhì)起作用,非鐵磁性物質(zhì)(銅、鋁、塑料等)不會被吸引,核心原因是被吸引物的 “感應(yīng)磁化”:
當(dāng)磁棒靠近鐵磁性物質(zhì)時,磁棒的磁場會作為外磁場,讓該物質(zhì)內(nèi)部原本雜亂的磁疇快速重新排列,實現(xiàn)感應(yīng)磁化,被磁化的物質(zhì)會立刻產(chǎn)生自己的 “感應(yīng)磁場”,并形成和磁棒相鄰的異名磁極(比如磁棒的 N 極靠近鐵塊,鐵塊靠近磁棒的一端會感應(yīng)出 S 極,另一端為 N 極);
根據(jù)磁體的基本規(guī)律 ——異名磁極相互吸引,磁棒的磁極和被磁化物質(zhì)的感應(yīng)異名磁極之間,就會產(chǎn)生明顯的吸引力,這就是我們感受到的 “磁棒吸力”。
關(guān)鍵補充:吸力是 “相互的”,且靠磁場傳遞
磁棒的吸力是場力(和引力、電場力一樣),不需要磁棒和被吸引物直接接觸,磁場就是傳遞這種相互作用的 “媒介”;
吸力是相互的:磁棒吸引鐵塊的同時,鐵塊也會以同等大小的力吸引磁棒,只是磁棒一般更重,我們直觀感受到的是鐵塊被 “吸過來”。
一句話總結(jié)
磁棒的吸力,是磁棒內(nèi)部有序排列的磁疇產(chǎn)生的磁場,使鐵磁性物質(zhì)發(fā)生感應(yīng)磁化,進而引發(fā)的異名磁極間的磁場相互吸引力,其最根本的能量來源,是微觀電子的自旋運動,而磁化工藝則讓這些微觀磁矩實現(xiàn)了 “有序抱團”。