假如有一塊磁鐵是絕對圓的球體,它還有磁極嗎?:簡單說一下,磁鐵之所以有鐵磁性,是因為材料里面有很多小磁矩(比如原子磁矩),然后這些磁矩平行排列起來,磁矩
簡單說一下,磁鐵之所以有鐵磁性,是因為材料里面有很多小磁矩(比如原子磁矩),然后這些磁矩平行排列起來,磁矩指向的方向就是N極,反方向為S極。
所以磁極的分布就是由磁矩的排列決定的!
在鐵磁材料中,磁矩的排列方向是沿著“有效磁場”,
“有效磁場” = 外磁場 + 內(nèi)磁場 (材料晶體結(jié)構(gòu)決定) + 退磁場 (磁鐵的形狀決定)
硬磁材料就是內(nèi)磁場很大,去掉外磁場后,磁矩還是排列在內(nèi)磁場的方向上;
軟磁材料內(nèi)磁場很小,撤掉外磁場,磁矩就亂掉(或者由退磁場決定,按照形狀排列),磁極消失。
一般磁鐵都是硬磁,它的內(nèi)磁場很大遠大于退磁場,形狀幾乎不起作用了,所以不管磨成什么樣,磁矩排列不會變化,磁極不會變化。
磁鐵是有磁性的物體,物體的磁性是從哪里來的呢?
從頭說起,1820年丹麥的奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁場,第一個揭示了電與磁的聯(lián)系。也極大的激發(fā)了科學家們探究電流的磁場的熱情,他們將電流通過彎成各種形狀的導線,研究電流產(chǎn)生的磁場。
結(jié)果,注意到環(huán)形電流的磁場與小磁針的磁場類似,從而發(fā)現(xiàn)了磁性的來源。
大家知道,物質(zhì)由原子組成,原子有帶正電的原子核和帶負電的電子組成,核外電子繞原子核旋轉(zhuǎn)就形成環(huán)形電流,因此,一個原子就相當于一個小磁針。也就是說物體是由無數(shù)的小磁針組成,如果這些小磁針是雜亂無章的,磁性就互相抵消,不顯示磁性,如果這些小磁針的排列是規(guī)則的,南北極順序都趨于一致,在內(nèi)部由于南北極相對,不顯磁性或磁性較弱,在兩端分別都是同一磁極,磁性就很強,所以就是磁極。
據(jù)此,有磁性的物體,內(nèi)部小磁針排列的結(jié)果,必然出現(xiàn)磁性最強的部分,就要有磁極,與物體形狀無關(guān)。因此,球形磁鐵,哪怕是絕對的球形也有磁極。
答:當然是有的,形狀并不會影響磁鐵的極性!實際中也有相對圓的磁體,比如地球,玩具巴克球,都是球形的磁鐵。
對于球形的磁鐵,一樣具有南北兩個磁極,只有在磁極處的磁場強度才是最大的。所以像巴克球這樣的玩具,被吸引并靠在一起的地方,就是磁極所在。
人工制作的球形磁鐵,一般都是在沒有磁性的時候制造成圓形,打磨完成后再進行磁化處理,因為帶磁性打磨,會帶來很多麻煩。
比如我知道的,就有兩種辦法:
(1)對磁鐵加熱,超過居里點后失去磁性,就可以打磨成圓形,然后再冷卻獲得磁性;
(2)對不帶磁性的特殊物質(zhì),打磨成球形,再用強磁場進行磁化處理;
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同求!這個問題15年前問過高中老師,13年前問過大學老師,都沒得到好的答案,也許怪當時沒有這么好的平臺,F(xiàn)在棱角被磨沒了,看到你問的問題好懷念,好感慨。
我當時想問的是:絕對的球體有磁極么?受外部磁影響時,是磁極變化,還是小球的物理位置變化(比如旋轉(zhuǎn))?
人類最早從天空中的雷鳴閃電而認識了電現(xiàn)象,磁體上磁性最強的部分叫磁極。磁體周圍存在磁場,磁體間的相互作用就是以磁場作為媒介的。一個磁體無論多么小都有兩個磁極,可以在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動的磁體,靜止時總是一個磁極指向南方,另一個磁極指向北方,指向南的叫做南極(S極),指向北的叫做北極(N極)。之間呈現(xiàn)同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引的現(xiàn)象。
物理學家進一步發(fā)現(xiàn),磁石的南北極總是同時存在的,你無法將它們分開。當你將一個天然磁鐵“切”開而企圖分成兩部分時,你得到兩個磁鐵,它們分別具有南極和北極。也就是說,你總共會得到4個磁極,卻無法得到一個單獨的磁極(南極或北極),即磁單極子。
科學家奧斯特發(fā)現(xiàn)了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的聯(lián)系。法拉第對電和磁做了大量的實驗研究工作之后,經(jīng)由麥克斯韋天才地用數(shù)學公式加以總結(jié)歸納,建立起了經(jīng)典電磁理論的宏偉大廈。然而,麥克斯韋的數(shù)學水平雖高,也沒有將他的方程寫成電和磁完全對稱的形式,因為那不符合物質(zhì)結(jié)構(gòu)的本來面目,這也是物理理論和純數(shù)學的區(qū)別。
無論如何,我們物質(zhì)世界的結(jié)構(gòu)在電和磁方面本質(zhì)上就是不對稱的。19世紀末,約瑟夫·湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子,20世紀初,物理學家們建造了物質(zhì)結(jié)構(gòu)的分子原子模型,電荷的存在毋庸置疑,磁單極子卻誰也沒見過,因而,麥克斯韋方程最好還是寫成那個不對稱的樣子。
來回答一下這個問題,磁性材料的磁極方向并不是由形狀決定的。宏觀物質(zhì)由原子組成的,原子由原子核及核外電子組成,由于電子及組成原子核的質(zhì)子和中子都具有一定的磁矩,所以宏觀物質(zhì)磁性是構(gòu)成物質(zhì)原子磁矩的集體反映。由此可見材料中的磁性大小和磁極方向是有微觀磁矩決定的,這些磁矩有規(guī)則的排列起,磁矩指向的方向是N極,與磁矩相反的方向則為N極。
在磁性材料中,磁矩有序排列的方向是與有效磁場的方向息息相關(guān)的,而有效磁場的方向和大小則是由內(nèi)磁場,外磁場和退磁場共同決定的。我們通常所說的磁鐵指代的都是永磁材料(磁性材料按照矯頑力可以分為軟磁材料,半硬磁材料,硬/永磁材料),而永磁材料之所得到廣泛的應(yīng)用就是因為其內(nèi)磁場很大,當撤去外磁場后,微觀磁矩的排列方向仍可保持很長的時間不改變。所以理論上來說,在你只改變材料外部形狀的時候,并不會使磁極方向發(fā)生改變,所以絕對圓的球體磁鐵也是具有磁極的。
但是,實際操作上,磁場材料打磨成球時往往伴隨著摩擦生熱過程,當溫度過高超過了該磁性材料的居里溫度時,部分微觀磁矩將混亂排列的情況,如果長時間處于這種溫度下則會導致永磁性消失,這就是為什么永磁材料也是消耗品了。例如現(xiàn)在永磁材料的世界性難題就是如何產(chǎn)業(yè)化耐高溫耐腐蝕的NdFeB基磁性材料,一般來科學家們會在該永磁材料中增加其他微量元素來增加材料的居里溫度和耐腐蝕性。
有。首先得說一下,磁鐵有多少個極或者磁極在哪里和形狀無關(guān)。
磁體上磁性最強的部分叫磁極。一個磁體無論任何形狀都有兩個磁極,一個磁極叫北極(N),一個磁極叫南極(S)。
我們平時購買的磁鐵,磁極取決于磁體充磁以后。在外磁場的作用下,磁鐵會產(chǎn)生磁性,也就是說,其實磁鐵原本就是一種特殊的合金,只不過他可以獲得磁性的一種能力。以鋁鎳鈷磁鋼的生產(chǎn)過程為例,它是粉沫冶金方式做成的,鋁、鎳、鈷、銅、鈦、鐵以一定比例用干粉壓機成型,然后在真空燒結(jié)爐中高溫燒結(jié),這樣就成了鋁鎳鈷合金,再通過熱處理改變內(nèi)部晶粒的取向和排列。
這里要說一下,鋁鎳鈷合金分為各向異性和各向同性,各向異性在熱處理時需要加外磁場,這樣在外磁場方向的方向會產(chǎn)生更加強的磁性效果,而同性材料,每一個方向的磁特性是幾乎一致的。而N級和S極是充磁的時候的外磁場決定的。
由于磁鐵的磁場分布與磁鐵的形狀無關(guān),與充磁鐵方向及充磁極數(shù)有關(guān),可以人為充成兩個極,也可以充成多個極,但不論怎么充,磁體的兩個極都是以中間平面對分布的,整個磁體呈現(xiàn)的磁極是各個分磁極的矢量和。
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磁極總是成對出現(xiàn),磁單極子一直在傳說,從未露過面。
按照磁場理論,只要是有實體體積的磁性物質(zhì),都可以分出南北磁極。即使是體積極小的鐵質(zhì)粉末,仍然存在磁性的基本單元磁疇,只是未經(jīng)磁場磁化的磁疇的磁場方向分散雜亂,對外顯示無磁性,但一旦有磁場進行磁化,磁疇的方向順應(yīng)外磁場的方向進行旋轉(zhuǎn),最終方向一致,對外顯示磁極,剩磁較強的鋼或鎳合金或稀土合金則會保持較長時間的磁極方向。
磁場的來源現(xiàn)代物理傾向于電子的自旋所具有的內(nèi)稟屬性磁矩,也可理解為動電場生磁。
我來解釋吧,先說明磁極和形狀沒有關(guān)系。首先拿一個條形磁鐵,在從條形磁鐵中間位置車個珠子出來,珠子的磁極和和條形磁鐵磁極一致。題外話磁場來源于運動的電場,這也是找不到磁單極的原因,因為運動的電場只能產(chǎn)生封閉的磁環(huán),磁環(huán)相當于一個首尾相連的線圈,從磁環(huán)任意處測量都相當于把一個圓圈截斷,一個圓圈截斷肯定會有兩個頭,這兩個頭就是磁場的n.s極。為什么有電流的導線就能產(chǎn)生磁場呢,電流的本質(zhì)是電子的定向移動,而每一個電子都是有電場的,電流就是n多的小電場在快速移動所以產(chǎn)生磁場。磁場電場本質(zhì)是一個東西,他們只是因為速度不同對外界表現(xiàn)不同。不要問我怎么知道的,我只是來自不一樣的文明
此題可運用用微積分思想來解決,假定使用納米極的磁條搭建一個絕對圓球體,磁條一端指向球心,在球心匯聚,另一端指向球面,組成球體的球面,這樣一個用納米極磁條搭建的磁球體就形成了,那么磁極一目了然,磁極的一端在球心,另一端在球面。
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