為什麼磁鐵能夠吸鐵?吸引力來自哪裡?
科技
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就目前來看,在自然界中,一切力的作用歸根結底無外乎只有四種——引力、電磁力、強核力以及弱核力。磁鐵能夠吸鐵,這是電磁力在其作用。那麼,磁鐵和鐵之間為什麼可以產生電磁力呢?
這個問題需要從微觀角度來闡述。原子的組成有兩部分,一部分是帶正電荷的原子核,還有一部分是原子核外圍帶負電的電子。電子自旋會產生自旋磁矩,從而產生磁場。另一方面,原子核外的電子在軌道上運動還會產生軌道磁矩,這也會產生磁場。此外,原子核的自旋也有自旋磁矩,同樣也能產生磁場。
原子中的各種磁矩結合在一起產生一個總的原子磁矩,而原子磁矩的有序度決定了物質是否具有磁性。如果原子中的磁矩互相疊加,原子磁矩有序度高,這樣就會產生一個磁場,從而使物質具有磁性。這樣的物質就是我們所說的磁鐵,最常見的磁鐵主要是由四氧化三鐵組成。另一方面,如果原子中的磁矩互相抵消,原子磁矩無序排列,這樣無法產生磁場,物質也就沒有磁性。
在磁鐵產生的磁場的作用下,鐵的原子磁矩排列會從混亂變成有序,從而被磁化,併產生磁場。這樣磁鐵和鐵之間就能產生電磁力,所以磁鐵可以吸鐵。
而對於磁鐵無法吸引的其他物質,它們的原子磁矩在磁場作用下不會從混亂變成有序,這樣就無法產生磁場,所以它們無法與磁鐵通過電磁力而吸引在一起。
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