电磁的奥秘「电磁学物理小实验」

今天带来电磁的奥秘「电磁学物理小实验」，关于电磁的奥秘「电磁学物理小实验」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

玩吸铁石的时候我们会发现磁极之间有相互作用，同性相斥、异性相吸。那么磁到底是什么呢？它是一种怎样的力量，可以让磁铁之间产生吸引或排斥的作用？我们的祖先很久以前就发现了磁的存在，西方也在古代就留下了关于磁的记录，我们又是怎样一步步地更加科学地认识了磁的特性呢？你可知道，我们所生活的地球本身就是一个大磁场吗？我们的宇宙之间也同样存在着微弱的能量。无所不在的磁场究竟是什么？它有怎样的特性呢？就让我们一同来了解它吧。

A1.磁是什么？

我们最先感受到“磁”，源于小时候对磁铁（俗称吸铁石）的接触。当吸铁石接触铁制品时就会把它们牢牢吸住。而这里我们了解的吸铁石就是所谓的磁体，它有两个“磁极”，分别叫作N极和S极。磁极之间有相互作用，即同性相斥、异性相吸。它们之间的相斥和吸引现象就是磁现象，它们之间的力量就叫作“磁”。

地球就如同一块巨大的磁体，它的N极在地理的南极附近，而S极在地理的北极附近。如果把一块长条形的磁铁用细线从中间悬挂起来，让它自由转动，那么，磁铁的N极就会和地球的S极互相吸引，磁铁的S极和地球的N极互相吸引，使得磁铁方向转动，直到磁铁的N极和S极分别指向地球的S极与N极为止。这时，磁铁的N极所指示的方向就是地理的北极附近。人们利用这一原理制成了指南针。虽然人类很早就了解到磁现象，但是直到近代，人们对磁现象的认识才逐渐地系统化。在这个过程中，人们依据电磁理论，也发明了很多电磁仪器和设备，像电脑、手机、发电机、电动机等。现在，磁技术已经渗透到了工农业技术和科技信息技术的方方面面。我们的日常生活也越来越离不开磁性材料了。

A2.中国古代对磁有什么样的认识？

先秦时代，我们的先人已经积累了许多对磁的认识，在探寻铁矿时常会遇到磁铁矿，即磁石（主要成分是四氧化三铁）。这些发现很早就被记载下来了。《管子•地数》中最早记载了这些发现：“上有慈石者，其下有铜金。”《山海经》以及其他古籍中也有类似的记载。磁石的吸铁特性也很早就被人类发现了，在《吕氏春秋》九卷精通篇中就有：“此招铁，或引之也。”那时的人称“磁”为“慈”，他们把磁石吸引铁看作慈母对子女的吸引。而且认为，石是铁的母亲，但石有慈（爱）和不慈（爱）两种，慈爱的石头能吸引她的子女，不慈爱的石头就不能吸引。在汉代以前人们把“磁石”写作“慈石”，就是慈爱石头的意思。

既然磁石能吸引铁，那么是否还可以吸引其他金属呢？我们的先人做了很多尝试，确认磁石不能吸引金、银、铜等金属，同时也不能吸引砖瓦之类的物品。在西汉的时候，人们已经认识到磁石只能吸引铁，而不能吸引其他物品。

A3.磁的作用是如何被西方人发现的？

在18世纪，西方国家的人们发现电荷有两种：正电荷和负电荷。到了19世纪前期，著名的物理学家奥斯特发现电流可以使小磁针偏转。而后安培又发现使小磁针偏转的作用力的方向和通过导线的电流的方向相互垂直的现象。此后不久，法拉第又发现，当磁棒插入导线圈时，导线圈中就可以产生电流。这些实验结果表明，在电和磁之间存在着紧密的联系。人们认识到电磁力的性质在某些方面与万有引力有着相似之处，但又不完全相同。因此法拉第引入了“力线”的概念，认为电流产生围绕着导线的“磁力线”，电荷向各个方向产生“电力线”，并在此基础上定义了电磁场的概念。

到19世纪下半叶，麦克斯韦将位移电流的概念引入电磁场，从而得出宏观电磁现象的规律。这个规律的核心思想简单来说就是：变化着的电场可以产生磁场；变化着的磁场也可以产生电场。

A4.磁性是磁体所独有的性质吗？

我们知道磁体间能够互相吸引或排斥，是因为磁体具有磁性，那么只有磁体具有磁性吗？其实磁性并不是磁体所独有的性质，而是普遍地存在于大量物质当中，非磁体也会有磁性。我们的自身和周边的物质，甚至各种星体和星际中的物质，都具有那样或这样的磁性。

一般说来，在不均匀的磁场中，物质会受到磁力的作用，也就具有了磁性。在磁体上摩擦过的大头钉会短暂地获得磁性。把一块磁铁放在铁末中，会发现磁铁上吸附的铁末分布不同，是由于铁末在磁场中受到的磁力不同。由单位质量的物质所受到的磁力方向和强度可以判断物质磁性的强弱。

A5.磁性是如何产生的？

科学研究表明，物质是由原子组成的，而原子又是由原子核和位于原子核外的电子组成的。原子核就如同太阳，而核外电子就仿佛是围绕太阳运转的行星。电子除了绕着原子核公转以外，自己还有自转。电子本身的自转就使得它具有了磁性，成为一个小小的磁铁，具有北极（N极）和南极（S极）。也就是说，电子就如同很多小小的磁铁，围绕着原子核在不停地旋转，物质的电子排列可以分为以下三种情况：一是在一些物质中，具有向上自转和向下自转的一样多的电子数目，它们产生的磁极完全对等抵消，以致整个物体对外没有显示磁性；二是自转方向不同的电子数目不同，但是这些原子磁矩之间没有相互作用，它们排列混乱，所以整个物体对外几乎没有磁性；三是少数物质，它们的原子内部电子在不同自转方向上的数量是不对等的，这样，当在自转相反的电子磁极互相抵消之后，还会剩余一部分电子没有被抵消，这样，整个物质具有了磁性。

如果剩余的电子数量不同，物体显示的磁性强弱也会不同。例如，铁原子的总剩余磁性最强是因为铁原子中没有被抵消的电子数量很多，因此磁极数最多；但是镍原子的磁性比较弱，就是因为镍原子中自转没有被抵消的电子数量很少。

我是幸福孕孕，优质育儿领域创作者，家庭教育指导师，有爱有思想的育儿和教育达人。欢迎关注、点赞和评论，更多育儿知识和教育问题可以与我沟通交流，让育儿更轻松，让教育更有效！