磁铁摔断了为什么断开处不能吸引.doc

观点1我们在日常生产、生活和教学中经常会遇到磁铁被摔断的情况。当条形磁铁摔断后，就变成两根条形磁铁；环形磁铁（如玩具赛车电机上使用的磁铁）摔断后就变成两个半圆环磁铁，饼形磁铁摔断后就变成两个半圆型的磁铁（如扬声器上使用的磁铁）。那么，这些被磁铁摔断后断裂面处的磁性是怎样的呢？关于磁铁断裂后磁性的问题，在网络上经常有人争论探讨，说法不一。有的说断裂面处的磁性相反，有的说断裂面处的磁性相同。而在各种资料中很难找到相关论述。究竟如何？带着这个问题，我找了各种磁铁做了实验，结果表明，条形磁铁摔断后断裂面处的磁性相反（即出现异名磁极），两断裂面处是相互吸引的，很容易连在一起；而环形和饼形磁铁断裂后断裂面处是相互排斥的，很难把二者压在一起，即使使劲将它们他在一起，只要手松开，马上就会相互推开，并且其中一个会即刻反转过来，断裂面处似乎是同名磁极。对于条形（或蹄形）磁铁摔断后断裂面处的磁性是异名的容易理解，这是因为，磁铁可视为多个小磁针的规则排列（即相邻小磁针之间靠异名磁极相互吸引连接在一起，由安培的磁性起源说分子电流假说可知），摔断磁铁就相当于在某处将小磁针分开，分开后，两处的磁性仍然是异名磁极，即断裂处出现异名磁极，其余两端的磁性不变。环形或饼形磁铁断裂面处相互排斥的原因是：由于二者的磁极在环面或圆面上，即上下两表面是N、S极，摔断后，其磁极还在上下两表面上，因此在断裂面处的上下两处就会出现两个磁极，当将断裂面靠近时，上下两面分别对应的就是同名磁极，同名磁极是相互排斥的，所以就会产生断裂面处是同名磁极的错觉。一旦将其中一块上下反转过来，就能牢牢地吸引在一起。对此，有人可能会产生疑问，当环形或饼形磁铁摔断为很短的一节时不就变成条形磁铁了吗？的确，尤其是环形磁铁截出的一段很短时，看起来与条形磁铁无异。若果真如此，那么不就出现矛盾了吗？其实，这是因为环形或饼形磁铁内“小磁针”的排列与条形磁铁内“小磁针”的排列都是顺着原来磁极的方向，即使将环形或饼形磁铁摔断（当然不可震动过烈，以防引起磁铁内部结构的变化。有人宣称他做实验发现，条形磁铁被摔断后断裂面处出现了同名磁极，即所谓的异常现象。我想可能就是这个原因。若用轻缓锯断的方式使其分开可能就与我们通常见到的情况无异了。不过我还没遇到过这种异常现象），其排列方向也不会发生改变。我倒是有另外一个问题，那就正六面体磁铁的磁极在哪里？球形磁铁的磁极呢？他们被切开后，截面处的磁极如何？有资料显示，球形磁铁表现出的单极，其实另外一极在球心处，可见磁单极还是不存在的。观点2很多人都知道磁铁断裂後会重新出现N极与S极，以及异极相吸同极相斥这两个物理基本原则。有体积的磁铁会相吸还是相斥，需要看磁铁的形状、大小与磁力线的分布而定。我们通常以磁极模型解释磁铁磁场极化和磁力线分布的状况：磁力线可以在家自己用铁粉定出来，而N极与S极则可用指南针的指向决定。为什麼断裂的磁铁无法照断面重新接好，反而彼此排斥？如果你用指南针再测试一下两块断裂磁铁的磁极，你会发现，断裂後的磁铁已经有了新的磁极，这是因为磁性分布会依磁铁的形状与体积而改变。事实上，磁铁在垂直与上下两侧，也各有不同磁极；磁铁断裂後，虽然水平方向仍然异极相吸，但垂直与上下方向却出现同极相斥的现象。所以如果你将断裂磁铁的一端沿垂直方向翻转180度，使结合面的磁力线方向一致，磁铁便重新吸合在一起了，这也是看到的翻面相吸现象。这个现象实际上证明了，以简单磁性知识分析复杂问题时的缺陷与矛盾。也说明了磁力线分布，是由内部每个组成的向量合成结果。在磁体表面的磁极分布，会随著断裂面的形状而组合成新的相应磁力线分布，并形成具有新磁极的磁铁。观点3常见的铁氧体磁铁微观上应看成多晶体结构，磁铁中每个单晶体是磁铁最小单位。考虑以下结构的磁铁(SN或NS代表不同指向的最小磁铁磁性单位)： NSSNNSSNNS SNNSSNNSSN NSSNNSSNNS 整体对外看是左N右S，断成两部分后： NSSNNSSNNS SNNSSNNSSN NSSNNSSNNS 这两部分必然排斥，两块新磁铁中的一块从总体表现看磁极会反转。实际情况更复杂，磁铁最小单位空间指向应是各个方向的，只是总体上某一方向的占优。 如果由软磁性物质磁化得到“磁铁”其结构： NSNSNSNSNS NSNSNSNSNS NSNSNSNSNS 断裂后： NSNSNSNSNS NS