磁铁的原理:N极S极、哪些金属有磁性、种类
磁铁是什么、怎么工作、N极和S极、哪些金属能被吸住、磁铁的种类、电磁铁,还有一个自己动手做的指南针。
作者: Polarzinho ·
我常常把东西往冰箱上一贴,就为了看磁铁怎么把它们吸住。看起来像魔法:不用碰到,它就能拉住东西。不过这背后有道理,而且比魔法还酷。
这篇文章会告诉你磁铁是什么、怎么工作、为什么磁极会相吸或相斥、磁铁能吸住哪些金属、磁铁有哪几种,最后还有一个在家就能做的小实验。
磁铁是什么?
磁铁是能在周围产生磁场的物体。磁场是看不见的力,能吸住某些金属,也能吸引或推开其他磁铁。这种性质叫做磁性。
N极和S极
每块磁铁都有两个磁极:N极(北极)和S极(南极)。规则很简单:
- 异极相吸:N极吸S极。
- 同极相斥:N极推N极,S极推S极。
有意思的来了:把一块磁铁掰成两半,你得不到只有N极的一块和只有S极的一块。每一半都会变成一块新的磁铁,同样有两个磁极。
磁铁是怎么工作的?
在铁这类材料的内部,有许多微小的区域,每一个都像一块迷你磁铁。在普通的铁块里,它们朝向五花八门,力量互相抵消。而在磁铁里,大部分小磁铁朝着同一个方向,力量就叠加起来了。
磁场虽然看不见,却可以“看”出来:在磁铁上盖一张纸,撒上铁屑,铁屑会排出磁感线,从一个磁极出发,回到另一个磁极。
为什么U形磁铁特别有劲?
U形(马蹄形)磁铁的两个磁极挨在一起,磁场集中在两极之间的空隙里,所以吸力很强。
哪些金属有磁性?
- 能被吸住:铁、镍、钴,以及大多数钢。
- 不能被吸住:铝、铜、金、银,还有塑料、木头和玻璃。
磁铁的种类
- 天然磁铁:磁铁矿,一种从地下挖出来就带磁性的石头。
- 人造永久磁铁:专门制造并充磁的磁铁,例如铁氧体磁铁(冰箱贴)和磁力很强的钕磁铁。
- 暂时磁铁:铁钉靠近磁铁时会暂时变成磁铁,拿开之后磁性就消失了。
- 电磁铁:在铁芯上绕一圈导线。通电时它是磁铁,断电就不再有磁性。
地球是一块巨大的磁铁
我们的星球有磁场。指南针的指针就是一块小磁铁,会顺着这个磁场排好,指向北方。几个世纪以来,水手就是靠它辨别方向的。
日常生活里的磁铁
- 冰箱贴和柜门吸。
- 指南针。
- 扬声器和耳机。
- 电动机,从电风扇到电动汽车都有。
- 废品站里用电磁铁吊起废铁的起重机。
- 医院里的核磁共振检查。
实验:自制指南针
- 拿一根缝衣针,用磁铁沿同一个方向摩擦大约30次。
- 把针穿过一片薄薄的软木片,或者放在一片叶子上。
- 让它漂在一碗水里,周围不要放其他金属。
- 等一等:针会转动,最后指向北方。
拿针的时候,请大人帮忙。
Magnado里的磁铁
在Magnado里,我是工作台上的一块U形磁铁,负责收集螺母、螺栓和垫圈。每吸到一块金属,我的质量就增加一点,磁铁也变得更强。
Polarzinho螺母、螺栓、垫圈,全是铁,全是我的。
和现实一样,磁铁越大,吸力越强。当一个大得多的对手靠近时,游戏会提醒你它正在拉你。
想把对手推开,就要用脉冲,它会消耗你收集到的一部分金属。这是我的口袋版斥力。
常见问题
磁铁是什么?
能产生磁场、吸住铁等某些金属的物体。
为什么磁铁能吸在冰箱上?
因为冰箱门通常是钢做的,而钢里含有铁。
磁铁能吸住铝吗?
不能。铝、铜、金、银都不会被磁铁吸住。
把磁铁掰断会怎样?
每一块都会变成一块新的磁铁,同样有N极和S极。
轮到你了
拿一块冰箱贴,在家里找五样东西试一试:哪些能吸住?我敢打赌,有些罐头会让你大吃一惊。