1820年丹麦的奥斯特发现电流的周围存在磁场,首先揭示了电与磁的联系,也激发了科学家探究电流的磁场的热情。
他们将导线弯曲成各种各样的形状,研究电流的磁场。
其中注意到环形电流的磁场与小磁针的磁场类似,受此启发,科学家们找到了磁性的来源。
大家知道,物质是由原子组成的,原子中心是原子核,原子核周围是绕核高速运动的电子。
电子绕核转动就形成环形电流,因此每个原子可视为一个小磁针。
铁磁性的物体中就是这样,内部有无数的环形电流(小磁针)组成,通常这些小磁针指向杂乱无章,磁性互相抵消。
当磁铁靠近时,由于磁极间的相互作用,这些小磁针就会规则排列起来,N极朝向一端,S朝向另一端,并且,是靠近磁铁的一端与磁铁是异名磁极,远离的一端是同名磁极,相互之间的引力大于斥力,表现为磁铁吸引铁磁性物体。
而非铁磁性物体,当磁铁靠近时,内部没有等效为小磁针的环形电流,或者有环形电流但磁铁靠近时也不能使之规则排列,所以,磁铁不会吸引非铁磁性物体。
前面谈到科学家将导线弯曲成各种各样的形状,研究电流的磁场,结果发现绕成螺线管状最有应用价值。
并且,在螺线管中插入一根铁芯,通电后,铁芯被磁化,磁场将大大增强。
内部带铁芯的螺线管就叫电磁铁。
电磁铁与永磁铁一样,可吸引铁磁性物体,但比永磁体有优点:电磁铁磁性的有无可由通断电来控制;电磁铁磁性的强弱可由电流的大小和线圈匝数的多少来控制;电磁铁磁极的极性可由变换电流的方向来控制。
因此,电磁铁有广泛的应用,比如电流表、电压表、电铃、冰箱、电动机、电磁继电器、电磁选矿机、电磁起重机、发电机、核磁共振、磁悬浮列车、电磁d射、正负电子对撞机等用到电磁铁。
磁铁和电磁铁都能够吸引被磁化物质的,但磁铁与电磁铁的磁性原因不同,所以用途也不同。
首先解释一下磁性的产生原因。
磁性与电性本是同一个粒子互相垂直的两个侧面的极性。
所以一个电性粒子的前后是电性位差极性,左右则是磁性的SN极。
因此电子的有序流动,就会产生与电流方向垂直的磁场。
电性有正负,正电性由质子体现,由于质子的序化能力弱,但序化以后却能够把序化极性固定下来,所以固定磁体都由序化原子核的质子排列产生。
因此,电性有正负性粒子,磁性则每一个电性粒子都带有两个磁极。
也正是由此原因,所以磁体没有单极子具有固定磁性的磁铁都是由质子正电性体的磁性序化体现的,适合应用于需要固定磁性的电器设备。
电磁铁则是由电流序化电子磁极性产生磁性的。
由于电磁铁的质子正电性体的固定序化能力较弱,也就是普通铁与磁铁的差异,决定了电磁铁停电以后的磁性会大部分退去。
所以电磁铁适合应用于铁块的搬运之类的机械。
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