磁鐵的兩極

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引言

宇宙中的一切物質都由稱為分子的微小粒子組成。它們之間存在一定的吸引力。分子之間存在著分子間的吸引力。同樣，電磁力是帶電粒子之間吸引或排斥的力。磁力是電磁力的一部分。

什麼是磁鐵？

磁鐵是周圍存在磁場的材料。某些材料透過施加磁場而被磁化。這被稱為磁性。並非所有磁鐵都具有相同的材料。用於磁鐵的材料有三種類型，例如抗磁性材料、順磁性材料和鐵磁性材料。永磁體是具有高磁效能的材料，其磁性可以保持很長時間。例如：鐵、鎳、鈷等。臨時磁鐵是具有低磁效能的材料，在磁場存在的情況下會被磁化，並且保持時間很短。例如：軟鐵或鋼。電磁鐵是在磁場中才會被磁化的非磁化材料。

磁鐵的型別

磁鐵有三種類型：永磁體、臨時磁體和電磁鐵。

永磁體

• 這些磁鐵是具有高磁效能的材料，其磁性可以保持很長時間。例如：鐵、鎳、鈷等。

• 永磁體是指具有持久磁性的磁鐵，例如天然磁鐵（磁鐵礦）或由鎳或鈷合金製成的其他人造磁鐵。

• 在永磁材料中，磁場是由材料本身產生的。永磁體的磁場是透過將核自旋、電子自旋和電子的軌道加起來計算出來的。

• 根據永磁體的特性和成分，有許多型別的永磁體，例如陶瓷、Alnico、釹鐵硼、釤鈷、注塑和柔性磁鐵。

電磁鐵

• 電磁鐵是在磁場中才會被磁化的非磁化材料。電磁鐵的基本原理是電磁學。

• 透過嚮導體通電產生磁場。這個過程稱為電磁感應。基本概念是電磁感應。如果將電流施加到載流導體並將其放置在磁場中，則會產生感應電動勢，從而感應出電流。

• 電磁鐵是臨時磁鐵，透過線圈通電來磁化。如果電流流過線圈，電場會線上圈中心感應出磁場。透過在 線圈中插入鐵棒可以增強其磁性。

• 一旦停止透過線圈的電流，鐵棒就會立即失去磁性。

臨時磁鐵

人造磁鐵是臨時磁鐵。當磁性材料放置在磁場中時，它會被磁化。當移除施加的磁場時，它會失去磁性。它們不像永磁體那樣能夠保持其磁性。這就是這種磁鐵名稱的由來。一些例子包括鐵、回形針、鐵釘等。

磁極

通常，磁鐵有兩個極。一個是南極，另一個是北極。透過用線懸掛磁鐵，它會位於地球磁場的方向，從而識別出磁極。磁力線作用於兩個磁極之間，從磁鐵的北極開始，到磁鐵的南極結束。磁極處的磁場較強，中間區域較弱。磁鐵周圍具有磁性的區域稱為磁場。如果條形磁鐵自由懸掛，磁鐵的南北極將與地球的南北極方向相同，並與地球的南北極方向對齊。

磁極強度

材料被磁鐵吸引的強度稱為磁鐵的磁極強度 (m)。磁矩 (M) 是透過將磁鐵的磁極強度與其長度 (l) 相乘來計算的。磁極強度的單位是 A·m。

$$磁極強度 = \frac{磁矩}{磁鐵長度}$$

$$m = \frac{M}{l}$$

磁力線

磁場代表材料和電荷的磁影響。磁場是一個向量場，它最能描述磁性區域。磁場的視覺表示是透過磁力線完成的。

磁力線的特性

• 磁力線不會互相交叉。

• 由於磁力線起源於北極並終止於南極，因此磁極處的磁場更強。

• 它們始終是閉環。

• 磁場強度由磁通密度計算。

結論

磁鐵有兩個磁極，即北極和南極，它們不能互換。當懸掛時，它顯示地球磁極的方向。存在一條從北極到南極的磁力線。磁極具有強大的磁場。

常見問題

1. 為什麼同極相斥，異極相吸？

磁力線從磁鐵的北極發出，並在磁鐵的南極結束。當兩個具有相同磁極的磁鐵放在一起時，它們的磁力線彼此相反，因此它們相互排斥。如果將不同的磁極放在一起，它們的磁力線方向相同，因此它們相互吸引。

2. 當磁鐵斷裂時，磁極會發生什麼變化？

如果磁鐵意外或用力斷裂，磁極不會改變。每一塊斷裂的碎片都有其自身的南北極。

3. 馬蹄形磁鐵有什麼作用？

馬蹄形磁鐵呈馬蹄形或U形。根據磁鐵的特性，磁極處的磁場比中心區域強。由於馬蹄形磁鐵呈U形，因此它們的兩個磁極方向相同。因此，它們的磁極強度變得非常高。因此，馬蹄形磁鐵是強大的磁鐵，用於提升重物。

4. 電磁鐵的特性是什麼？

• 電磁鐵只依靠電力執行。

• 透過移除流過它們的電流，它們很容易消磁。

• 用於製造電磁鐵的材料是軟鐵。

• 透過改變流過電路的電流，可以改變電磁鐵的磁場強度。

• 可以透過改變流過它的電流方向來改變電磁鐵的極性。

5. 什麼是剩磁？

材料保持其磁性的能力稱為剩磁。永磁體的剩磁很高。這就是為什麼它們具有永久磁性的原因。