磁铁为什么能够吸铁 还有些什么作用
磁性的本质是电磁力,磁铁产生磁力是因为它在空间产生磁场,磁场越强,磁力越大。
磁铁为什么会有电磁力呢?这是因为这些磁体原子的内部结构比较特殊,有序排列,本身就具有磁矩。
磁性材料一旦被磁化,使其内部原子结构发生变化,从杂乱无章变得有序排列,形成很微小的晶格,这些晶格电子围绕着某个轴心运动,形成了环形电流,就成了一个个微小的磁体,大量南北极相同小磁体构成了磁性较大的磁铁。
磁铁并不仅仅吸铁。凡是有磁矩,能被磁化的物质,像铁、镍、钴及其合金都可以被磁铁吸引。但是有些物质,如铜、锡、铝等不具有磁矩,能被磁化的性质,就不能被磁铁所吸引。
磁铁有天然磁铁、人造磁铁、电磁铁之分。
天然磁铁是由磁铁矿中开采出来的,主要成分为四氧化三铁(Fe3O4),是一种本身具有磁矩的矿物,原子形成等轴晶体,晶体呈八面体、十二面体。地球本身就具有强大的磁场,这些磁石埋在地底下,由于其特有的晶体特性,被地球这个大磁铁所磁化,就成了永久磁铁。
人造磁铁是运用天然磁铁的某些特性,选取相应的材料,制成各种形状的磁性材料,然后让其在磁场中磁化。在磁场中,磁性物体受到外磁场的作用,内部小磁体的方向排列趋于一致,就显示出了磁性。
这些被磁化的磁性物体被撤去磁场后,内部排列能够继续保持下去,就成了一个人造磁铁。由于人类掌握了磁性的本质,因此一些人造磁铁比天然磁铁还要稳定和强大。
电磁铁是运用电磁转换原理,人为制造出若干环行线圈,中间加上铁棒。当通电时,就产生了磁场,断电磁场就消失。中间的铁棒是为了增加磁性,使电磁铁更能稳固的吸取物体。
人类自从认识了磁力和电磁转换的原理后,完全颠覆了这个世界,可以说现代的一切科学进展和社会生活都与电磁力息息相关。
我们现在使用的电力、能源、交通、航天、影视、医疗等等一切,都少不了电磁力的在其中的作用。
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磁铁发电原理介绍。导体中的自由电子受到洛伦兹力的作用
根据能量守恒定律 ,能量不可能无缘无故的产生,也不可能无缘无故的消失,磁铁发电的电能肯定来源于其他形式的能量。物理学告诉我们:物体做功的过程就是能量发生转化的过程。磁铁发电的电能是外界物体对发电机做功把其他形式的能量转化为电能而得到的。利用磁铁发电的装置主要是发电机,对发电机做功的能量,可以是水的机械能,可以是热机(汽油机、柴油机、汽轮机等)消耗了化学能。
发电机在转动的过程中,转子切割磁感应线做功,使导体中的电子在磁场的作用下,定向移动而产生感应电动势(电压),在电路闭合的情况下,就会产生感应电流了。当然,这些功只有一部分转化为电能。
从微观角度看 ,闭合电路的一部分导体在与磁场发生相对运动时,导体中的自由电子就随导体一起运动而受到了洛伦兹力的作用,使自由电子发生定向移动形成电流。也可以这样理解:穿过闭合电路的磁场发生变化时,磁场周围产生了电场,电场使导体中的自由电子定向移动形成电流。
产生电流的大小 (或者说感应电压的高低,或者说产生电能的多少),与线圈的匝数多少、磁体磁场的强弱、转子的转速等因素有关。匝数越多、磁场越强、转子的转速越快,产生的电能越多,所消耗的机械能也越多。
磁铁 的成分是铁、钴、镍、硼、钕等原子,其种类有钕铁硼磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁、铁氧体磁铁、永久性磁铁、人造磁铁。其中钕铁硼磁铁,被人们称为磁王,磁性最强。铝镍钴磁铁的工作温度可高达600℃以上,钐钴磁铁的材料价格昂贵,但更适合在高温环境中工作。人造磁铁是生活中最常见的磁铁。
闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动,导体中就会产生电流的现象叫做电磁感应现象 ,产生的电流叫做感应电流。
产生感应电流的五种类型:变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。
产生感应电流的两个条件 :闭合回路和穿过闭合电路的磁通量发生变化。缺少一个条件,就不会有感应电流产生。计算方法:设闭合电路是一个有n匝的线圈,ΔΦ为磁通量变化量,Δt为发生变化所用时间,E为产生的感应电动势。则感应电动势计算E=nΔΦ/Δt,磁通量Φ=BS,B为匀强磁场的磁感应强度,S为正对面积,这就是法拉第电磁感应定律。也可以用切割磁感线运动的计算公式:E=BLVsinα。
交流发电机最大的感应电动势Em=nBSω。感应电流所产生的磁场一定是阻碍引起这个感应电流变化的那个磁通量的变化。
电磁感应主要应用 于动圈式话筒、磁带录音机、汽车速度表、电动机、变压器等。
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