生活中的磁鐵只吸鐵,為什麼地球的萬有引力什麼東西都能吸?

秦川農家


生活中磁鐵只吸鐵,而地球萬有引力之所以什麼都能吸,是由於二者的物理機制不同!

磁鐵只吸引鐵,是因為磁鐵建立的磁場只能對鐵磁性物質直接作用!其他順磁性、抗磁性介質,雖然可能被磁鐵磁化,但是不可能產生持續存在的磁場。因此,無法被磁鐵所吸引。而鐵裡面由磁疇構成,而磁疇一旦被磁化,即使外磁場撤去,也可以產生剩餘磁性,因此自然任何時候都能和磁鐵相互作用!

而地球萬有引力之所以被稱為萬有引力就是因為它不需要條件,在任何時候都可以對所有物質起作用!本質就是隻要你有質量,就能夠產生萬有引力,也能被其他物體的萬有引力所吸引。

可見磁場力和萬有引力二者還是有非常大的差別!正是這些差別造成了前者只能對鐵作用,而後者則可以對所有物體有力的作用!


地震博士


簡單來說,這與兩種力的作用機理有關。

首先,磁鐵不只是吸鐵,還能吸引鈷和鎳等鐵磁性金屬。不過,能被磁鐵吸引的金屬確實很少。之所以磁鐵會選擇性吸收某些金屬,這與金屬的原子結構有關。

原子核及其外圍電子的自旋、以及電子在軌運動都存在磁矩,原子中的各種磁矩的矢量和就是原子的淨磁矩,或稱原子磁矩。如果原子中的各種磁矩大致取向是一致的,即原子磁矩的有序度很高,那麼,由此會產生很強的磁場,這種物質即為磁鐵。

諸如鐵、鈷和鎳等金屬,它們的磁矩不會完全抵消掉,存在一定的淨磁矩。於是,這些金屬會在原磁鐵產生的磁場中會被磁化成磁鐵,它們就會通過電磁力與原磁鐵互相吸引。而其他的金屬原子磁矩幾乎完全抵消掉,所以它們不會被磁化,這樣也就不會被磁鐵吸引。

而引力則不同,牛頓的萬有引力定律表明,只要物體具有質量,哪怕是微小的細菌和病毒,都會受到地球引力的吸引。

如果從愛因斯坦的引力理論,即廣義相對論的角度來看,有質量的物體能夠壓彎空間,身處其中的任何東西都會沿著被彎曲的空間運動,於是表現出了引力作用。

最後,需要說明的是,電磁力作用也是非常廣泛的。如果把磁鐵和其他無法被磁鐵吸引的金屬放在一起,它們之間其實也存在電磁力作用,只是比較微弱罷了,但要比它們之間的引力作用更強。在四大基本自然力中,引力的相對強度最弱,只有電磁力的一萬億億億億分之一(即1除以10的36次方)。


火星一號


萬有引力和電磁力是這個世界兩種不同的力,因此他們表現得就不一樣。

我們這個題目觸及了這個世界最核心的東西,就是四種基本力。就是萬有引力、電磁相互作用力、弱相互作用力、強相互作用力。著四種基本力是世界的根本,天上地下萬事萬物都是這四種基本力在作怪,才有了我們看到的一切。

世界最尖端的物理科學家都在研究這四種基本力,通過量子場論,試圖把他們統一起來,從而對世界認識提升一個層次,使人類文明得到一次大的飛躍。

所以這是一個十分高大上的問題,這個問題雖然不是研究統一場論,但至少涉及到四大基本力的兩個大力,一是萬有引力,二是電磁相互作用力。

磁鐵就是電磁力的表現。天然磁石又沒有電,怎麼會是電磁力呢?電在那裡?

現代理論認為,磁力就是電磁力。所有物質都由分子組成,分子又由原子組成,原子中的電子運動,會形成一個環形電流,叫分子電流。由於分子電流的存在,每一個分子就相當於一個小磁體,這就是電磁力的來源。

但大多數物質電子運動方向各不相同,雜亂無章,這樣磁效應就會相互抵消,就顯示不出磁性。在我們地球有一部分物質,比如鐵、鈷、鎳,氧化鐵等物質,其原子的電子自旋可以在小範圍內自發有序起來,從而在內部形成一個自發的電流磁化區,這種自發磁化區就叫磁疇。

這類物質被地球本身帶有的磁場磁化後,內部磁疇就整整齊齊,方向一致的排列起來,所形成的電流磁場就不會相互抵消,而且一旦磁化就恨難消失,就成為了永久磁鐵。

電磁相互作用力也作用於各種物質,但對於有磁矩的物質會磁化,才顯示出比較明顯的吸引力,比如上述鐵、鎳、鈷等。對於那些沒有磁矩的物質,由於其內部電磁力相互抵消了,就很難覺察出來,如果用精密儀器測量也能夠感知到。


電磁力很強作用也很遠,強力方面僅次於強相互作用力,作用距離僅次於引力。

我們天天接受到的陽光,就是太陽發出的電磁輻射,經過1.5億公里傳到我們這裡,轉化為光和熱,被人類利用。而電力就是人類認識了磁力和磁場的規律,通過電磁感應得到的。

而萬有引力作用距離理論上無限遠。2015年,一對13億光年遠兩個黑洞合併引力波導致的時空漣漪傳到了地球,這個力極其微弱,只是把檢測儀器LIGO的4公里臂長移動了一個質子直徑的萬分之一,還是被我們科學家檢測到了。

所以萬有引力是最長程的力,又是最弱的力。小質量物體根本就看不出來,比如放在桌子上的兩個物品,不會被吸引到一起去,兩個人面對面說話,也不會吸引到一起(除非愛情哈)。

這是弱力的特點,物體與物體之間並不是沒有引力,而是太微弱了,所以很難觀測出來,當然用精密儀器也能夠觀測到。著名的扭秤試驗就是通過一系列的槓桿精密測量到兩個金屬球的引力,從而證明萬有引力的。卡文迪許利用扭秤試驗測出了引力常數,從而為人類打開了一扇通往自然規律天國的大門。

但對於大質量天體,引力的作用就非常明顯了。比如我們地球,所有的物質都被它吸引在地表,要想掙脫則需要速度,第一宇宙速度為每秒7.9公里,達到後只能圍繞著地球軌道旋轉,掉不下來;第二宇宙速度才是脫離速度,每秒11.2公里,達到這個速度就可以掙脫地球的引力,飛往遠方。

太陽的引力就更大了,八大行星和拉七雜八的衛星、矮行星、小行星、彗星乃至塵埃都圍著它轉,光線經過太陽附近也被引力拉彎曲了,證明了愛因斯坦廣義相對論時空彎曲理論的無比正確。

這就是兩種基本力的不同,這兩種力都是自然界中最重要的力,也是最被人們熟知明顯的力。

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時空通訊


我們知道世界萬物都是由原子構成的。

原子中包含核外電子,核外電子會自旋,其自旋為1/2。這樣一來,電子的自轉就會產生磁矩。

電子自旋產生的磁矩是磁性誕生的根本原因。

那為什麼生活中大部分物質不會表現出磁性呢?

這是因為每個核外電子都會產生不同方向的磁矩。構成物質的原子並不一樣,它們的磁矩有各個不同的狀態,大部分時候,物質電子產生的磁矩會被雜亂排列的電子產生雜亂的磁矩抵消掉。


用方向表述磁矩不太恰當,但是為了通俗不妨礙的。假如組成一個物體內共有10億個電子,其中五億個電子的磁矩為上,其餘五億個電子磁矩就為下。它們的磁矩方向就會抵消中和掉,導致物質總體不呈現磁性。

但是還有一種物質其電子整體比較整齊,不會因為混亂而抵消彼此的磁性。這時候這個物體就表現出來磁性,這就是磁鐵。

磁鐵會吸引帶磁性的物體。而鐵、鈷、鎳物質中的磁矩不會像其他物質那樣完全中和掉,那麼它們就會呈現出不為零的淨磁矩。所以磁鐵就會和這些有淨磁矩的物質發生磁力作用,也就是相互吸引。

在生活中,有淨磁矩的物質並不多。所以磁鐵只會吸引少數有淨磁矩的金屬。

而引力是自然界四種基本作用力中作用範圍最廣,也是作用力最小的力。

只要是有質量的物質必然就會參與萬有引力,包括看不見摸不著的暗物質。

引力和磁力是不同性質的力。一個只作用呈現出淨磁矩的物質,而另一個作用所有物質。

當然,相同距離中,引力的作用強度遠小於磁力。

這樣就是魚和熊掌不可兼得的道理。作用範圍廣的引力,其強度就小。作用範圍小的磁力,其強度就大。


科學認識論


我們把磁鐵扔到空中磁鐵會落回地面,這就是地球對磁鐵的吸引力。

把一塊石頭扔到空中石頭也會落下來,落到地面。地球對石頭也同樣有吸引力。

那麼我們用磁鐵去吸引石頭卻吸不起來,我們看到磁鐵對石頭沒有吸引力。是這樣樣的嗎?是這樣的,磁鐵吸不起來石頭,千真萬確。

磁鐵能夠磁化鐵,鎳,鋼,等物質,卻不能磁化木頭,石頭,等物質。也磁化不了銅,鋁,錫,鉛,等物質。這就懷疑了,除了磁鐵以外,其它的物質有磁性嗎?

我們在用磁鐵吸引地上的石頭,發現石頭無動於衷的躺在原地,無論磁鐵的吸引力多麼大就是吸不起來。那麼磁鐵的吸引力不及地球的吸引力,放一塊鐵在地上用磁鐵吸引,很快就吸引上來了。磁鐵的吸引力還是大過地球的吸引力。兩者想一想糊塗了。

百思不解呀!

翻開物理書籍,學習一下,發現原來各種物質的原子中的電子量不同,有的多,有的少,有的緊密的圍繞著原子核,有的離開原子核很遠,有的有許多的自由電子,有的順時針方向,有的逆時針方向,而產生的電場有正的也有負的,磁場的NS極也不同方向。有的電子活躍,有的被原子核死死的控制。

原來在微觀世界有這麼大的區別。

這麼多的物質同時被地球中心的磁場磁化,地球上還有沒有比地球磁場強度強的物質呢?沒有。

那麼相同的電子量的鐵互相之間磁化後就能夠吸引,這就是鐵。

鐵的磁力線密度比地球磁場單位面積的磁力線密度要密,而且鐵的電子密度,和圍繞著原子核運動的方向一致,產生的磁場也一致,也就是磁化的方向一致,這樣鐵很容易磁化,磁化後就能夠吸引鐵了,同時也能夠吸引近似性質的物質。

鐵的性質就是磁化後能夠保持磁化狀態,而其它的物質就不能保持。

那麼其它的物質不能磁化,為什麼地球能夠吸引它們呢?物質在不斷的運動,無形的能與量,是物質的不平衡性造成,在物質的內部,無數的原子核在吸引著電子,而獲得電子的原子帶負電荷,而失去了電子的原子帶正電荷,同時產生磁場和磁力,在無數原子組成的物質中出現NS磁極,而被地球中心強大的磁力吸引成為一體。

地球強大的磁場每一根磁力線都會穿過這些物質的內部,產生的電場和磁場使它們磁化而被地球中心強力的吸引住,而磁鐵是無力的穿過這些物質的內部的,無法磁化它們,除了鐵以外的物質的。

地球的磁場是多樣化的複雜的,裡面有很多的原理正在揭開,地球上所有的物質都具有磁力,而被地球磁化後,它們的磁化方向是向下,向著地球的中心。其它方向磁力微弱。

磁鐵能夠保持磁化狀態,磁力線密度高,能夠在地面上吸引同性質的鐵,單位面積比地球磁力強。


寶樹白石34222787


回答這個問題首先要搞懂“磁鐵”與“萬有引力”各自的特徵。



為什麼磁鐵只能吸鐵?

因為磁鐵只有鐵,鈷,鎳等元素構成,它的原子內部結構較為特殊,本身就具備了磁矩,它分為“永久磁鐵”和“軟磁鐵”兩大類。它具有磁場,能吸住鐵,鈷,鎳等金屬。它屬於電磁學,也是天然的磁鐵礦,古中國人發現這種“石頭”不僅能吸住鐵塊,而且有定向作用,於是發明了指南針。


像鋁或碳等非元素是無法被磁鐵吸住的,更不能構成磁鐵。但是為什麼能被地球吸附?

為什麼地球的萬有引力什麼都能吸?

萬有引力的提出者是偉大的物理學家牛頓,他沿著離心力-向心力-重力-萬有引力的順序演化而來的,經過長達20年的研究,在1685年正式提出。


“萬有引力”是說只要是有質量的物體都有一種相互吸引的作用力,而且這種引力在宇宙萬物中普遍存在。它的公式是:F=G·M1M2/r²。而且引力的大小為物體質量的乘積成正比。

所以磁鐵怎麼跟大質量的地球比呢?地球能吸住萬物靠的可不是磁力,而是大質量天體上的“萬有引力”。


弄潮科學


答:電磁力和萬有引力是兩種不同性質的力,註定了作用對象不同。


在物理學中,一切“力”都可以歸為四大相互作用,在我們生活中遇到的所有真實的“力”,除了重力外,本質上都是電磁相互作用,比如摩擦力、拉力、彈力、壓力等等。


電磁力

磁力本質上也是電磁相互作用,可以用麥克斯韋方程組描述,之所以磁鐵能夠吸引鐵、鈷、鎳等金屬,是因為這些物質屬於鐵磁性物質。

原理:

(1)我們知道,常見物質幾乎都由原子組成;

(2)核外電子繞著原子核運動,於是運動電荷產生磁場,有些物質就會出現單個原子淨磁矩不為零的情況;

(3)一般情況下,物質內部磁矩排列不規律,導致物質整體的磁矩為零;

(4)但是對於鐵磁性物質,相鄰原子之間會發生相互作用,然後許多相鄰原子組成“磁疇”,每個磁疇從幾微米到幾毫米不等,就如一個一個的小磁針;

(5)這些大大小小的磁疇,在無外力作用下方向隨機,整體不顯磁性;一旦有外部磁場存在,這些磁疇就好像受到命令一般,磁矩偏向於同一方向,然後整體顯磁性,被磁鐵吸引;

(6)當外部磁場撤除後,部分磁疇的磁矩方向有可能無法還原,於是整體顯現出微弱的磁性,於是我們說鐵被磁化了;

(7)當鐵磁性物質被加熱後,分子的熱運動變得劇烈,當熱運動的動能大於相鄰原子間的作用能時,鐵磁性物質就會轉變為順磁性物質,此時對外部磁場的反應弱,表現為不再被磁鐵吸引,這個臨界溫度稱之為“居里點”;

比如家裡電飯鍋的底部,就有一塊鐵磁性物質,居里點一般為103℃,當鍋裡的水燒乾後,鍋內溫度上升到103℃,該物質不再被電磁鐵吸引產生動作,從而斷開加熱電源。


萬有引力

在經典力學中,萬有引力的大小,取決於物質的距離和質量,就是大名鼎鼎的萬有引力定律,也說明有質量的物質都會產生引力。


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艾伯史密斯


要回答這個問題,首先得搞明白兩者之間的區別,在物理界,所有的物質之間的作用被劃分為四種,分別是:強相互作用,弱相互作用,電磁相互作用,和引力相互作用!


下面這張圖清楚的介紹了四種基本作用的之間的關係,從圖中我們可以看出,電磁作用和引力作用雖然都是物體之間的相互吸引,但區別還是很大的,從相對強度上說,二者就相差了幾十個數量級,而參與相互作用的基本粒子也不相同,引力靠的是引力子,而電磁作用靠的是光子和強子!
所以說,由於相互作用的機理不同,磁鐵只能吸引鐵等一些特殊的金屬,而萬有引力則存在於所有有質量的物體之間,這也是地球能夠吸引其上面的所有物體!


體壇大蜀暑


簡單說,磁鐵產生的電磁力與萬有引力是兩種完全不同的力,產生的效果當然不同,也沒有可比性!

下面儘量用通俗易懂的白話簡單解釋。

磁鐵為什麼會產生電磁力?我們都知道原子結構的外面是電子,電子的自旋產生磁矩,通常情況下,一般物體的磁矩方向雜亂無章,這樣綜合起來就不會有淨磁矩,也可以理解為磁矩為零。

不過磁鐵的磁矩排列就比較特殊,方向性更好,顯得不那麼雜亂無章,這時候就會產生電磁力,吸引帶走磁性的物體,比如鐵,鈷,鎳等,這三種物體的磁矩不像其他物體那樣被中和掉!

而萬有引力是一種完全不同的力,準確來說並不是一種力,而是時空的扭曲,造成了我們感受到的萬有引力,物體只是沿著被扭曲的空間運動,而萬事萬物都可以對時空造成扭曲作用。

同時萬有引力是宇宙四種基本作用力中最微弱的力,現實生活中我們都能體驗到這一點,地球這麼大質量的天體產生的引力也是相當微弱的(相對),比如你能輕鬆把一塊石頭扔向天空,想要在微觀世界對抗強核力和弱核力是非常困難的!

不過萬有引力的作用範圍更大,理論上可以延伸到無限遠,而其他三種自然力作用範圍就很有限了,忒別是強核力和弱核力,只有在微觀層面才起作用!


宇宙探索


這兩種吸引力本質上是完全不同的力。

磁鐵的吸引力是磁力,本質原理尚不明確。磁鐵的成分是鐵、鈷、鎳等原子(構成的特殊金屬合金),其內部特殊構造使其具有磁矩,可以產生磁場。分為永久性磁鐵(源自天然礦石)和非永久性磁鐵(電磁鐵)。被吸引的是具有鐵磁性的物質,如鐵、鈷、鎳金屬(單質或一般合金)

地球的吸引不是磁力吸引,而是萬有引力。任何物質都具有萬有引力,本質上是物質處於時空中,扭曲了時空引起的。地球萬有引力大小和地球質量、被吸引物體質量呈正比,和二者間距離的平方成反比。即F=GMm÷(r²),M,m是兩個物體各自的質量,r是二者間距離,G是萬有引力常數。

綜上,磁鐵磁力吸引只包括鐵鈷鎳金屬和一般合金,地球吸引是

萬有引力包括所有物質。當然,磁鐵是物質,他也具有萬有引力。


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