一塊永磁鐵對外做功,磁鐵本身有沒有能量損失?

在馬路上玩手電


首先,我要強調一點,現在同學們接觸到的電磁理論,以本科生的水平而言,大部分集中在一百四十多年前的理論;而高中生水平的同學,則是將一百四十多年前的理論再簡單化粗暴化精簡的結果。

所以,才有無數用磁鐵去製造永動機的“天才”想法誕生嘛。還是教育惹的禍。

磁性的簡單解釋

我們簡單粗暴的將原子的模型理解為,原子是由原子核和圍繞原子核的電子組成。

每個電子的繞圈運動會使得物質的單個原子產生各自的磁場。而物質層面的磁性,是由每個原子表現出來的磁場疊加而成。

一般的物質由於電子磁場排列的雜亂無章,所以將相互抵消,對外無法表現出磁性。而磁性物體,例如鐵,則由於其原子排列的規律性特殊,使得電子磁場可以疊加,而表現出物質宏觀磁性。

永磁體或者磁鐵間的吸引作用形式

把一塊鐵放在永磁磁鐵附近,鐵就會被磁化,然後形成磁矩。宏觀的表現就是,鐵就會吸引過去。

這個過程中,原來的鐵產生了動能,這樣當然是——做功。按照題主的講法,這是磁力在做功!

換個學術點多講法,磁矩在不均勻磁場中受力,做功。

磁鐵的能量會損失嗎?

我們也儘量簡化模型來講吧。

磁性物質具備磁力,是物質本身的一種屬性。我們可以把磁力看做一種場,而且是一個保守力場——磁力場。本質上,整個系統中,沒有能量的傳遞,只是將受力物體的能量存在形式進行了轉換,將被吸引鐵塊的動能,轉化為了它自身的磁勢能。沒有能量的傳遞,當然就沒有能量損失一說了。

好吧,我知道同學們理解會比較迷惘,那麼,換一個說法——地球和一個蘋果!

引力是地球自身的屬性,它是由地球質量決定的。現在高處有一個懸空的蘋果,蘋果當然會被地球吸引,做自由落體下落,那麼,地球也是對蘋果做了功!你會覺得地球損失了能量嗎?

地球的引力作用不會減少地球的引力。

磁體的磁力作用,也不會減少磁體的磁力。

結語

如果還需要更詳細深入,那麼我們將進入量子論,我看還是結束算了!


貓先生內涵科普


物質由原子組成,原子由原子核與核外電子組成,原子核有質子和中子組成。質子帶有和電子相等數量但電性相反的電荷。最外層的核外電子以“電子雲”的形式在核外高速旋轉。有時會脫離原子核的束縛,形成自由電子。

先說永磁體的磁性來源。研究物理我們常常要用到物理模型。我們知道通電的螺線管具有和永磁體相同性質的磁性,這是由於組成螺線管中導線中的自由電子“環形”運動的結果。我們把螺線管模型化,一個電子的環形運動和多個電子的環形運動的效果是等效的,只是磁性大小有不同而已。因此一個電子環形運動產生了一個微小的具有N、S極的“條形磁鐵”,本人給它起個名字,叫“磁分子”,螺線管的磁極(磁場)就是由很多的“磁分子”的磁極(磁場)疊加而成的。

電和磁本是一家人,本質都是電荷運動的結果。組成永磁體的磁性材料,原子核外的電子不僅有繞核旋轉的運動,還有自旋運動、振動、擺動。忽略振動、擺動產生的磁性,根據量子力學中的泡利不相容原則,成對的電子自旋方向相反,“磁分子”產生的磁性或其他力學特性會相互抵消,電子數目有偶數和奇數之分,由於奇數不能相互抵消,對外就會顯示磁性或其它特性。電子繞核旋轉或者自旋,也會產生“磁分子”,許多“磁分子”疊加後的效果就會產生有磁性或無磁性。如果所有的“磁分子”指向一致,磁性就會大大的增強,這就是磁化。對於永磁體,由於“磁分子”排列整齊和規則,磁性較強,如果“磁分子”排列被打亂,磁性就減弱或消失,這就是去磁(加熱、摔摜、電流消磁等)。

知道磁性的來源,實際上就是知道能量的來源。大自然存在四種力,它們分別是:強相互作用力,電磁力,弱力,以及引力。不管是什麼性質的力,都存在場或輻射波。如引力場、電磁場、重力場,處於場中的物體有勢能或者動能,例如:在重力場中,物體可以有重力勢能或者動能。電磁場中的物體有電勢能或動能。輻射波,可以是引力波,也可以是電磁波。場和輻射波都是能量的一種載體,是它賦予電子的動能和勢能。原子內的場和輻射波歸根結底是來自於原子核。能量守恆定律告訴我們,能量不可能無緣無故的產生,也不可能無緣無故的消失。強大的核力使原子核內儲存有驚人的核能。除了不穩定物質的原子核易產生衰變並向外輻射核能外,大部分物質的原子核是比較穩定的。易衰變的原子核有一個半衰期,穩定的原子核也不是不“衰變”,而是一個緩慢輻射電磁波或引力波的過程,因為核能巨大,輻射的過程就慢長。

所以,組成永磁體物質的原子核輻射能量,使電子獲得能量,永磁體獲得磁性 。磁場傳遞磁極間的作用力推動物體做功,使磁場能轉化為機械能等其他形式的能。功是能的度量,做功的過程就是能的轉化過程,物體做了多少功,必然有多少能發生了轉化,這個能只可能是來自於原子核內。換句話說,肯定是消耗了其它形式的能,說磁場能或電子的動能和勢能或核能或輻射波(波也是能量的載體),都沒有大錯誤。

說明:為了語言的通俗化,有些專用名詞被“改頭換面”了。爭取做到“無障礙”閱讀。謝謝你的閱讀。


理性科普者


應該不會,這是科學研究領域。對這些不太熟悉人,很難肯定回答。但是可以作一些探討,來增加一些興趣。

通常我們使用剃鬚刀裡面就有一個直流小電機。它內部左右面有兩塊異級小磁鐵。中間是一個花瓣狀轉子,每個鐵的花瓣上饒上相同數量方向的線圈。線圈分成正負兩級與電刷接觸。

通上直流電就可以旋轉了,假如說磁鐵有能量損失,那麼這兩塊小磁鐵也用不了多長時間,就無法使用了。但是我們日常所用剃鬚刀,十年以上都可以工作。

通過以上分析,應該沒有能量損失!




王真陽


作一個小小的簡單試驗,把一塊磁鐵放在桌面上,然後在附近放一枚鐵釘,鐵釘馬上就會被磁鐵牢牢吸住。而放上其它的金屬,如金,銀,銅,鋁等金屬物體則會在原地方紋絲不動。這個小試驗表明,只有具備鐵磁性的兩個金屬才能相互吸引。

被人們叫做“吸鐵石"的磁鐵,為什麼會產生吸引力?因為磁鐵的成份是由鐵,鎳,鈷等原子組成,這些原子內部結構的特殊性,使其本身具有磁矩。而由磁鐵產生的磁場,具有吸引鐵磁性金屬的特性。所以磁鐵只能對鐵,鎳,鈷少數金屬產生相互吸引力。而對大多數金屬則不會產生吸引。也就是說磁鐵吸引鐵等金屬是相互產生吸引力,因而也沒有能量損耗一說。並且磁力本身就不是能量。通常機械加工用的電磁吸盤,只有通上電能才會產生吸引,而一旦斷電,則磁力消失。


山水1320


磁鐵吸附另一個金屬物體,物理上應該是靜態磁共振原理,對磁能量的消耗是有時間為條件的。用靜態磁共振原理做一個永動的人體翻跟頭運動擺設小物件,突然在某一天運動的速度變慢了,或是停止了擺動。這就是磁能量的消耗,消耗的原因是磁感應將乙方金屬物體磁化,不再做運動功率了。要維持磁能量的傳輸永動狀態,需要電磁做補充增加磁能量,電池老化須更換新電池,永動人會繼續翻跟頭。


自然風161212381


而這種礦石它能聚集南北自然能於一身。自然能來源於地球的南北極。太陽能,風能,水能不能與之相比。因為磁是永恆不間斷的。


羅國希1


永久磁體的能量沒有損失。磁體表現出來的能量不是磁體本身的能量,磁體的特殊結構(查找陳晨7201主頁)使磁體外界能量的靜態平衡被打破而表現出來的能量運動形式。


分享到:


相關文章: