磁铁相互吸引或排斥的原因

两个磁铁放在一起,如果是N极和S极靠近,那么这两个磁铁就会相互吸引,如果是N极和N极或者是S极和S极靠近两个磁铁就会相互排斥,同极靠近为什么会相互排斥而异极靠近又会相互吸引呢?

上百度搜索,磁铁同极为什么会相互排斥,而异极相互吸引呢?你会发现都会把磁铁的相互排斥和相互吸引当成理所当然的事,都不能给出让人满意的解答。我也是很想知道为什么,经过多年的思考,得出我以下的解答,不知你是否会赞同!

磁铁的磁场是由电流产生的。通电线圈可以产生磁场,我们使用的条型磁铁的磁场也是磁铁里面微小的环形电流产生。两根导线通上电流后会发生相互排斥或者相互吸引的现象,本质上就是两根导线里面的电流在磁场中的作用力,也可以说是运动电荷在磁场中受到的电磁力。

两个磁铁相互吸引或者相互排斥的本质就是电荷在磁场中运动产生的力,这个力的方向决定了两磁铁是相互吸引或者相互排斥。如果力的方向是相向的,那么这两个磁铁是相互吸引,如果力的方向是反向的,那么这两个磁铁就是相互排斥的。

下面详细分析两磁铁相互吸引的原因:

下图是两个异极靠近的磁铁,两磁铁相互吸引。

(图一)

为了更好理解磁铁的相互吸引的原因,我们把这两个磁铁换成通电的螺线管。如下图:

(图二)

(图三)

其实,上图中的磁感应线是不存在的,只是为了人们更好的了解磁场而想象出来的线。两个通电螺线管相互吸引,左边的螺线管受到右边的螺线管吸引,右边的螺线管受到左边的螺线管吸引。现在只分析右边螺线管受到左边螺线管吸引的情况。为了好分析理解,把右边螺线管的磁感应线擦除,只留下左边螺线管磁感应线,并且把左边螺线管的磁感应线扩展到右边螺线管。如下图:

(图四)

现在从右边的螺线管线圈的右边往左边看,假如有磁感应线,磁感应线分布情况,如下图:(注意下图的磁感应线是均匀的,只是图画得不标准而已,目的是为了看清磁感应线的方向)

(图五)

在(图四)里,可以知道从右边螺线管看进去,螺线管的电流方向是顺时针的。看下图:

(图六)

分析上图(图六)线圈的受力,用左手定则,磁感线线穿过掌心,四指指向电流的方向,母指就是线圈的受力方向,它是指向纸里面的,也就是指向屏幕里面,从(图四)来看,就是指向左边。右边螺线管的每个线圈的受力都是指向左边的,也就是指向左边的螺线管,对整个右边的螺线管来说,螺线管就有一个力的作用,这个力是在左边螺线管磁场里,整个螺线管受到的安培力,并且指向左边的螺旋管,如果我们拿着右边那个螺线管,就好像受到了左边螺线管的吸引力。

同理,可以分析左边螺线管在右边螺线管的磁场范围里的受力情况,同样可以得到左边螺线管有一个指向右边的力。这个力让人感觉到就是右边螺线管的吸引力。

总结一下:两个螺线管相互吸引的本质就是螺线管里的电流受到的安培力,这个安培力的方向指向另一个螺线管,使我们感觉到另外一个螺线管的吸引!这就是磁铁相互吸引的原因。

两个磁铁相互排斥的分析原理是一样的!

下面把上面(图四)右边螺线管的电流方向改变一下,电流由螺线管的左线流入。由右手定则,可以知道两个螺线管是相互排斥的。看下图:

(图七)

为什么会相互排斥呢?

注意看上图(图七),用上面分析方法分析,从右边螺线管的右端往左边看进去,螺线管的电流方向是逆时针方向

(图八)

根据左手定则,在上图(图八)中线圈受力方向是向屏幕外面的,而对(图七)来说,右边的螺线管的受力方向是向右的。这就让人感觉到是左边的螺线管给了一个排斥的推力。

同理,左边的螺线管所受的力的方向是向左的,同样给人的感觉就好像是右边的螺线管给的一个排斥的推力,所以就感觉到两螺旋管之间是相互排斥的。这就是两磁铁相互排斥的原因。

综上所述,通电螺线管之间的相互吸引或者相互排斥的原因,就是通电螺线管受到的安培力。两个螺线管电流方向相同,等同于两螺线管n极与s靠近,安培力方向是相向的,两螺线管相互吸引。两个螺线管电流方向相反,等同于两螺线管是n极与n极,或者是s极与s极相靠近,安培力方向是反向的,两螺线管相互排斥。

上面的分析是把每个磁铁的磁场分立出来,然后是另外一个的螺线管电流在磁场中受力,力的方向让我们感觉到磁铁的吸引与排斥。这是比较难以接受的方法,因为这等于说磁场与磁场是不发生作用的,磁铁的相互吸引或者相互排斥,不是通过磁场作用的,而是通过运动电荷在磁场中受力体现出来,磁场的存在,是以运动电荷能在磁场发生作用体现出来。没有电荷,磁场也就失去了存在意义!

所有的磁铁的磁场都是电流产生的,螺线管是通电电流,而那些天然的磁铁的磁场也是由磁铁里面的分子电流产生的。可以等效为螺线管,所以磁铁相互吸引和排斥的本质就是安培力!接受了磁铁的相互吸引和排斥是安培力,就等于接受了磁场与磁场是不发生作用的!你以为呢?



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