磁鐵和彈簧的原理本質(zhì)上是一樣的,都是電磁力的作用結果。只不過(guò)彈簧的彈性力是由原子核對電子云的吸力、電子云對電子云的斥力實(shí)現的;磁鐵的磁性則是電子云中電子運動(dòng)時(shí)的磁矩產(chǎn)生的。
當彈簧張弛、磁鐵未被磁化時(shí),系統內各原子、分子狀態(tài)處于總體平衡狀態(tài),對外不顯作用力效果。但牽拉或者施加外部磁場(chǎng)后,將使得彈簧、磁鐵的內部結構發(fā)生變化。彈簧通過(guò)電子云緊密交疊儲備彈性勢能,磁鐵通過(guò)磁矩偏向儲備磁性勢能。在外部磁場(chǎng)、拉力撤除后,重疊的電子云、整理后的磁矩將會(huì )逐漸釋放。
對外表現就是物體形狀漸漸伸展、復原;磁鐵則能夠長(cháng)時(shí)間表現出磁性。
然而不論是彈性形變,還是磁性磁力,都會(huì )有最終耗盡的一天。離開(kāi)外力、磁場(chǎng)的持續能源補充,磁鐵、彈簧,都會(huì )在一定時(shí)間后釋放完自身儲備的勢能,恢復到環(huán)境作用下的常態(tài)。
磁力、彈力,來(lái)源都是外部施加的作用力。只不過(guò)磁力和彈力相比,是一種能夠更長(cháng)期釋放的低強度作用力。天然磁鐵,在地球磁場(chǎng)上千萬(wàn)年的持續磁化下顯現出的磁性,其磁性明顯小于人工制成的電磁磁化磁鐵。只有依靠電磁磁化時(shí)施加的高強度磁場(chǎng)才能制成磁力強大的人工磁鐵,才在較長(cháng)時(shí)間內維持較強的磁性。但同等能量輸入下,彈力能夠在數秒的時(shí)間內將數十公斤的物體拋出近百米,而磁力只能牽引數克物體行進(jìn)幾厘米。
即使磁鐵可以長(cháng)期釋放能量,甚至長(cháng)到人們會(huì )誤認為他能永遠維持下去。但事實(shí)上,磁鐵依然是有使用壽命的。即使是人工磁鐵,在磁化后5-10年磁性就會(huì )發(fā)生明顯的衰減效果,如果磁鐵被頻繁用于磁化其他物體,其使用壽命還會(huì )進(jìn)一步削減。最終,磁鐵將恢復到地磁作用下能夠維持的最低磁性。
磁力并非取之不盡用之不竭的能源。
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