一、磁鐵│強力磁鐵│永久磁鐵原理解說:

一、磁鐵│強力磁鐵│永久磁鐵原理解說 磁性及磁鐵

(一)磁鐵│強力磁鐵│永久磁鐵原理解說 磁性與磁鐵的定義:

1.磁鐵│強力磁鐵│永久磁鐵原理解說 磁性:具有能夠吸引磁性物質的性質,稱為磁性。

2.磁性物質:能夠被磁鐵吸引;且經過磁化後可以成為磁鐵的物質,稱為:磁性物質,包括:鐵、鈷、鎳、氧化鐵粉及其合金等物質。

3.磁鐵:凡具有磁性的物質皆可稱為磁鐵,但磁鐵不一定是鐵金屬製成。

4.只有磁鐵才具有磁性,磁性物質不一定具有磁性

5.不能被磁鐵吸引的物質有:非金屬大部份的金屬鐵、鈷、鎳等除外)。

6.人類自古即有使用天然磁石來指示方向的記載,中國三大發明之一即為「指南針」,至今仍為航空及航海的重要儀器。

(二)磁鐵│強力磁鐵│永久磁鐵原理解說 磁性的成因:

1.磁鐵具有磁性,但磁性形成的原因是什麼?科學界確實有許多理論,但較為大家採信的是磁鐵原子的理論。(如圖一所示)

2.只有少數物質含有磁鐵原子,這些物質稱為磁性物質,因為有了這些磁鐵原子,磁性物質才能具有磁性,或者可以被磁化成磁鐵。

3.當磁鐵原子排列整齊的時候;才能表現出磁性而成為磁鐵,若磁鐵原子呈現紊亂無序的排列,則無法表現出磁性,此時只能稱為:磁性物質。

二、磁鐵│強力磁鐵│永久磁鐵原理解說 磁極與磁性

(一)何謂磁極?

1.磁鐵的磁極:當一塊自由旋轉的磁鐵靜止時,因受地球磁場的影響,會指向南北方向,指向地球北方的一端稱為,指向地球南方的一端稱為

2.折斷的磁鐵會由斷處產生新的磁極,且每一小塊磁鐵皆有N、S兩個磁極。(如圖二所示)

3.N、S磁極必同時存在一塊磁鐵上,無法單獨存在,此特點與靜電荷不同。(正、負電荷可以單獨存在

4.一塊磁鐵的兩極磁性最強,磁鐵的中央則是磁性最弱的部分。

5.兩塊磁鐵的同名極相對時會相互排斥;異名極相對時則會相互吸引。

6.磁化:靠近磁鐵的磁性物質會受磁場感應而產生磁性,並於磁性物質的兩端產生N、S兩極,此種現象稱為磁化。

7.取一根鐵釘吸附在一塊磁鐵上(如圖三):則釘鐵與磁鐵相接的一端會磁化成N極,距離磁鐵較遠的一端則磁化成S極,此時小鐵釘會因磁化而變成另一根磁鐵。

(二)磁鐵│強力磁鐵│永久磁鐵原理解說 保持磁性的方法:

1.數個磁鐵共同放置時,以異名極相對排列較能使磁性保持永久。(如圖四)

2.吸附一鐵片的保存方法,此法效果更佳:(如圖五)

3.要使磁鐵的磁性保存長久的方法有下列幾項原則:

(1)避免存放於高溫的環境中,最好能保存於低溫環境中。因為磁性物質內的磁鐵原子在高溫下會劇烈震動,易導致原子排列紊亂而失去磁性。

(2)避免磁鐵撞擊頻繁或劇烈震動,因為磁鐵原子在劇烈震動或碰撞時,易導致原子排列次序紊亂而失去磁性。

(3)避免將磁鐵置於變壓器、喇叭或高壓電的附近。變壓器、喇叭…等,運用電流磁效應的電器在使用時會產生磁場,並擾亂磁鐵內的原子排列,容易導致磁鐵失去磁性。

二、磁場:

(一)磁鐵│強力磁鐵│永久磁鐵原理解說 超距力的特性:

1.超距力的特性:不需接觸就有力的作用,這種隔著一段距離就能對另一物體產生作用力的現象,事實上就是「場」的表現。

2.所有超距力(包含磁力、靜電力和萬有引力)在空間中一定的範圍都會建立「」,分別稱為:磁場、電場、重力場,而這種力場在平時是觀察不到的,只有物質進入「」的範圍內時方可顯現出來。

3.磁場:磁鐵在空間中建立的磁力所能達到的範圍,任何進入此一範圍的磁性物質皆會受到磁力的作用,這個磁力的範圍稱為磁場

(二)磁鐵│強力磁鐵│永久磁鐵原理解說 磁場的特性:

1.磁場是有方向性的物理量,其方向是以磁場中的小磁針N所受磁力的方向,即為磁場方向

2.磁場沒有明顯的界限,因為磁性物質與磁鐵之間,會隨著距離的增加而磁力逐漸遞減。

3.磁性物質受到磁鐵的磁力大小與兩者的距離平方成反比關係。

4.磁場可以穿透任何物質而不會被阻檔,無論金屬或非金屬。

5.取一塊塑膠墊板和一塊鐵板,在板上方分別放置一個磁鐵;而下方則放置一根小鐵釘,結果小鐵釘仍會被吸引。(如圖一所示):

三、磁鐵│強力磁鐵│永久磁鐵原理解說 磁力線:

1.磁力線是用來表示磁場形狀、強弱及方向等特性的假想線條。

2.磁力線具有方向性,即小磁針的N極在磁場中受力的方向

3.每條磁力線均為封閉的平滑曲線,在磁鐵外部方向是從N極指向S極在磁場內部是由S極指向N極

4.以長條形磁鐵為例,其磁力線的分佈情形(如圖二所示):

5.任意兩條磁力線彼此不會相交。

6.磁力線的疏密程度代表磁力的強弱,磁鐵的兩端磁力線最密,故在兩極磁場最強,而磁鐵的中央區域則因為磁力線稀疏,故磁場較弱。

7.磁力線是一種循環的封閉曲線,沒有起始點也沒有終點

四、地球磁場:

(一)磁鐵│強力磁鐵│永久磁鐵原理解說 地球磁場的特性:

1.人類雖然很早以前就會使用天然磁石來指示方向,但並不明白為什麼指南針靜止時總是會指示地球的南北方向。

2.西元1600年英國人吉爾伯特是第一位提出地球磁場理論的科學家,並引起科學界開始熱衷研究地球磁場和特性。

3.地球本身是具有磁場的星球簡稱『地磁』。凡進入地球磁場範圍內的磁性物質或小磁針都會受到地磁的影響而指向地球磁場的南北方向。

4.地磁的方向不是永遠不變的,目前所知地磁方向與地球的自轉有關,而且會隨地球內部的物質流動和地軸的變化而改變,只是地磁的變化速率極為緩慢。

(二)磁鐵│強力磁鐵│永久磁鐵原理解說 地磁與磁力線分佈:

1.地球的磁場其磁力線分佈有如地球內部的一塊長條形磁鐵所建立的磁場一般,在南半球磁力線由地殼中穿出地面,指向北半球,在北半球磁力線由空中指向地面。(如圖三所示)

2.地球磁場的南北軸線稱為磁軸,磁軸與地面的交點稱為:地磁北極、地磁南極,地磁北極與地理北極並非同一點,兩點相差約1200km距離。

3.地磁的磁軸線並非與地球自轉軸重疊,兩軸線的夾角稱為磁偏角,磁偏角最多可達11°,故指南針所指示的方向與實際的地理方向有些誤差,航空及航海地圖皆有標示磁偏角,以利修正航行方向。

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