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鄭暢勳 著

吳承晚 畫

朱晉杰 審閱


有潔癖的磁力 這次我為大家介紹的是磁力。磁 力與靜電力有很多共同點,所以我稱 它們為雙胞胎,因此,磁力和靜電力 可以合稱為電磁力。

我的弟弟, 磁力先生!

如果說靜電力作用於電荷之間 的話,那麼磁力就是作用於磁粒子之 間。磁粒子可以將它想像為非常微小 的磁鐵。所以,人們又將磁粒子稱為 磁鐵粒子。 磁粒子中分為 N 極和 S 極。帶有正 電和負電的電子微粒會經常在相互間得到或是失去部分電 子。但磁粒子中的N極和S極是絕對不會變的,N極和S極只 在同一顆磁粒子中運動。無論多麼微小的磁粒子,都擁有 N極和S極。而磁力就是作用於這樣的磁粒子中的。

磁力在不同極中產生吸引力,在同極中產生排斥力。

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同極相斥

異極相吸

如果想見見我的磁力兄弟,就請將注意力轉移到這裡 來吧。在磁鐵中充滿著磁粒子,同時我的磁力兄弟也隱藏 在其中。磁鐵之所以能夠吸引金屬,也正是因為磁力產生 吸引力的緣故。 將磁鐵接近鐵質的單槓試一下,磁鐵就會吸附在單槓 上。再將一顆釘子接近單槓試一下,釘子是不會吸附在單 槓上的。釘子是由鐵製成的,鐵質的物體中也充滿著磁粒 子,但為什麼釘子不是磁鐵呢? 那是因為釘子和磁鐵中的磁粒子序列狀態不同。我的 磁力兄弟由於有著非常嚴重的潔癖,只有磁粒子整齊的朝 著一個方向排列時才會發揮作用。

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就像整齊的頭髮比亂七八糟的頭髮容易梳理一樣,散 亂的頭髮就像是排列散亂的磁粒子,整齊的頭髮就像是朝 著一個方向排列的磁粒子。因而,磁粒子在朝著一個方向 排列時才會受到磁力作用。 接下來,我向大家介紹一下磁鐵和釘子中的磁粒子排 列序列。磁鐵中的磁粒子排列非常整齊,由於磁力在不同 極之間產生吸引力,所以磁粒子就會以 N極和S極,N極和 S 極, N 極和 S 極……這樣的順序首尾相接,這些磁粒子組

成的磁鐵整體一端才能變為N極,另一端為S極。然而,釘 子中的磁粒子排列是非常散亂的,所以磁力就不會產生作 用,釘子也就不會具有磁性。

磁粒子朝著一個 方向整齊排列。

磁粒子散亂分布。

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但是,既然釘子不具有磁性,那麼為什麼會被吸附在 磁鐵上呢?用簡單的話來說,就是因為磁力的存在使得釘 子短暫性具有了磁力。 當磁鐵的N極接近釘子時,由於磁力的原因,釘 子內部的磁粒子的 N 極就會被排斥,而 S 極就會受到 吸引。結果釘子內部的磁粒子的 S 極都會朝著磁鐵 N 極的方向整齊排列。也就是說,磁鐵N極處的釘子部 分變成了S 極,而另一端則變成了N 極,所以 釘子的 S 極和磁鐵的 N 極之間就會產生磁 力作用,進而吸附在一起。 此時,釘子靠近磁鐵時就會短暫性 的具有了磁性。當磁鐵被拿開後, 釘子內部的磁粒子又會恢復到散亂 狀態,進而失去磁性,又變回普通 的釘子。這也正是鐵質物體 為何會被磁鐵吸引的原理。

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那麼,釘子能不能澈底變成磁鐵呢?如果將釘子內部 的磁粒子整齊排列的話,是不是就能成為磁鐵呢?哇哦, 小朋友的這個想法真是太棒了,好吧,接下來就讓我們嘗 試一下吧。

釘子變磁鐵實驗 所需物品 條形磁鐵1塊、釘子一根、一些迴紋針 進行實驗 1. 用手將釘帽部分固定住,使釘子不

摩擦的方向

能移動。 2. 用條狀磁鐵在釘子上摩擦數次,

記住一定要按照同一方向摩擦。 3.將釘子接近迴紋針試試。

實驗結果 用條形磁鐵充分的摩擦釘子後, 釘子就能夠吸起迴紋針了。

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為什麼會這樣呢? 條形磁鐵摩擦釘子之後,釘子內的磁粒子排列就 會整齊許多,釘子自然也就具有了磁鐵的特性,於是就 能吸起迴紋針了。如果用相同的辦法,多次摩擦釘子的 話,磁粒子的排列就會更加整齊。就像梳頭髮一樣,梳 的次數越多,頭髮就越整齊。

用磁鐵的N極(S) 摩擦的話,釘子的 末尾部分就會變成 S極(N)。

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用磁鐵摩擦釘子時比用磁鐵接近釘子時,磁粒子的 排列會更整齊,所以釘子就能變成真正的磁鐵。但因為釘 子製成的磁鐵中,磁粒子無法達到條形磁鐵那樣整齊的程 度,所以釘子製成的磁鐵的磁力不強。 那麼,怎樣才能把釘子製成的磁鐵重新變回普通的釘 子呢?只需要再次打亂釘子內部的磁粒子排列就可以。用 錘子敲打一下釘子製成的磁鐵,受到撞擊,本來排列整齊 的磁粒子又會恢復成散亂的狀態,釘子具有的磁性也就消 失了。 條形磁鐵也是一樣,用錘子不斷的敲打也會使其失去 磁性,或是用火燒,同樣也可以使其失去磁性,在高溫狀 態下磁粒子的排列會被打亂。

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磁鐵可以用在各個領域,可以用在小朋友們的畫具 中,也可以製成指南針。不僅如此,在電風扇或是馬達中 也被安裝了磁鐵。所以說,磁力在大家的日常生活中一直 扮演著非常重要的角色。 我的兩個雙胞胎兄弟的故事很長吧?物理學家們發現 世界上發生的任何活動都與重力、靜電力、磁力和核力有 關。現在只剩下核力沒有介紹了,簡單來說,核力就是原 子核產生的力量。有關核力的知識非常複雜,但大家不要 覺得遺憾,在這裡先記住它的名字,在日後大家會有機會 瞭解它的。 我和我的兄弟們是自然存在的基本力,也是製造自然 現象的基本力。 也正是託我們的福,大家可以在陸地上行走,月亮可 以圍繞地球轉動,世界上的各種物質才會存在。

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除了我們之外,還有其他的一 些力存在。大家一定親身體驗過很多 吧?但其實,這些力都是從我和我的 兄弟們中衍生出來的不同形態而已。 接下來就讓我們去見識一下那些朋友 們吧。

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Gravity  
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