磁铁为什么断开会变成两个磁铁

上一期视频我们讲的是为什么磁铁它不能被分为单独的 n 级或者 s 级？在评论区我看到有朋友提出了一个非常有趣的现象，以此来说我讲的有问题。那事实上是这样的吗？首先前情提要在上个视频里呢，我说这样一个磁铁，它从中间分开以后， 会变成两个新的，既具有 n 级，也具有 s 级的磁铁。那么理论上来说呢，这两块磁铁，它们中间的这个 s 级和 n 级应该是可以相互吸引，按照原来的这个断面再吸回去的。 那有些朋友呢，他根据生活的经验，他发现在生活中这一个磁铁他从中间断掉以后，中间感受到的这个力是相互排斥的，没有办法按照原来的断面再拼回去，他们之间始终是在相斥的，必须要把这个磁铁转一圈， 他们两个呢才能系在一起。那除了刚才咱们那种旋转的方法呢？这样旋转一圈也可以让他们从相斥变成相吸。那么是我讲的有问题吗？不是的，我讲的和他说的都是对的。出现这样的分歧，是因为我们书上常见的磁铁是长上面这样的， 而生活中常见的磁铁，它的磁极分布是长下面这样的。我们生活中常见的磁铁，它一般是最大的，这两个表面，一面是 n 极，一面是 s 极，而当我们把它从中间切开的时候，上面是 n 极对 n 极相斥，下面是 s 极对 s 极相斥， 所以他们两个表现的是无法沿着断面吸回去。而当我们把它转一圈以后，右面这个磁铁呢，变成了上面是 s 级，下面是 n 级，那这样呢？他们 n 级吸附 s 级， s 级吸附 n 级就正好可以吸回去了。 最后我们再来说为什么书上常见的和生活中常见的磁铁，它长得不一样？书上常见的这种两端是 n 级和 s 级的磁铁，它有什么好处啊？它的磁感线更方便被画出来， 它更方便去教学，也更能直观的让大家去感受。而生活中我们用磁铁一般是干什么用啊？一般是为了把什么东西给粘在这个铁板上，对不对？把它贴在铁板上， 那么我们需要的是什么呢？是需要的它最大的这个表面有最强的磁力。那我们要知道磁铁上面什么地方的磁力最大呀？ 是不是两极磁力是最大的呀？我们看上面这个书上常见的条形磁铁，在中间 n 级和 s 级相交的这个地方， 他是不是几乎没有磁力啊？那我们平时用一个磁铁把什么东西吸在墙上，那中间这一块没有磁力是不是显得很鸡肋啊？那所以工厂在进行磁铁的磁化的时候， 一般呢会选择使最大的两个表面，分别是 n g 和 s g。 那 这也导致了我上个视频讲的和这位朋友在生活中观察到的现象不一样，但是我们说的其实都是对的。

为什么把磁铁掰成两半会同时出现南北极啊？那这个现象大家都知道，一块磁铁他有南极和北极，当你把它掰成两半以后，你期望会得到一个分开的南极和一个分开的北极啊，但结果是你竟然得到了两块同时拥有南极和北极的磁铁。 那这件事奇怪的就像是你把一个膜掰成了两半，然后这量斑膜又变成了两个完整的膜，对吧？只不过是小了一点，是不是很奇怪啊？ 那这个现象其实就是物理学中的对称性破缺啊。你看，在我们的生活中，有一种美叫对称之美，这种美在物理学中也有深刻的体现。比如在外有引力中，两个物体间的引力与质量成正比，与距离的平方成反比。 那么艾特大小相等，方向相反，那描述两个带战力之间的力的公式与万有引力的公式的形式是 不一样的，这就是库伦定律。唯一不同的是，电鹤比质量有比智赫多了一个符号，叫副电鹤，因此进店地可以吸引哎，也可以排斥。 所以竞争力和外语引力之间就体现出了一种对称性啊。那另外竞争力还与另外一种力的关系非常的明显，你说这是啥？磁场力对吧？他俩也有某种对称性。 你看，在竞争力中有正电鹤和负电鹤，那在磁场力中有南极和北极，他们都是同性相斥，异性相吸。 但是磁场利益和静电地在某些方面有着本质的区别。比如说在静电地中，我们可以把正电客和复电客给他组合在一起，构成一个偶集字，当然也可以把正电客和复电客给他分开，让他俩单独的存在构成一个单集字。但是的话 在磁场中南磁赫和北磁赫现在组合在一起，可以构成一个同时拥有南极和北极的磁铁， 但是我们无法把南斯特和北斯特给他分开，让他的单独的存在。那换句话说就是你把磁铁现在掰成两半，你不会得到一个单独的北极和一个单独的南极，而是会得到两个同时拥有南北极的磁铁。 所以说在词学中只有词物集资，没有词单集资，但是在人家电学中不仅有电物集资，还有电单集资，所以这就出现了对策性的迫缺。但是按照我们对物理之美的一种追求，我们总是会认为 旅游中一定存在承担机制，那换句话说就是，呃，我们就是觉得你看这啥都是成双成对的。你看 这宇宙中有点喝就有点茶，有纸鹤就有引力茶，现在有磁场，他就应该有磁盒啊，有，有磁弹机子啊，那问题是宇宙中有没有磁弹机子？

断掉的磁铁为什么不能复原呢？你看它是排斥的，你遇到过这种怪事没有？咱们现在将环形磁铁夹在台前上，再将它敲断。 注意看这个茬是齐的啊。刚才就是从这断的。这茬是齐的，但它现在是排斥的，我是无法将它还原到一起的，除非调转一百八十度，这样才能系到一起。咱们先用台前将它夹住，然后用锤子敲断它。 这次敲断的是条形磁铁，我把它对到一起，哎，百分百还原。看到没有？叉都是齐的。那么它们为什么会出现这种奇怪的现象？

说一个你初中三年没搞懂的问题，为什么磁铁两极分明，却永远没法分割成单独的 n 极或 s 极？地球人都知道磁铁有一头是 n 极，一头是 s 极，两极界线分明，但我们却从来都见不到只存在单独 n 极或者只存在单独 s 极的磁铁。 为什么两个磁极永远都是成对出现，缺一不可？这到底是为什么？你可能有这样的想法，既然磁铁永远都是成对出现，缺一不可，这到底是为什么？你可能有这样的想法，既然磁铁从中间直直的切一刀， 不就能顺理成章地得到一块只有 s 级和一块只有 n 级的磁铁了吗？这个想法看似合情合理，逻辑通顺，但实际操作中却不是这么一回事。被切开后的这两块磁铁，每一块都依然保持着两级俱全的状态，既有 n 级，也有 s 级， 丝毫没有按照我们设想的那样变成单磁极的磁铁。这到底是怎么回事？其实这背后的原理并没有你想的复杂，从表面看，你所看到的磁铁都是完整的个体，但实际上，任何一块磁铁都是由无数个极其微小的磁铁紧密组合，有序排列而成的整体。 简单说，我们把一块大磁铁切开，本质上不过是把这些原本聚集在一起的微小磁铁分成了两个小组， 并没有改变任何一个微小磁铁本身的性质。而每一个微小磁铁本身都是自带 n 级和 s 级的。所以，从宏观的层面看， 新形成的两块小磁铁，不管多小，都会保持着两极共存的状态。哪怕我们把磁铁拆到最最微小的磁性单元，再想通过分割这个最小单元来得到单独的 n 级或 s 级，照样是做不到的。 为什么说做不到？想要弄明白这一点，就要先搞懂一个问题，磁铁的磁性来源。当搞懂了磁性的由来，你就知道磁铁的两极为何永远都是共存了。在经典物理学的框架体系里，所有的磁现象都源于电流或者变化的电场，这是磁现象的核心本质。 那像磁铁这类磁性物质，它身上的磁性到底是从哪里来的呢？这就要说到一个微观结构。大家知道，世间万物都是由分子或者原子构成的，而原子内部又包含着原子核和围绕原子核运动的电子。不管是电子绕着原子核运动，还是电子的自旋运动， 都会产生微小的磁场。这些无数个微小磁场叠加在一起，它就会形成我们能直观感受的宏观磁性。磁场的理解。我们可以把它想象成电在空间中画出的一条有固定方向的线，这条线一旦形成，就天然有了明确的起点和终点。这就好比你画一个线段， 不管是长是短，都必然有两个头。不管你把这条线切割的再细碎、再短小，任何一小段一点点的线段， 它永远都可以被清晰地区分出一头一尾，这是它的固有属性，无法改变。而磁铁身上的 s 级和 n 级，就正好对应着这条磁场线的起点和终点，它们的本质其实就是磁场的方向标识，只要是有方向的存在， 就必然会有从哪儿来到哪儿去的区分。而磁铁的 n 级，就相当于磁场的从哪儿来，也就是起点 s 级，对应的就是到哪儿去，也就是终点。二者等于是相互依存的一个整体，所以我们根本没有办法剥离出单独一个极性。 简单来说就是任何一块磁铁，不管大小和形状，本质上都是无数个微小磁铁的集合体。不管我们用什么方式去切割它、拆分它， 新形成的磁铁都逃不开这个微观层面的物理规律，永远都会是两极共存的状态，所以根本不可能存在单磁极的磁铁。那么为什么有的磁铁断开是相斥，而有的磁铁断了却是相吸呢？这个问题其实很简单，咱们以条形磁铁为例， 生活中我们看见的磁铁基本上没有标注磁铁的两极，但实际上它的磁极会成这样的，也可能成这样的。 现实中，两块磁铁表面上看一模一样，但实际上两块磁铁的磁极的分布并不相同。如果说磁极以这样的形式出现，当你从中间切断后，两块磁铁将按照原来的这个断面再吸回去。因为这样的条形磁铁在你切断后，它的磁极方向并不会发生改变， n 级和 s 级它会保持原来的方向， 所以被切断的磁铁会按原来的断面重新吸回去。但如果磁铁的磁极是这样的，当你把它从中间切开的时候，上面是 n 极对 n 极，下面是 s 极对 s 极，这时二者的表现就是同极相斥，无法沿着原来的断面重新吸回去。 只有当一边的磁铁旋转一圈，让上面变成 s 极，下面变成 n 极，这样才能让两块磁铁吸附在一起。 那么一块普通的铁又是如何变成带有磁性的磁铁？用书面的语言解释，这叫磁化现象。大家知道一块普通的铁，它本身是不带任何磁性的，但是它属于磁性物质，是可以被磁化的。那磁化的过程到底是什么呢？ 其实磁化的过程就是把铁内部原本杂乱无章、毫无规律排列的磁稠，通过外界磁场的作用， 把它们的方向全部捋顺，让其指向同一个固定的方向。当这些磁筹的方向统一之后，这时它们各自的磁性就会相互叠加，在宏观上就能体现出明显的磁性， 这就是磁化原理。说到这，可能有些朋友不理解，为什么磁铁很容易一摔就断？其实我们生活中常见的都是人造磁铁，人造磁铁一般是由铁磁材料经过制粉、压型、烧结、冲磁等过程制作而成， 也正是因为这种粉末烧结工艺，所以人造磁铁并不是硬铁，这也是它很容易一摔就断的原因。

磁铁如果他锻炼的以后是不是可以他利用自己的线引来了把它吸起来？ 有些树上说是可以的，有些树上树说不可以的，其实这个要看怎么断，比如说这如果 angs 键他断裂的话，完全是有可能想起来的。但是如果这个磁铁是这么断的，你看 他是吸不起来的啊，硬把它扣起来他都要断开，为什么？因为他这里有两对指甲啊，都是同名指甲相册了，所以呢，他是不可能修起来的，那包括那这个瓷器也是的。如果他是这么锻炼的，你看他是吸不起来的， 如果是这样锻炼的啊，他就写的起来的 s 节、 n 节，所以断两个节的中间段能写起来的。如果他是裂痕穿过两个词节的，他是修不起来的，因为他同名词接。

每天一个冷知识，就这个磁铁，他们俩放在一起，他们俩互斥，然后你看我给他放在这个上面啊，他们俩就粘在一起了啊，很神奇啊，我想知道为什么？还有一个问题啊，就是正常的话，断开了以后，这边是 n， 这边是 s， 对，你断开以后，这边不应该是 s， 这边也是 n 吗？他们俩不应该吸引吗？ 但是他俩现在排斥，为什么呢？我也想知道，所以你知道为什么吗？第一个问题其实很好解答，原因是底下这块板是带磁性的，而且磁性还挺强的，强到两块小磁铁的相斥力不足以推开彼此。这段过程我给各位慢放一下， 看你看我的朋友圈，刚刚这一下吸附上去的声音听到了吗？接着我们来讲第二个问题，为什么条形磁铁断开的这两部分 断口处无法相互吸引？首先我们要知道，磁铁的磁场是由 m 级指向 s 级的，由于磁场的存在，磁铁呈现同性相斥、异性相吸的性质。断开的条形磁铁确实在断口处分别形成了新的 m 级和 s 级。原本按照异性相吸的性质， 他们应该能够重新吸附在一起才对。之所以他们无法再吸在一起，是由于断口处不是平整的，导致这个位置的磁场方向是复杂的结构，也可以说这里的磁场是有些紊乱的， 所以他们没办法再吸引在一起。换言之，如果我们将条形磁铁进行平整的切割，那么断口处就可以重新吸引在一起。本期视频就到这里，关注我，带你了解更多冷知识！

我手里拿的这个东西啊，他看起来像一个磁铁，其实他真的是一个磁铁，看，对吧？但是这个东西他肯定没有那么简单，对吧？能拿到我手里他肯定没那么简单，这个磁铁他他是有开关的啊，就是说他的磁性可以关掉， 对吧？看他，他现在，他现在是吸不起来的吧，他如果现在打开这个开关，哎，他就有磁性了，对吧？那下面我就拆一下这个东西，给大家看一下里面的工作原理啊，他的磁性可以开关， 其实这个东西的结构特别的简单啊，这个旋转的，这个就是看这里 里面有一个有一个口啊，这是这是可以旋转的，最主要的就里面这个东西啊，把它取出来， 这是一个圆柱体，在一个壳子啊，我们先说一下这个壳子， 这个壳子的两边啊，从中间分开，他的两边是铸铁，他两边是铸铁，中间他加了一段黄铜，不倒瓷的黄铜啊，呃，视频里可能看不到，我这边能看到啊，看特别清晰，中间有加了一段， 加了一段黄词，呃，黄铜，看这个，这个地方都是黄铜的，这两个注写是分开的，黄铜，他不倒词，这个 他倒瓷啊，就是这么一个壳子，然后他肯定最主要的就是这个东西了，他能，他能吸铁，肯定这个东西他肯定是一个磁铁，对吧？这没有问题啊，这这是一个磁铁，这就是一个磁铁，所以我们现在就判断一下这个磁铁的南北极，这是一个小的一个磁铁啊， 你看这边是吸引的啊，这边是吸引的，但是我们反过来，哎，这边就在排斥，这边就在排斥，这边在吸引，这边在排斥，就说明这两边的。呃，这样看啊这样看，这样看清晰一点啊。这边在吸引， 这边在排斥，就说明就说明这里这两边的磁。呃，磁性不一样磁性不一样，他有可能是北极，有可能是南极啊，这个不用分到。呃， 不用分清楚啊，只知道他两个词这个词性不一样啊，词极不一样。现在把这个东西放进去啊，我给大家说一下这个原理， 他正常的状态就是这样，就这样横着了啊，横着了。呃，就这样了，他现在是没有磁性的，现在是没有磁性的。刚才我说了中间有这个黄铜啊，不倒瓷，两边是这个铸铁，他倒瓷啊，对吧？ 我们假如啊，你看刚才我们说了上边和下边的这个磁极是不一样的，我们现在假如上面这个这个就就是北极啊，我们知道磁铁的磁力线啊，是从北极出来，然后再回到，再回到南极的，对吧？ 那由于这个铸铁他导词，所以说他的磁力线全部走了这个铸铁的里面，然后回到这个南极了， 对吧？就是这样的，这边是这样的，回去了，所以说他没有磁铁外，没有这个，他在外面没有磁力线外露出来，全部走了这里面，所以说他就没有磁性啊。那现在我把它这样转过来， 转成这样的状态，转成竖直的。假如现在现在这边是北极，这边是南极，对吧？所以说他的这个北极的磁力线 就顺着这边上来，然后从这边回到这边。也现在也有示意图啊，这是北极，这是北极，然后磁力线从这边出来，然后哎回从这边回到南极，所以他有 磁力线，再这样再这样走在外露出来了，所以这边现在就有了磁性啊，原理就是这样的。这个也有示意图啊，大家认真看一下那个图就能理解这个原理，对吧？现在我把它拨回去啊，就没有磁性了，就是这样的。

磁悬浮为什么那么麻烦？你弄两块磁铁，直接同极相斥不就能悬浮吗？现在表面上悬浮是因为我手扶着呢，我手一松手，看到没有？又是一级相吸，这种环形的吃力更大啊，我现在用手按着。哎呦， 这个环形的吃力更大啊，看我现在用食指按着，他现在是悬浮状态，对吧？这是因为我手按着，我只要一松手，看没有还是会吸到一起。 那应该怎么实现磁悬浮呢？首先我们需要一块普通磁铁，下面也是一块普通的磁铁，同极相斥。但是就像刚才说的，我只要一松手，它是不是就会翻转一百八十度被吸住，对吧？所以你要在下面加装四块电磁铁，还有一圈护耳感应器， 当他有任何往旁边走的这个趋势，或者感应器就会让这四块电磁铁帮他纠偏扶正。这时候看好啊，我将他扶在中间，你就会得到一个磁悬浮，见证奇迹的时刻。

磁铁的磁力为什么能一直存在？不会像电池一样没电？产生磁力的能量到底来自哪里？首先要明确，磁铁的磁力并非凭空产生，而是来自其内部原子的微型磁体有序排列， 所有物质都是由原子构成，而原子中的电子不仅会绕原子核旋转，还会进行自旋。这两种运动都会产生微小的磁场，让每个原子都变成一个微型小磁铁。在普通物质中， 这些微型小磁铁的排列杂乱无章，磁场方向相互抵消，所以整体不会表现出磁性。 但在磁铁中，通过磁化过程，这些微型小磁铁被强制排列成同一方向，他们的磁场相互叠加，就形成了宏观上能感知到的磁力。 这个排列整齐的微型小磁铁群体在物理学中被称为磁稠。磁铁，内部布满了无数磁稠， 每个磁筹中的原子磁场都方向一致，而所有磁筹的方向也大致相同，这就形成了稳定的磁场。只要磁筹的有序排列不被破坏， 磁铁的磁力就会一直存在。那么，磁力的能量来源是什么？答案是，磁力的能量来自磁化过程，而非持续消耗。要让普通铁磁性材料变成磁铁， 需要外部能量输入来整理磁筹。比如将材料放在强磁场中，或通过电流敲击等方式，让杂乱的磁筹排列整齐。这个过程中，外部能量转化为磁铁的磁场势能， 储存在磁铁内部。当磁铁制成后，只要磁稠保持有序，磁场失能就会稳定存在，无需额外补充能量，磁力也会持续释放。举个通俗的例子，磁铁就像被压缩的弹簧，压缩弹簧时需要消耗能量， 弹簧压缩后，只要不被外力拉伸，弹性势能就会一直存在，能持续产生弹力。磁铁的磁化过程就像压缩弹簧磁化后的磁场势能，如同弹簧的弹性势能，无需持续耗能就能维持。 我们使用磁铁时感受到的磁力，正是这种储存的磁场势能的体现，而非时时产生的能量。 很多人会疑惑，磁铁吸东西时不是在做功吗？这一部分能量来自哪里？其实，磁铁吸和物体的过程，是磁场势能转化为动能的过程，并非消耗新的能量。比如磁铁吸引铁钉时， 铁钉在磁力作用下移动，磁铁的磁场势能减少转化为铁钉的动能。当你把铁钉从磁铁上拉开时， 又需要消耗你的化学能，重新为磁铁补充磁场时能。那么磁铁的磁力真的永远不会消失吗？其实并非绝对永不消失，而是在稳定环境中能长期存在。如果磁铁受到高温、强撞击、 强反向磁场等外部干扰，内部的磁筹会被打乱，有序排列，变成杂乱无章，磁力就会减弱甚至消失，这个过程称为退磁。比如将磁铁加热到居里温度，原子热运动家具， 磁筹会彻底混乱，磁体就会失去磁性，剧烈撞击也会破坏磁筹的有序结构，导致磁力衰减。 但在日常环境中，只要避免这些极端情况，磁铁的磁筹能保持稳定，磁力可以持续数十年甚至上百年，看起来就像永不枯竭。

嗨，我是好奇小鸭，嘿，我是电学小子，哈哈，我是大熊博士，欢迎来到科学风暴实验室， 子体的力量 嘿，小鸭，给你看个有趣的小玩意，什么呀，你看磁体哇，不过怎么一半红色一半蓝色呀？ 对哟，这上面还有字母 n 和 s 呢，到底是什么意思呢？我们一起去找大熊博士了解一下吧！大熊博士和体上标的字母 n 和 s 到底是代表什么呢？ 哦，那是用来表示两个不同的磁极， a 呢表示北极， s 呢表示南极磁极。什么是磁极呢？ 哈哈哈，那接下来呢，跟着大熊博士一起来了解一下磁体吧，马上开启物理世界剁揭秘！ wow， 欢迎来到科学风暴实验室，此体是一种能够吸引铁骨孽一类物质的物体， 有圆形磁体、 u 形磁体、条形磁体。磁体吸引能力最强的两个部位呢，叫做磁极。磁极分为北极 和南极，我将两条磁条颜色不相同的一端互相靠近时，磁体互相吸引。要是将两条磁条颜色相同的一端互相靠近时，磁体呢，则会互相排斥了。 司机间的互相作用的规律是，同名互相排斥，一名互相信啊，哼哼， 那这当中究竟是有什么神秘的力量呢？哦，这个呀，我们磁体周围存在的磁场具有无形的力， 既能把一些东西给吸引过来，又能把一些东西给排开，那这种力量呢，叫做磁力啦，而磁铁两端的磁力是最强的， 不信的话我们来看看吧。这有一个铁粉盒，我们将条形磁体放在铁粉盒上面，移动条形磁体，哎，可以看到条形磁体的两端吸引到铁粉是最多的， 再将 u 型磁体放在铁粉盒上面，移动 u 型磁体，可以看到 u 型磁体的两端吸引到铁粉也是最多的，可以得出磁极的吸引力是最强的。 而我们生活中磁现象也是非常多的，例如指南针啊，磁悬浮列车，还有冰箱门上面的磁封条。哎，那除了这些，你们还知道磁体在我们生活中 还有其他的运用吗？好啦，小伙伴们，今天有趣的磁体你们都学会了吗？哎，你们还知道它的规律吗？ 相同词极互相排斥，不同词集互相吸引。 没错，其他小伙伴们，你们也记住了没有？哈哈，好，今天的节目就到这里了，我们下期继续探索有趣的物理现象吧！