导读

你还记得小时候你拆掉家里的音响，从里面扒下一大块磁铁，你兴奋至极拿着磁铁去吸各种铁制品，凡是能被磁化的东西无一幸免。

这时期在我们脑海里产生了一个深刻的道理，只有铁才可以被磁化，学校老师也考虑到我们当时的认知水平也是这么教我们的。

但是我们今天要讨论的是一切都具有磁性，这将颠覆你的认知，你也可以通过文中的一个小实验为自己孩子展示磁性的魅力，让我们开始吧！

1.什么是磁性

对古代人来说，磁力就是魔法。

今天，我们终于明白了为什么有些材料能更好地吸引其他材料。

我以前在煤矿工作的时候，经常会听到机电队的老电工说一段顺口溜：磁生电，电生磁，电磁感应马达转！

这句话就很好的解释电磁的共生关系。

我们知道一切物质都是由原子构成的，而原子内部有不断绕核运动的电子。

每个电子都有电荷，当电荷移动时，它在周围会产生磁场。

磁力被定义为由移动的电子引起的电流所产生的力。

磁性是空间的属性，它具有感知磁力的能力。

通过观察磁铁和磁性材料之间的吸引力和排斥力可以看出这种现象。

Q1、让我们先简化一下

所有物体内部都有电子。我们称电子的电荷为基本电荷，因为所有的电荷都是由它们构成的。

基本电荷的值为：1.60217662×10^-19库伦。

电流是一种电荷流。当电荷移动时，我们称之为电流。

只要电荷移动，它就会在周围产生磁场。

Q2、现在，让我们把事情复杂化

电子不仅在轨道上绕核运动，它们在运动的同时也在轴上自转称为自旋。

原子中的电子大多成对存在，而这些成对的电子又向相反的方向自旋。

一对电子中的一个电子的磁效应抵消了它的伙伴电子的磁效应。

当一个原子有未配对的电子时，例如铁有4个未成对电子，这些电子会产生相互排列的磁场，这样整个原子就变成了一个小磁铁。

2.磁性的三种形式

那为什么不是所有的东西都具有磁性?事实上，一切物质都是有磁性的。

因为移动的电子会产生磁场，而一切都是由电子构成的，所以一切都必须具有磁性。

不过，有些材料表现出更强的磁性，有些则表现出十分微弱的磁性。

这是为什么？

Q1、铁磁性

上文我们已经讲过有未配对电子的问题。当这些未配对的电子在没有外部磁场或电流的情况下依然保持一致时，我们就有了永磁体，称为铁磁体。

铁磁体在磁场中会被强磁化，即使磁场被移走，铁磁体仍然保持磁化状态。

这就是我们常说的“磁铁”，因为这种行为最初是在天然铁矿石（磁铁矿Fe₃O₄）中被观察到。

然而，即使是永久铁磁体的磁性也不是固定不变的。例如，如果你把一个铁磁体加热到800°C(~1500°F)，它就会失去磁性。

除了铁之外，还有镍、钕、钴和其他一些被发现具有铁磁性的金属。今天大多数的强永磁体是由钕制成的。

Q2、顺磁性

当我们把一些材料放在磁场中，它们会暂时具有磁性。

一旦磁场被移除，这些材料就会回到它们通常的非磁性状态。

大多数非金属和铝等金属都具有顺磁性的特性。

因为它们的磁性很弱，所以我们在一般情况下不会注意到，这会给我们一种错觉，认为它们不会被磁化。但有很多方法可以证明它们的弱磁性。

其中一种方法是我们后文中会讲到的一个小实验。

在顺磁性材料中，原子中的电子具有永久偶极矩的方式自旋。

由于热运动，这些力矩的方向是随机的。

这就是顺磁性材料净磁矩为零的原因。

当我们在外磁场中放置顺磁性材料时，那些微小的磁偶极子会沿着磁场的方向排列并被磁化。

顺磁性元素包括铝、铂、氧、锂、钠、钙和许多其他元素。

3.反磁性

想象一下顺磁性的对立面，它应该叫什么？

没错！那就是反磁性。

铁磁性和顺磁性材料“允许”自己被磁化，而反磁性材料则抵抗和排斥自身之外的磁场。

这是因为反磁性材料中微小的磁偶极子排列的方向与外磁场相反。

每个反磁原子的磁矩都是零，因为所有的磁偶极子都是随机定向的(跟顺磁性材料一样)，但是当我们把这样的材料放在一个强外磁场中，所有的磁偶极子都会对齐，并被外磁场排斥。

当我们移除外场时，一切恢复正常。

水还有许多碳基物质是抗磁性的。一些抗磁性的元素包括金，银，铜，氢，氮，汞，铅，硅等等。

4.用实验颠覆孩子对“磁”的认知

（液氧能被磁铁吸引，说明液氧具有顺磁性。）

「敲重点」记住以上三种磁性材料类型的最好方法是，区分铁磁体和其他类型的磁体。

铁磁体是永久性的，其余的则不是。

顺磁性材料和反磁性材料的区别在于，顺磁性材料被外场吸引，反磁性材料被排斥，但是一旦我们移除了外场，它们都会失去了磁性。

在我们正常的生活中，我们看不到顺磁性和反磁性在起作用。

这是因为它们涉及的力量太弱了。但是我们可以通过减少其他阻碍它们运动的力来使它们的磁性显现出来，首当其冲摩擦力是最大的一个。

所以让我们开始检测一下顺磁性材料（这个小实验一定要带着孩子一起做）：

需要准备的实验工具：

装水的小盆子；

一滴液体洗涤剂；

强磁性磁铁（钕铁硼磁铁）或者多组合几个普通的磁铁；

一小片纸，木头或软木。

实验过程：

在装水的小盆子里，滴入一滴洗涤剂，这样会打破水的表面张力。

把你准备的实验对象放在水中(不是在水里，而是放在水面)。

将你的磁铁靠近材料上方(小心不要碰它)

你的材料应该跟随磁铁，或者“远离”这取决于你准备的材料是顺磁性的还是反磁性的。

你看到你准备的材料的移动了吗？

这意味着它是具有磁性的！

这个实验可以和孩子一起做，让孩子真正的认识物质的磁性，而不是我们小时候一直认为的吸铁，吸铁，就是吸铁！！！

5.关于磁，要知道的5件事

做完这个简单的实验后，一定要教或提醒你的孩子关于磁铁（他或她）应该知道的5件事：

Q1. 两极

每一块磁铁都有南北两极。相反的两极互相吸引，而相同的两极互相排斥。

Q2. 总是两个极点

如果你把一块磁铁切成两半，你会得到两块新的磁铁，每一块都有两个磁极。

你想切多少次就切多少次，但是总是得到两个极点。

Q3.磁场

每个磁铁都会产生磁性。这是围绕在磁铁周围的看不见的场，在铁屑中可以看到磁性特征。

Q4.地球是一块磁铁

我们的地球是由磁性物质组成的，其性能就像一块巨大的磁铁。磁场的南磁极位于地球北极，反之亦然。

Q5.一切都是有磁性的

所有的东西都是磁性的，不能因为我们看不到就认为不存在。这是科学史上屡屡被证实的一个观点。这个思想一定要给孩子传达哦！