一个磁铁吸在冰箱侧面可以几十年不掉,虽然不做功,那克服重力的能量从何而来?
⇖✎一个磁铁吸在冰箱侧面可以几十年不掉,虽然不做功,那克服重力的能量从何而来?
把磁铁吸在铁板的下面,还有摩擦力吗?
重力往下,磁铁不掉下来要达到平衡,必然有某样东西要抵抗重力,否者磁铁往下掉就会产生势能。为什么磁体不掉下来,铁就会掉下来,两者难道没区别?不动不做功不等于不消耗能量。两队人拔河,势均力敌僵持不动,难道不消耗能量?
平常我们说的磁铁吸引力,其实不是力,是"场",磁场具有能量。磁铁抵抗重力不掉下来,利用的是磁场势能,这就是能量来源。磁铁具有磁场势能,铁或者其它东西没有这个势能,也就是磁铁和铁的区别。当磁铁失去磁场势能(消磁),也就失去对抗重力掉下来的能量来源了。
磁铁磁化冰箱接触面,其实际是磁体两极异性相吸结合力的结果。
我考虑的是铁板下面吸块磁铁。
楼主看评论后补充说明,也不怕丢脸:
大家都认为静摩擦力。那这个摩擦力的力哪来的,磁体吸力。磁铁吸力哪来的,磁铁有磁场,磁场有磁场势能。磁铁吸力是不是磁场势能产生的?那静摩擦力和磁场势能无关吗?
有说磁体吸力,有说静摩擦力。我用磁场势能更多的解释了你们说的力的来源,这难道错了?
否定静摩擦力,现在想想我应该也是错的。磁场势能和静摩擦力是联系的。静摩擦力离不开磁铁吸力。磁铁吸力来源是因为磁铁有磁场,磁场有磁场势能,应该是这么来的。
静摩擦力是磁场势能的最终表现形式,磁场势能是静摩擦力的源头。
举例吸在铁板下面,只是为了表达,摩擦力可以消失,但磁场依然存在,起决定作用的是磁场。
▼↚一个磁铁吸在冰箱侧面可以几十年不掉,虽然不做功,那克服重力的能量从何而来?
来说点靠谱的答案。
磁铁吸在冰箱上,磁铁没动,从冰箱和磁铁的整体系统看,没有能量损失。
从磁铁本身看,磁铁受到至少四个力:重力,静摩察力,冰箱对磁铁的吸力(磁力),冰箱对磁铁的支持力。
重力和静摩察力平衡,吸力和支持力平衡。
吸力和静摩檫力都是要消耗能量的。
首先看静摩檫力,产生的原因大致是磁铁表面和冰箱表面的原子电子等的运动产生的,原子的混沌运动从宏观看是统计平均的,也就是说两个物体有相对运动趋势的话,原子的混沌运动会阻止这种趋势,阻止这种趋势的能量来源于原子内力的统计平均。因此原理上看,原子的内能会减小。只是原子内能相对于减小来看几乎是无穷大,所以这个减小就看不出来,现在的技术估计也测不出来。
估计宇宙毁灭了(几百亿年的量级),这个内能减小也未必达到可以测量的地步。
吸力来自电磁力,也是类似的。由于电磁力比重力大很多数量级,所以在宏观层面,一块小小的磁铁就能表现出和地球这个庞然大物产生的重力相抗衡的力。而吸力(磁力)的持续,如果不产生磁场中物体的运动,目前来看不消耗能量。只是这个过程可能会通过压力(磁铁对冰箱)和支持力(冰箱对磁铁)转化成原子运动,有可能还是会消耗能量,或者可能会在统计上平均,变成总体不消耗能量。
但不管怎么说,即使消耗能量,也是不可测量的。
Ⓚ∰一个磁铁吸在冰箱侧面可以几十年不掉,虽然不做功,那克服重力的能量从何而来?
其实题主说的一个主要的问题是,磁铁可以牢牢吸附在冰箱上,这个时候要消耗能量,除此还要克服地球的重力,也要消耗能量,可是几十年磁铁没有掉下来,消耗的能量是哪里来的。问题的关键是磁铁,只要还是磁铁,磁铁对铁器的吸附力就不会变,也就不会从冰箱上掉下来,这样,问题就集中在磁铁上了。记得在高中物理课上,老师做了一个磁力产生的实验,用一根有绝缘层的铜线绕制了一个线圈,没通电以前,这个线圈没有任何磁性,当通上直流电时,这个线圈便有了磁场,用这个线圈的磁场还吸起了一根铁钉。也就是说,直流电通过线圈可以产生磁场,有了这个磁场就对铁产生了吸引力。且不谈为何会对铁产生吸引力,但说磁铁吧,没有线圈怎么会有磁场。这个问题高中的学生都学过,咱们再简单复习一下,线圈通入直流电产生的磁场可以吸铁,通入交流电因为是一个交流的磁场,就不会产生静态的吸力,这个我们暂且不论。根据直流电在线圈产生的磁场,我们可以看做是电荷的定向移动产生的磁场。联系到磁铁上,我们可以认定,在磁铁的物质里,所有电子绕原子核的运动均朝着一个方向运动,所以才产生了磁场,只要电子的定向运动不停止,磁场的磁力就会使磁铁永久吸附在冰箱上。而能量的来源正是电子的定向运动。说到这里,应该明白了吧。
≄◀一个磁铁吸在冰箱侧面可以几十年不掉,虽然不做功,那克服重力的能量从何而来?
太多人乱回答这个问题,根本不懂基础的物理知识。要回答这个问题首先要了解,做功的概念,做功是能量由一种形式转化为另一种的形式的过程。做功的两个必要因素:作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离。经典力学的定义:当一个力作用在物体上,并使物体在力的方向上通过了一段距离,力学中就说这个力对物体做了功。显然,磁铁在冰箱上有作用力,但是没有在力的方向上产生距离。因此不做功,也就不消耗能量,磁铁吸附在冰箱上是不耗能的。
再回答为什么磁铁不会掉下来。首看一下牛顿力学的三大定律。
牛顿第一定律:一切物体在没有受到力或合力为零的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。
牛顿第二定律:物体在受到合外力的作用会产生加速度,加速度的方向和合外力的方向相同,加速度的大小与合外力的大小成正比,与物体的惯性质量成反比。
牛顿第三定律:两个物体之间的作用力和反作用力,在同一条直线上,大小相等,方向相反。
根据牛顿第一定律,磁铁静止不动,所以外力的合力为零。上图中,以磁铁为参照物,进行力学分析,水平方向,竖直方向合力都为零。
F1为冰箱对磁铁吸引力。(牛顿第三定律)
F2为冰箱对磁铁的支撑力;(牛顿第三定律)
F3为磁铁自身的重力;
F4为冰箱对磁铁的静摩擦力(静摩擦力是两个相互接触的物体,当其接触表面之间有相对滑动的趋势,但尚保持相对静止时,彼此作用着阻碍相对滑动的阻力,这种阻力称为静滑动摩擦力,简称静摩擦力)
由于F1=F2,F3=F4,因此磁铁静止不动。因此只要磁铁的磁性稳定,就不会掉下来,这个过程中不做功,不消耗能量。
✄◅一个磁铁吸在冰箱侧面可以几十年不掉,虽然不做功,那克服重力的能量从何而来?
能量来源于微观粒子的电磁力,虽然磁铁位置没有变化,没有做功,但是没有能量来源的话,肯定就掉下来了。
可以用电磁铁来类比,如果是一个电磁铁吸到冰箱侧面,如果把电断掉,没有能量输入,肯定会掉下来。
天然磁铁一样如此。区别就是天然磁铁不需要外界能量输入,而是靠自身磁场维持,力的本质还是电磁力。
克服重力的功劳在于磁铁和冰箱之间的摩擦力,由于磁铁有一定的厚度,所以磁铁的重心距离冰箱有一定的距离,如果没有力的维持,磁铁就肯定会掉下来。
这个力,就是微观粒子作用的结果。微观粒子不断在运动,而且每时每刻都在像周围的空间发射微观粒子,这就是场的由来。
电场、磁场、电磁场、引力场等等本质都是微观粒子的相互作用,出去量子纠缠,所有场的作用速度基本都是光速,也就是一个物体发射粒子到了另一个物体上,才会对另一个物体产生作用。
磁铁放到冰箱的侧面,就是磁铁发射的虚光子到达了冰箱侧面的铁上面,对冰箱侧面的铁产生了相互吸引的作用。
因为吸铁表明和冰箱侧面都不光滑,当两者之间有压力的时候,就会产生很大的摩擦力,当这个摩擦力和磁铁的重力保持平衡的时候,磁铁就会静止不动。
从根源来说,磁铁中原子外侧电子的高速运动,不断发射虚光子,产生所谓的磁场,这些虚光子作用到冰箱侧面的铁原子上,产生相互作用,宏观表现就是吸引力。
这些发射的虚光子并不会明显消耗磁铁中的物质,而且可以通过外界的相互作用补充,所以在很长时间只内,磁铁都可以持续不断的产生磁力。
所以磁铁可以吸在冰箱侧面几十年不会掉下来,就是因为磁力的作用。
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