你還記得小時候你拆掉家里的音響，從里面扒下一大塊磁鐵，你興奮至極拿著磁鐵去吸各種鐵制品，凡是能被磁化的東西無一幸免。這時期在我們腦海里產(chǎn)生了一個深刻的道理，只有鐵才可以被磁化，學(xué)校老師也考慮到我們當(dāng)時的認(rèn)知水平也是這么教我們的。但是我們今天要討論的是一切都具有磁性，這將顛覆你的認(rèn)知，你也可以通過文中的一個小實(shí)驗(yàn)為自己孩子展示磁性的魅力，讓我們開始吧！
對古代人來說，磁力就是魔法。今天，我們終于明白了為什么有些材料能更好地吸引其他材料。我以前在煤礦工作的時候，經(jīng)常會聽到機(jī)電隊(duì)的老電工說一段順口溜：磁生電，電生磁，電磁感應(yīng)馬達(dá)轉(zhuǎn)！這句話就很好的解釋電磁的共生關(guān)系。
我們知道一切物質(zhì)都是由原子構(gòu)成的，而原子內(nèi)部有不斷繞核運(yùn)動的電子。每個電子都有電荷，當(dāng)電荷移動時，它在周圍會產(chǎn)生磁場。磁力被定義為由移動的電子引起的電流所產(chǎn)生的力。磁性是空間的屬性，它具有感知磁力的能力。通過觀察磁鐵和磁性材料之間的吸引力和排斥力可以看出這種現(xiàn)象。
Q1、讓我們先簡化一下
所有物體內(nèi)部都有電子。我們稱電子的電荷為基本電荷，因?yàn)樗械碾姾啥际怯伤鼈儤?gòu)成的?；倦姾傻闹禐?1.60217662×10^-19庫倫。
電流是一種電荷流。當(dāng)電荷移動時，我們稱之為電流。
只要電荷移動，它就會在周圍產(chǎn)生磁場。
Q2、現(xiàn)在，讓我們把事情復(fù)雜化
電子不僅在軌道上繞核運(yùn)動，它們在運(yùn)動的同時也在軸上自轉(zhuǎn)稱為自旋。原子中的電子大多成對存在，而這些成對的電子又向相反的方向自旋。一對電子中的一個電子的磁效應(yīng)抵消了它的伙伴電子的磁效應(yīng)。當(dāng)一個原子有未配對的電子時，例如鐵有4個未成對電子，這些電子會產(chǎn)生相互排列的磁場，這樣整個原子就變成了一個小磁鐵。
那為什么不是所有的東西都具有磁性?事實(shí)上，一切物質(zhì)都是有磁性的。因?yàn)橐苿拥碾娮訒a(chǎn)生磁場，而一切都是由電子構(gòu)成的，所以一切都必須具有磁性。不過，有些材料表現(xiàn)出更強(qiáng)的磁性，有些則表現(xiàn)出十分微弱的磁性。這是為什么？
Q1、鐵磁性
上文我們已經(jīng)講過有未配對電子的問題。當(dāng)這些未配對的電子在沒有外部磁場或電流的情況下依然保持一致時，我們就有了永磁體，稱為鐵磁體。鐵磁體在磁場中會被強(qiáng)磁化，即使磁場被移走，鐵磁體仍然保持磁化狀態(tài)。
這就是我們常說的“磁鐵”，因?yàn)檫@種行為最初是在天然鐵礦石（磁鐵礦Fe?O?）中被觀察到。然而，即使是永久鐵磁體的磁性也不是固定不變的。例如，如果你把一個鐵磁體加熱到800°C(~1500°F)，它就會失去磁性。
除了鐵之外，還有鎳、釹、鈷和其他一些被發(fā)現(xiàn)具有鐵磁性的金屬。今天大多數(shù)的強(qiáng)永磁體是由釹制成的。
Q2、順磁性
當(dāng)我們把一些材料放在磁場中，它們會暫時具有磁性。一旦磁場被移除，這些材料就會回到它們通常的非磁性狀態(tài)。大多數(shù)非金屬和鋁等金屬都具有順磁性的特性。因?yàn)樗鼈兊拇判院苋?，所以我們在一般情況下不會注意到，這會給我們一種錯覺，認(rèn)為它們不會被磁化。但有很多方法可以證明它們的弱磁性。其中一種方法是我們后文中會講到的一個小實(shí)驗(yàn)。
在順磁性材料中，原子中的電子具有永久偶極矩的方式自旋。由于熱運(yùn)動，這些力矩的方向是隨機(jī)的。這就是順磁性材料凈磁矩為零的原因。當(dāng)我們在外磁場中放置順磁性材料時，那些微小的磁偶極子會沿著磁場的方向排列并被磁化。順磁性元素包括鋁、鉑、氧、鋰、鈉、鈣和許多其他元素。
Q3、反磁性
想象一下順磁性的對立面，它應(yīng)該叫什么？沒錯！那就是反磁性。鐵磁性和順磁性材料“允許”自己被磁化，而反磁性材料則抵抗和排斥自身之外的磁場。這是因?yàn)榉创判圆牧现形⑿〉拇排紭O子排列的方向與外磁場相反。
每個反磁原子的磁矩都是零，因?yàn)樗械拇排紭O子都是隨機(jī)定向的(跟順磁性材料一樣)，但是當(dāng)我們把這樣的材料放在一個強(qiáng)外磁場中，所有的磁偶極子都會對齊，并被外磁場排斥。當(dāng)我們移除外場時，一切恢復(fù)正常。
水還有許多碳基物質(zhì)是抗磁性的。一些抗磁性的元素包括金，銀，銅，氫，氮，汞，鉛，硅等等。
液氧能被磁鐵吸引，說明液氧具有順磁性。
「敲重點(diǎn)」記住以上三種磁性材料類型的最好方法是，區(qū)分鐵磁體和其他類型的磁體。鐵磁體是永久性的，其余的則不是。順磁性材料和反磁性材料的區(qū)別在于，順磁性材料被外場吸引，反磁性材料被排斥，但是一旦我們移除了外場，它們都會失去了磁性。
在我們正常的生活中，我們看不到順磁性和反磁性在起作用。這是因?yàn)樗鼈兩婕暗牧α刻趿?。但是我們可以通過減少其他阻礙它們運(yùn)動的力來使它們的磁性顯現(xiàn)出來，首當(dāng)其沖摩擦力是最大的一個。所以讓我們開始檢測一下順磁性材料（這個小實(shí)驗(yàn)一定要帶著孩子一起做）：
需要準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)工具：
裝水的小盆子
一滴液體洗滌劑
強(qiáng)磁性磁鐵（釹鐵硼磁鐵）或者多組合幾個普通的磁鐵
一小片紙，木頭或軟木
實(shí)驗(yàn)過程：
在裝水的小盆子里，滴入一滴洗滌劑，這樣會打破水的表面張力。
把你準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)對象放在水中(不是在水里，而是放在水面)。
將你的磁鐵靠近材料上方(小心不要碰它)
你的材料應(yīng)該跟隨磁鐵，或者“遠(yuǎn)離”這取決于你準(zhǔn)備的材料是順磁性的還是反磁性的。
你看到你準(zhǔn)備的材料的移動了嗎？這意味著它是具有磁性的！這個實(shí)驗(yàn)可以和孩子一起做，讓孩子真正的認(rèn)識物質(zhì)的磁性，而不是我們小時候一直認(rèn)為的吸鐵，吸鐵，就是吸鐵?。?！
做完這個簡單的實(shí)驗(yàn)后，一定要教或提醒你的孩子關(guān)于磁鐵（他或她）應(yīng)該知道的5件事：
Q1. 兩極
每一塊磁鐵都有南北兩極。相反的兩極互相吸引，而相同的兩極互相排斥。
Q2. 總是兩個極點(diǎn)
如果你把一塊磁鐵切成兩半，你會得到兩塊新的磁鐵，每一塊都有兩個磁極。你想切多少次就切多少次，但是總是得到兩個極點(diǎn)。
Q3.磁場
每個磁鐵都會產(chǎn)生磁性。這是圍繞在磁鐵周圍的看不見的場，在鐵屑中可以看到磁性特征。
Q4.地球是一塊磁鐵
我們的地球是由磁性物質(zhì)組成的，其性能就像一塊巨大的磁鐵。磁場的南磁極位于地球北極，反之亦然。
Q5.一切都是有磁性的
所有的東西都是磁性的，不能因?yàn)槲覀兛床坏骄驼J(rèn)為不存在。這是科學(xué)史上屢屢被證實(shí)的一個觀點(diǎn)。這個思想一定要給孩子傳達(dá)哦！
