磁铁摔断了为什么断开处不能吸引.doc

观点1
我们在日常生产、生活和教学中经常会遇到磁铁被摔断的情况。当条形磁铁摔断后，就变成两根条形磁铁；环形磁铁（如玩具赛车电机上使用的磁铁）摔断后就变成两个半圆环磁铁，饼形磁铁摔断后就变成两个半圆型的磁铁（如扬声器上使用的磁铁）。那么，这些被磁铁摔断后断裂面处的磁性是怎样的呢？

关于磁铁断裂后磁性的问题，在网络上经常有人争论探讨，说法不一。有的说断裂面处的磁性相反，有的说断裂面处的磁性相同。而在各种资料中很难找到相关论述。究竟如何？带着这个问题，我找了各种磁铁做了实验，结果表明，条形磁铁摔断后断裂面处的磁性相反（即出现异名磁极），两断裂面处是相互吸引的，很容易连在一起；而环形和饼形磁铁断裂后断裂面处是相互排斥的，很难把二者压在一起，即使使劲将它们他在一起，只要手松开，马上就会相互推开，并且其中一个会即刻反转过来，断裂面处似乎是同名磁极。

对于条形（或蹄形）磁铁摔断后断裂面处的磁性是异名的容易理解，这是因为，磁铁可视为多个小磁针的规则排列（即相邻小磁针之间靠异名磁极相互吸引连接在一起，由安培的磁性起源说——分子电流假说可知），摔断磁铁就相当于在某处将小磁针分开，分开后，两处的磁性仍然是异名磁极，即断裂处出现异名磁极，其余两端的磁性不变。

环形或饼形磁铁断裂面处相互排斥的原因是：由于二者的磁极在环面或圆面上，即上下两表面是N、S极，摔断后，其磁极还在上下两表面上，因此在断裂面处的上下两处就会出现两个磁极，当将断裂面靠近时，上下两面分别对应的就是同名磁极，同名磁极是相互排斥的，所以就会产生断裂面处是同名磁极的错觉。一旦将其中一块上下反转过来，就能牢牢地吸引在一起。

对此，有人可能会产生疑问，当环形或饼形磁铁摔断为很短的一节时不就变成条形磁铁了吗？的确，尤其是环形磁铁截出的一段很短时，看起来与条形磁铁无异。若果真如此，那么不就出现矛盾了吗？其实，这是因为环形或饼形磁铁内“小磁针”的排列与条形磁铁内“小磁针”的排列都是顺着原来磁极的方向，即使将环形或饼形磁铁摔断（当然不可震动过烈，以防引起磁铁内部结构的变化。有人宣称他做实验发现，条形磁铁被摔断后断裂面处出现了同名磁极，即所谓的异常现象。我想可能就是这个原因。若用轻缓锯断的方式使其分开可能就与我们通常见到的情况无异了。不过我还没遇到过这种异常现象），其排列方向也不会发生改变。

我倒是有另外一个问题，那就正六面体磁铁的磁极在哪里？球形磁铁的磁极呢？他们被切开后，截面处的磁极如何？

有资料显示，球形磁铁表现出的单极，其实另外一极在球心处，可见磁单极还是不存在的。

观点2

很多人都知道磁铁断裂後会重新出现N极与S极，以及「异极相吸同极相斥」这两个物理基本原则。
有体积的磁铁会相吸还是相斥，需要看磁铁的形状、大小与磁力线的分布而定。我们通常以磁极模型解释磁铁磁场极化和磁力线分布的状况：磁力线可以在家自己用铁粉定出来，而N极与S极则可用指南针的指向决定。为什麼断裂的磁铁无法照断面重新接好，反而彼此排斥？如果你用指南针再测试一下两块断裂磁铁的磁极，你会发现，断裂後的磁铁已经有了新的磁极，这是因为磁性分布会依磁铁的形状与体积而改变。事实上，磁铁在垂直与上下两侧，也各有不同磁极；磁铁断裂後，虽然水平方向仍然异极相吸，但垂直与上下方向却出现同极相斥的现象。所以如果你将断裂磁铁的一端沿垂直方向翻转180度，使结合面的磁力线方向一致，磁铁便重新吸合在一起了，这也是看到的翻面相吸现象。
这个现象实际上证明了，以简单磁性知识分析复杂问题时的缺陷与矛盾。也说明了磁力线分布，是由内部每个组成的向量合成结果。在磁体表面的磁极分布，会随著断裂面的形状而组合成新的相应磁力线分布，并形成具有新磁极的磁铁。

观点3
常见的铁氧体磁铁微观上应看成多晶体结构，磁铁中每个单晶体是磁铁最小单位。考虑以下结构的磁铁([SN]或[NS]代表不同指向的最小磁铁磁性单位)：
[NS][SN][NS][SN][NS]
[SN][NS][SN][NS][SN]
[NS][SN][NS][SN][NS]
整体对外看是左N右S，断成两部分后：
[NS][SN][NS]←→[SN][NS]
[SN][NS]←→[SN][NS][SN]
[NS][SN]←→[NS][SN][NS]
这两部分必然排斥，两块新磁铁中的一块从总体表现看磁极会反转。实际情况更复杂，磁铁最小单位空间指向应是各个方向的，只是总体上某一方向的占优。

如果由软磁性物质磁化得到“磁铁”其结构：
[NS][NS][NS][NS][NS]
[NS][NS][NS][NS][NS]
[NS][NS][NS][NS][NS]
断裂后：
[NS][NS][NS]←→[NS][NS]
[NS][NS]←→[NS][NS][NS]
[NS][NS]←→[NS][NS][NS]
两部分是相吸的，我用磁化后的锯条做过验证，大家尽可一试。

因此可以说，常见的铁氧体磁铁断裂后断口相排斥应是由这种磁铁的特殊生产工艺（粉末烧结）造成的。