非接触力的类型及其传递的方式

我们做学生时,对力的理解无非就是力的三个要素:力的大小,方向和作用点例如:水平地面上放置一个箱子。当我们用手推箱子时,箱子就受到了向右的力F。我们可以以箱子为研究对象,对箱子进行受力分析。

为了简便分析箱子的受力情况,我们简单地认为箱子的受力点在其重心。

在水平方向上:箱子受到向右的推力F,向左受到地面对箱子的摩擦力f。

在垂直方向上:

箱子受到向下的重力G,向上受到地面对箱子的支持力N。

当推力F大于摩擦力f时,箱子就会在水平方向上向右做加速直线运动;当推力F等于摩擦力时,箱子就会保持静止状态。

图片发自简书App

这个我们很容易理解,但自然界中,不但只有接触产生的力,而且还有非接触产生的力。例如,磁力,电磁力,静电力,强核力和万有引力等等。

- 磁力是我们常见的非接触力的类型。其典型的代表就是磁铁,六十,七十年代出生的苦逼对此会非常熟悉。拆掉父亲的收音机,喇叭后面就是一个磁铁——俗称吸铁石的就是它。

如果我们把磁铁放置于沙砾中搅拌,其表面就会吸附大量的铁屑;如果我们把两个磁铁相互靠近,就有相互吸引或相互排斥。

图片发自简书App

现代的科技已经非常发达,对磁铁的研究也非常全面,总而言之,磁铁具有以下性质。

一,磁铁的周围存在着磁场。

二,磁铁同极相斥,异极相吸。

三,磁铁能产生电磁感应现象。

现在我们分别介绍磁铁的三个性质。

磁铁周围存在着磁场。虽然,我们感觉不到磁场,但我们可借助一些工具来观察研究。如果我们把磁铁的周围撒满小铁屑,这些铁屑的排列就会是有规则的。如果我们放一些小磁针在磁铁的周围,我们就会发现,小磁针的北极——N极会具有一定的指向。即小磁针北极的指向是磁力线切线方向。

如果我用一条条闭合的实线——磁力线代表磁铁的磁场,那么,磁铁外部的磁力线就会从磁铁的北极(N)出发,到磁铁的南极(S)结束,而磁铁的内部的磁力线则相反。并且磁力线的密度和离磁铁的距离成减函数的关系。

图片发自简书App

磁铁的第二个性质是同极相斥,异极相吸。这个我们非常容易理解,就是如果我们把两个磁铁的N极靠近就会产生斥力,把它们的N_S或S_N相互靠近,就会产生吸引力。这是因为磁场是具有方向性的,也很好理解。

磁铁的这两个性质被人们得到了很好的利用。我们知道,地球就是一个大磁铁,它的周围也存在着磁场。在地球表面的磁铁的N极都会指向地球的磁极S。指南针的原理就是如此。我国是最早利用这一现象的国家。据《古矿录》记载最早出现于战国时期的河北磁山一带。用天然磁铁矿石琢成一个杓形的东西,放在一个光滑的盘上,盘上刻着方位,利用磁铁指南的作用,可以辨别方向,是现在所用指南针的始祖,成为中国的四大发明之一。司南的典籍是《鬼谷子·谋篇第十》:“故郑人之取玉也,载司南之车,为其不惑也。”北宋沈括的《梦溪笔谈》对指南针已有详细记载:“方家以磁石磨针缝,则能指南。”

图片发自简书App

磁铁的神奇的自然现象也会被不良商家利用,成为非法赚钱的工具。例如,八九十年代的磁疗杯,磁疗枕,磁疗床垫,505磁疗腰带,磁疗内裤等等磁疗产品。商家吹嘘可以治疗风湿,高血压,阳痿早泄等等功能。有些在央视315晚会上曝光过的。一个普通的杯子,下面扣一个环形磁铁,里面的水就成万能的良药啦——磁场只对铁,镍等金属起作用,对水是不起什么作用的,和其他地方的水功能是相同的——就是可以解渴。

图片发自简书App

我们在讨论磁铁相互吸引的时候,有没有想过,两者的速度由静止到运动,其动能是增加的,增加的动能应该是磁力所做的功。如果两者的质量分别为M1和M2,平均速率为V1个V2,移动的距离为S,则磁力所做的功等于两者动能的增加量。

FS=½M1V1∧2+½M2V2∧2

我们是否想过,增加的能量来自哪里?如果我们把两个磁铁视为一个系统,它们的能量是增加的,因为两者的磁力并没因做功而减少。我们知道,宇宙间的能量是不会增加,也不会减少,它只会从一种能量形式转变为另一种形式,而总的能量守恒,这就是能量守恒定律。这明显违反了物质的能量守恒定律。关于这个问题,我们留一个悬念,等后面的章节再讨论。

磁铁的第三个性质是电磁感应现象。什么是电磁感应现象呢?所谓电磁感应现象就是是指闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动,导体中就会产生电流的现象。它是1831年十月由英国物理学家法拉第(Michael Faraday)发现的。电磁感应现象的发现在物理学史上具有很高的地位,它向我们展示了宇宙间的机械能向电能转换的渠道,完整的诠释了能量守恒定律。有人评价说:“这一发现进一步揭示了电与磁的内在联系,为建立完整的电磁理论奠定了坚实的基础”。我们的目的并非研究它的定律的计算,公式的制订,但我们可以用右手定则来判断闭合电路电流的方向。右手定则简单展示了载流导线如何产生一个磁场,伸开右手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把右手放入磁场中,让磁感线垂直穿过手心(即手心正对磁场N极方向),大拇指指向导体运动的方向,那么其余四个手指所指的方向就是感应电流的方向。

图片发自简书App

人们根据电磁感应现象发明了发电机,有了发电机,我们就可以建造火电厂,水电厂,核电厂。有了电,漆黑的夜里可以有万家灯火,当农田缺水时,可以用潜水泵浇水,涝时排水。

全世界的水电站很多,像中国的三峡水电站,巴西伊泰普水电站,委内瑞拉的古力水电站,巴西图库鲁伊水电站,美国大古力水电站,俄罗斯的萨扬舒申斯克水电站,加拿大纽芬兰省丘吉尔水电站,埃及的阿斯旺水电站,其中规模最大,发电量最大,非我大中华的三峡水电站莫属。

图片发自简书App

我们在学物理的时候,总是发现一些物理现象可以为我们所用,而不能说明该现象的成因,本质。我们不禁要问,为什么这样啊?同样,我们也可以对电磁感应现象这样问:“为什么啊”。

虽然我们不能解释磁铁的本质,但我们可以这样认为,磁铁的内部结构必然与众不同,灵巧的结构与外部的因素相结合就会形成磁铁的所有现象,至于什么外部的因素,我们要以后再讲。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 215,076评论 6 497
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 91,658评论 3 389
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 160,732评论 0 350
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 57,493评论 1 288
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 66,591评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,598评论 1 293
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,601评论 3 415
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,348评论 0 270
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,797评论 1 307
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,114评论 2 330
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,278评论 1 344
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,953评论 5 339
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,585评论 3 322
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,202评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,442评论 1 268
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,180评论 2 367
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,139评论 2 352

推荐阅读更多精彩内容

  • 作者:于昊2011.3 前言:磁对于我来说是一个神奇的领域,我感叹于磁的强大和固执,感叹于磁的变化和稳定,我曾经为...
    彭晓芬阅读 2,140评论 0 2
  • “我一生渴望被人收藏好,妥善安放,细心保存;免我惊,免我苦,免我四下流离,免我无枝可依”。
    汎白阅读 57评论 0 0
  • 1 智者每天都会讲一个好故事和一个坏故事,然后把它们装在袋子里打包好。等到晚上的时候,他就会对着袋子吹一口气,念一...
    大钱小胖阅读 408评论 6 6