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两块用磁体互相吸引后,总磁场能量是变大还是变小?最好,做过实验的回答.

来源:学生作业帮 编辑:搜搜考试网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/23 12:28:53
两块用磁体互相吸引后,总磁场能量是变大还是变小?最好,做过实验的回答.
有错别字,修改为:两块永磁体互相吸引后,总磁场能量是变大还是变小?最好,做过实验的回答。如果想当然回答增大的话(就象我一开始那样),就会导致违背能量守恒,和永动机的理论。最好用实验说话。希望有条件的朋友做个实验,不很难。
两块用磁体互相吸引后,总磁场能量是变大还是变小?最好,做过实验的回答.
增大,基本是两个磁体原来磁场强度的和.
再问: 谢谢,是实验经验么?如果是两个条形永磁体有并串两种方式,至少不会一样对么?这个实验很重要,麻烦详细点,多谢啦。
再答: 你考虑得很全面,两块磁体互相吸引在一起确实有两种情况,一是“串联”、就是两个磁体中间的磁极(一个N极和一个S极)互相吸引连在一起,这时磁场能量增大;另一种情况是“并联”、就是两个磁体的异性磁极互相吸引连在一起,这时就构成了闭合磁路,磁感线主要集中在磁路内部,对外显示出的磁场能量要减弱。 至于真正的“并联”应该是两个磁体的同性磁极靠在一起,两个同性磁极是互相排斥的,这需要依靠外力才行,与你的问题(两块永磁体互相吸引)不符。如果用外力使两个磁体的同性磁极靠在一起怕,磁场能量也是要增加的。
再问: 现在问题来了,对于串联情况:“就是两个磁体中间的磁极(一个N极和一个S极)互相吸引连在一起,这时磁场能量增大”。既然相吸引必然对外输出机械能,其磁场能应减小才能使能量守恒,如果是磁场能量增大,那岂不违背能量守恒原理?这也是我提出这个问题的原因。
再答: 你好!两个磁体相吸引连在一起就好象两个电池串联在一起一样,这时磁场强度增加了、就好象电池串联后电压提高一样,怎么会对外输出能量?永磁体的磁场强度基本上是不变的,“串联”后有累加的效果,就好象两个电池串联后电压累加一样。磁极的面积没变、磁极的磁感应强度增加了、磁通量就要增加、磁场的能量也要增加。在“并联”(同性磁极靠在一起)的情况下,磁极的磁感应强度没变,但磁极的面积增加了,磁通量就要增加、所以磁场的能量也要增加。
再问: 当两个磁体自动吸引的时候,其吸引力肯定会对外做功的呀,比如可以设计磁铁拉弹簧,吸引力会做功转为弹性势能的。 如象您所说(只考虑串联情况)磁能增加,这时会有总能量不守恒的矛盾。不知理解我的意思了么?(由于财富分不够不能追问,以后转独立)
再答: 我明白你的意思了,我说的是两个磁体相互吸引连在一起后剩余两个磁极磁感应强度的变化,而你要问的是两个磁体相互靠近过程中、两个相互吸引磁极间磁场能量的变化,咱们说的不是同一件事。应该这样说:当两个磁体相互吸引靠近时,相互吸引的磁极间磁场的能量要减少。 磁场中是有能量的,由于磁体的磁导率很大,所以磁体内部的磁感应强度变化很小、磁场能量远远低于空气中磁场的能量(磁场中能量的大小取决于磁场中磁感应强度的变化量,这相当于重力势能的大小取决于高度的变化量一样),在磁极外部(空气中)的磁场中,越是靠近磁极磁感应强度就越高。当两个磁体相互吸引靠近时时,随着距离的减小、磁感线会逐渐集中到磁体中,两个相互吸引磁极间的磁感应强度差就随着减小,也就是磁极间磁场的能量减少。当两个磁体完全靠在一起时,两个相互吸引磁极间的磁场消失,能量将减少到0。在这个过程中,磁场减少的能量等于两个磁体相互吸引靠近所做的功。 你说对了,磁场能量密度=0.5*H*B*,总磁能是所有空间能量密度的积分。既然是所有空间磁场能量密度的积分,就不只需要有磁场的截面积,还要有磁场的长度;引入磁感应强度的概念后,磁场中的总能量就取决于磁感应强度在磁场长度上的变化量。两个磁体相互吸引时,总是使磁体从磁感应强度弱的位置移动向磁感应强度强的位置,在两个磁体相互靠近、磁场长度缩短的过程中,两个磁极间的磁感应强度差就随着减小,也就是磁极间磁场的能量减少,减少的能量等于两个磁体相互吸引靠近所做的功。