磁铁和温度:磁铁的温度会影响它的强度吗?

磁铁的温度会影响它的强度吗?如何?为什么?

材料

• 3或4块相同的钕条磁铁
• 钳
• 水
• 炉子
• 锅
• 冰
• 碗
• 指南针
• 统治者
• 磁带

可选:

• 干冰
• 安全眼镜
• 烤箱手套

过程

在测试每块磁铁之前:

1. 把一块磁铁放在桌子上，使它达到室温。
2. 将另一块磁铁放入一锅沸水中45秒。
3. 将第三块磁铁放入一碗冰水中30分钟。
4. 可选:使用钳子、烤箱手套和安全眼镜，将第四个磁铁放入一桶干冰中30秒。

为了测试每块磁铁的强度:

5. 把指南针放在平桌上，使指针朝右。
6. 转动罗盘，使指针与“0”对齐。把指南针绑在桌子上。
7. 把尺子粘在桌子上，使它的方向与针的方向垂直。尺子上的“0”应该与圆规上的“0”相接。
8. 拿一块磁铁(用钳子夹住加热和冷却的磁铁)，沿着尺子向指南针方向滑动。你想让针朝磁铁的方向移动，所以如果它离开了，把它翻过来。
9. 当指南针的指针开始移动时，要注意磁铁和指南针之间的距离。比较你记录的所有磁铁的距离。你注意到了什么?你认为你能如何解释你的结果?

结果

加热磁体会使磁体的磁场减弱。冷却磁铁会使磁铁产生更强的磁场。当冷磁铁使指南针指针移动时，它们离指南针的距离会比热磁铁远。

为什么?

磁铁和温度之间关系的一个重要部分是，加热磁铁会使其分子变得更加无序。磁铁是偶极子,也就是说它们有一个对边电荷,或者说两端的磁方向。这是大多数磁性分子朝向同一方向的结果。当我们加热磁铁时，这些极性分子开始四处移动。整个磁体极性的平均方向变得有点混乱因为这些磁性分子不再面向同一个方向了。

如果磁铁被加热到居里点,它们失去了磁性。偶极子变得如此无序，以至于它们不能回到原来的状态。居里点非常热，如果没有特殊的实验室设备，你将无法让磁铁到达它们。对于铁，居里点是1417华氏度。

当你煮沸的磁铁从沸点100°C冷却回室温时，它会恢复到正常的磁场强度。将磁铁在冰水中进一步冷却至0°C或在干冰中冷却至-78°C将使磁铁变得更强。冷却会使磁铁中的分子减少动能。这意味着磁铁分子的振动更小，从而使它们产生的磁场更一致地集中在一个给定的方向上。