Откуда берется энергия, когда магнит двигает компас? [дубликат]

Мое очень ограниченное понимание магнетизма состоит в том, что это, по сути, накопленная энергия. Однако то, что меня смущает, касается следующей ситуации: если у вас есть компас, и вы приближаете к нему магнит, компас будет двигаться. У меня вопрос, откуда берется эта энергия? Магнит теряет часть магнетизма или энергии, связанной с магнетизмом? И если это так, означает ли это, что «постоянный» магнит на самом деле потерял бы магнетизм быстрее, если бы вы поднесли его к вещам, которые легко реагируют на магниты, чем если бы он оставался в месте, лишенном таких вещей?

(отвечая в комментариях, потому что я уверен, что это должно быть дубликат) Энергия исходит от того, что двигает магнит.
Сахар и бензин также являются хранимой энергией, и магнетизм как таковой не очень точно описывается.

Ответы (1)

Когда вы перемещаете магнит рядом с компасом, вы для этого меняете поле. После того, как стрелка компаса встанет на место, отодвигание магнита потребует немного дополнительной силы (из-за расположенной поблизости стрелки компаса). Итак, в конечном счете, источником энергии является ваша рука, двигающая корпус компаса или магнит.

Однако непосредственным источником энергии является накопленная энергия магнитного поля: ближайший магнит и выровненная стрелка компаса имеют меньше накопленной энергии, чем удаленный магнит и не выровненная стрелка компаса.

Энергия магнитного поля представляет собой квадрат местного поля, умноженный на локальный объем, суммированный по всему пространству. Стрелка компаса принимает магнитный поток на ближнем к магниту конце и высвобождает его на дальнем от магнита конце, но это уменьшает поле, прилегающее к стрелке (в модели силовых линий силовые линии сходятся в иглы, и это оставляет меньше силовых линий на квадратный метр, т. е. меньше магнитного поля в пространстве, примыкающем к этой игле).

Решение проблем энергии и силы магнитного поля является основной темой проектирования двигателей и генераторов.

означает ли это, что «постоянный» магнит на самом деле потерял бы магнетизм?

Постоянные магниты стабильны только в некоторых материалах с нечетным перекрытием электронных орбит (ферромагнетизм - это почти эффект химической связи). Таким образом, только приложение большего количества энергии может потерять магнетизм таких материалов (например, плавление кубика льда). Когда кто-то размагничивает непостоянный магнит, он на самом деле (микроскопически) не является немагнитным, это просто случайно переориентированные пятна. Внешнее поле может быть уменьшено этой случайностью, и скорость, с которой это происходит, представляет собой разницу между «жесткими» ферромагнетиками с постоянными магнитами и «мягкими» ферромагнетиками.

Можете ли вы объяснить, почему «ферромагнетизм — это почти эффект химической связи»? В моей книге это вызвано тем, что атомы железа имеют пять выровненных электронных спинов в наполовину заполненной d-оболочке и выстраиваются под действием магнитной связи.
@ my2cts ковалентная связь образуется несколькими атомами, взаимодействующими друг с другом и правильно выравнивающими спины своих электронов на внешней орбите. Ферромагнетик образован многими атомами в кристалле макроскопического масштаба, электроны которых находятся на определенных орбитах, правильно выравнивая свои спины. Оба являются спин-спиновыми муфтами.
@ my2cts - настоящая магнитная связь не соединяла бы N полюсов электронов соседних атомов вместе, а помещала бы N рядом с S (и это может случиться, это называется антиферромагнетизмом). Причина, по которой эти спины выравниваются, заключается в «обменной силе» идентичных электронов с выровненными спинами. Блуждающий модельный магнетизм связан с металлической (ковалентной) связью.
@hyportnex Спины выравниваются обменом Паули, так что на самом деле не магнитной связью.