螺丝刀碰一下磁铁,为什么就能吸起螺丝?
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螺丝拧到一半,总往地上掉。顺手把螺丝刀的刀头在一块磁铁上蹭了两下,再伸过去,螺丝就可以被刀头吸住了。 磁铁拿开以后,这把螺丝刀还能接着吸螺丝。 螺丝刀本来吸不住螺丝,只是碰了一下磁铁。这一碰,到底改变了什么? 要回答这个问题,得先弄清它的磁性是从哪里来的。
磁性不是从磁铁那里传过来的 最自然的想法是,磁铁把自己的一部分磁性传给了螺丝刀。照这个想法,磁铁每帮一把螺丝刀充一次磁,自己就该弱一点。 实际上不会。磁铁吸住铁件、把钢件磁化,都不会消耗它自身的磁化状态。这一点在前文《磁铁一直在吸东西,为什么不会把能量用光?》里有更完整的讨论。 螺丝刀的磁性来自它自己。铁原子本身带有磁矩。在铁和钢里,相邻原子的磁矩倾向于朝同一个方向排列,形成许多微小的区域,叫磁畴。每个磁畴内部的磁化方向是一致的,但不同磁畴朝向各异,互相抵消,所以一把普通的螺丝刀整体上不显磁性。 磁畴之间的边界叫畴壁。磁铁靠近时,方向和外磁场接近的磁畴畴壁随之移动,向外扩张,方向不合的磁畴被压缩。外场足够强时,磁畴内部的磁化方向还会整体转向外场。于是在宏观上,刀头就表现出了磁性。
拿走磁铁,磁性为什么还在 畴壁在钢里移动,并不是一路畅通。钢的内部并不均匀,到处是细小的障碍,比如微小的碳化物颗粒和被扭曲的晶格。畴壁碰到这些地方会被卡住,要靠外磁场推一把才能越过去。磁铁一拿走,推力没了,畴壁就停在半路,回不到原来的位置。这种现象叫畴壁钉扎。 卡住的地方越多,退回去的就越少,留下的磁性也越多。 螺丝刀用的S2、铬钒钢这类工具钢,为了耐磨、拧螺丝不变形,刀杆要经过淬火:碳原子被困在铁的晶格里,把晶格撑得歪歪扭扭,钢里还分布着大量碳化物颗粒。这些让钢变硬的结构,很多也在钉住畴壁。 于是,螺丝刀离开磁铁后就有了自己的磁场。刀头的磁场让螺丝内部的磁畴也偏向同一方向,螺丝被磁化;刀尖附近的磁场最强,越往外越弱,被磁化的螺丝就被拉向刀尖。被吸住的螺丝自己也成了一块临时的磁体,有时还能再带起一颗更小的螺丝。
钉得住,但钉得不牢 钉扎只是一道能垒。只要有东西帮畴壁越过它,磁化就会一点点散掉。螺丝刀身边,这样的东西并不少。 |












