探究摩擦生磁現象

朱年香 陸三珍

摘要：沒有磁性的鐵質物體被磨以后能被磁化。摩擦生磁與摩擦場所的材料、摩擦的傾斜角、摩擦材料、摩擦方向、摩擦強度等因素都有關系，綜合考慮這些因素，摩擦生磁在日常生產、實際生活、工業等領域有廣泛的應用。

關鍵詞：摩擦、磁化、應用

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A

一、研究目的和研究背景

1、探究的目的：

證明沒有磁性的鐵質物體被磨以后確能被磁化。

2、背景的介紹：

摩擦起電的現象和摩擦生熱的現象司空見慣，可是，只要稍加留心觀察，我們就可以發現，在不用水的情況下磨刀、磨剪時，磨下的鐵屑就會被刀、剪的刃口所吸引，有時可以吸引一大串，更重要的是還能吸引上釘書釘，但是，這仍舊不足以說明“摩擦生磁”現象，因為被磨物體可能在未磨之前就具有磁性，于是進行實驗驗證。

二、探究內容

1、為證明鐵質物體被磨后確能被磁化，進行如下對比實驗。

（1）實驗器材：鐵屑，靈活轉動的小磁針，刀子，粗糙的石頭，菜刀，剪刀，老虎鉗，木頭，布料，金屬材料，釘書針。

（2）實驗步驟：

用未磨的刀子靠近小磁針、鐵屑，再把該刀摩擦后靠近鐵屑、小磁針，再換用菜刀、剪刀、老虎鉗等鐵件。

摩擦前：

摩擦后：

上述實驗表明：一個沒有磁性的鐵件經摩擦后確能被磁化。

2、為探究影響因素，依據控制變量法做進一步實驗：

（1）探究磁化與摩擦場所材料的關系

讓相同的無磁性的鐵件分別在木頭布料、鐵板和混凝土、石塊上摩擦。

摩擦前：

實驗表明：被摩的鐵件在木頭、布料、鐵板上摩擦時，不能被磁化，在混凝土、石塊上摩擦時，鐵件可以被磁化。

（2）探究磁化與摩擦傾斜角的關系

沿如下圖示的傾角摩擦，三把刀分別記為甲、乙、丙。

摩擦后：

上述實驗表明：被磨的鐵件與磨石垂直時，則不能被磁化，且傾斜角越小，磁化程度越強。

（3）探究磁化與摩擦材料的關系

用大小形狀完全相同的塑料模型和鐵刀在混凝土上摩擦后去靠近小磁針和鐵屑，將塑料刀模型令為A刀，鐵刀標號為B刀。

摩擦后：

上述實驗表明：只有鋼、鐵質這些能被磁鐵吸引的物質可以通過摩擦被磁化。

（4）研究磁性強弱與地磁場方向的關系：

實驗可知：沿南北極方向磨時，效果要明顯。

（5）研究磁化與摩擦程度的關系：

經實驗發現，當磨到有鐵粉被磨掉時，即被磨的時間越長，磁性越強，可以吸引釘書針。

三、摩擦生磁的解釋

第一、地球是一個巨大的磁體，實驗是在地磁場中進行的，當鐵性物質沿南北方向摩擦時，加速磁分子熱運動，這些熱運動的磁分子會在地磁場的作用下，按地磁場方向取向，待冷卻后，仍保留這種取向，因而被磁化。

第二、磁場起源于“電荷的運動”，眾所周知，摩擦生電，那么產生電荷又發生轉移，電荷的轉移形成電流，所以在電荷發生轉移過程中，被磨鐵件磁化而具有磁性。

四、摩擦生磁的應用

1、隨身發電：隨身發電就是在鞋底安裝一個小型發電機，利用人行走或運動時衣服間的摩擦和各種物質間的摩擦所產生的電荷，然后用電容器將這電荷儲存起來，可以隨時取出來使用，如隨時給MP3充電等，若制造大型機械則可緩解能源危機。

2、工廠的機器間的摩擦不僅加速了機器的損壞，而且阻礙機器靈活運行，且難消除，那么利用摩擦生磁，不僅可以延長機器壽命，而且為資源短缺的國家節約能源，廢舊利用，然后用磁再生電，一舉兩得。

3、利用摩擦生磁、磁再生電的原理制成雙邊開門的冰箱，可以避免因長期使用一邊而加速損壞，在航海上，可以利用這一性質防止強風引起的惡劣損壞。

4、在電熱毯的啟發下，設計一件電熱衣。在衣服內部裝上一個細的電絲，利用它的熱效應來加熱。這種能量的獲得可以從摩擦生磁、磁生電實現，也可以直接由電能提供。因此，冬天的老年人，尤其是北方的，可以穿上插頭式的電熱衣御寒，避免了空調的高功率用電，節約了能量;年輕愛美的人可以穿上利用摩擦生磁、磁生電這種方式的電熱衣保暖，可以避免穿厚厚的衣服而帶來的諸多不便，更加體現年輕風茂;登南極闖北極的科考人員穿上它則不必為天氣環境惡劣，衣服穿多行動不便而苦惱。