
磁铁和弹簧的原理本质上是一样的,都是电磁力的作用结果。只不过弹簧的弹性力是由原子核对电子云的吸力、电子云对电子云的斥力实现的;磁铁的磁性则是电子云中电子运动时的磁矩产生的。
当弹簧张弛、磁铁未被磁化时,系统内各原子、分子状态处于总体平衡状态,对外不显作用力效果。但牵拉或者施加外部磁场后,将使得弹簧、磁铁的内部结构发生变化。弹簧通过电子云紧密交叠储备弹性势能,磁铁通过磁矩偏向储备磁性势能。在外部磁场、拉力撤除后,重叠的电子云、整理后的磁矩将会逐渐释放。
对外表现就是物体形状渐渐伸展、复原;磁铁则能够长时间表现出磁性。
然而不论是弹性形变,还是磁性磁力,都会有最终耗尽的一天。离开外力、磁场的持续能源补充,磁铁、弹簧,都会在一定时间后释放完自身储备的势能,恢复到环境作用下的常态。
磁力、弹力,来源都是外部施加的作用力。只不过磁力和弹力相比,是一种能够更长期释放的低强度作用力。天然磁铁,在地球磁场上千万年的持续磁化下显现出的磁性,其磁性明显小于人工制成的电磁磁化磁铁。只有依靠电磁磁化时施加的高强度磁场才能制成磁力强大的人工磁铁,才在较长时间内维持较强的磁性。但同等能量输入下,弹力能够在数秒的时间内将数十公斤的物体抛出近百米,而磁力只能牵引数克物体行进几厘米。
即使磁铁可以长期释放能量,甚至长到人们会误认为他能永远维持下去。但事实上,磁铁依然是有使用寿命的。即使是人工磁铁,在磁化后5-10年磁性就会发生明显的衰减效果,如果磁铁被频繁用于磁化其他物体,其使用寿命还会进一步削减。最终,磁铁将恢复到地磁作用下能够维持的最低磁性。
磁力并非取之不尽用之不竭的能源。