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如果磁铁做成球状,磁极会指向哪里?

磁性是由铁磁性材料中电子的平行运动产生的。每一个不成对电子绕原子核转动可以看作是一个微小环形电流,这个电流会产生一个微小的磁场。在非铁磁性物体以及未被磁化的铁磁性物体中,由于电子的旋转方向各异,产生的微小磁场会相互抵消,但是在铁磁性物体中,磁化过程使得这些不成对电子的旋转方向保持一致,所以这些微小的磁场得以叠加,所以能表现出宏观的磁性。[1]

根据磁性产生的原理,我们可以发现,磁铁的磁极只与其内部微观结构有关,和外形并没有直接的联系。初级物理课本中常用条形磁铁作为例子,是因为它结构简单易于理解,也方便进行各种实验。实际生活中用到的磁铁往往会复杂许多,甚至以阵列形式使用。

球形磁铁的磁极位于球面的两个点上,因为磁极是磁铁上磁力最大的点,所以球形磁铁的磁极判断起来非常简单:只要拿两个球形磁铁,让它们自由地吸引在一起,接触点必然就是磁极。当然,对于地球这种巨型球形磁铁,只要用指南针就能成功地找到它的磁极位置了。


两个球形磁铁的磁极和磁力线


地球的磁场(图片来源:Peter Reid, 2007)

(注:特别感谢@chernsimons 对此问题做出的回复)

[1] Wikipedia_Magnet: http://en.wikipedia.org/wiki/Magnet

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