斷開的磁鐵

引自科學人http://sa.ylib.com/MagCont.aspx?Unit=columns&id=709

磁鐵斷開來後，為什麼翻面才會相吸？

台灣大學物理系教授張慶瑞提供的回答如下：

很多人都知道磁鐵斷裂後會重新出現N極與S極，以及「異極相吸同極相斥」這兩個物理基本原則。但是，上述這個看來簡單而常見的問題，其實很多人並無法回答。

有體積的磁鐵會相吸還是相斥，需要看磁鐵的形狀、大小與磁力線的分佈而定。我們通常以磁極模型解釋磁鐵磁場極化和磁力線分佈的狀況：磁力線可以在家自己用鐵粉定出來，而N極與S極則可用指南針的指向決定。為什麼斷裂的磁鐵無法照斷面重新接好，反而彼此排斥？如果你用指南針再測試一下兩塊斷裂磁鐵的磁極，你會發現，斷裂後的磁鐵已經有了新的磁極，這是因為磁性分佈會依磁鐵的形狀與體積而改變。事實上，磁鐵在垂直與上下兩側，也各有不同磁極；磁鐵斷裂後，雖然水平方向仍然異極相吸，但垂直與上下方向卻出現同極相斥的現象。所以如果你將斷裂磁鐵的一端沿垂直方向翻轉180度，使結合面的磁力線方向一致，磁鐵便重新吸合在一起了，這也是你看到的翻面相吸現象。

這個現象實際上證明了，以簡單磁性知識分析複雜問題時的缺陷與矛盾。也說明了磁力線分佈，是由內部每個組成的向量合成結果。在磁體表面的磁極分佈，會隨著斷裂面的形狀而組合成新的相應磁力線分佈，並形成具有新磁極的磁鐵。