磁铁为什么一直有能量,磁铁的磁是怎样产生的

要想搞清楚这种问题，就需要明白一点：电和磁其实是一体的，是一回事，就像质量和能量之间的关系一样。

通俗理解，电能产生磁，磁也还能产生电，两者就像一枚硬币的两个面一样，关系非常密切。这也是为什么会有电磁场的概念。

发电机（马达）里面都有很大的一块磁铁，这样当里面的电线切割磁场时就会产生电。

产生的电能其实就是机械能转化来的，能量是守恒的。但前提必须是带磁性的物体才行，拿一个木棍在磁场中运动肯定不会有电流产生。反过来，当有电流在电线圈内运动时，也会产生磁场。

明白了这点，才能更好地理解磁铁的磁场到底来自哪里，还有能量的问题。

首先，我们需要从微观领域去理解。原子模型中，电子在原子核外运动，很多人理解为就像地球围绕太阳运动那样，其实这种理解是不严谨的，之所以很多示意图中会把原子结构比作太阳系结构，目的就是为了更通俗地理解原子结构，其实并不严谨。

其实磁场的根源在于电子的自旋，电子带电，自旋的时候就会产生磁性，这才是磁铁带有磁性的根本所在。

所以，只要电子不停止自旋，磁铁的磁性就会一直存在。

有人肯定会接着问：电子为何会自旋？或者说电子自旋的能量来自哪里？

只能给你一个“不讲理”的回答了：自旋是电子的内在秉性，基本属性，或者说在宇宙大爆炸的一瞬间就决定了电子具有自旋属性。

更突出的问题不在于电子为何有自旋，而在于“物质都有电子，为何被的物体没有磁性呢？”

还有就是，磁铁的磁性也不是永久的，在被加热后会失去磁场，冷却后又会恢复磁性，为何会这样？

虽然万物之中都有电子，但大多数物质并没有表现出磁性，只有少数物质具有磁性。因为在大多数物体中，电子都是成对出现的。在量子学领域，存在着“泡利不相容原理”，说白了成对出现的电子自旋方向必须相反。

自旋方向相反，产生的磁性就会抵消为零，如此一来，大多数物体就不会表现出磁性。

我们经常看到的磁铁是一个特例，因为铁有四个电子是不成对出现的，如此一来这些电子就会形成磁场。

简单讲，每个铁原子都是一个小磁铁。不过这小小磁铁的排列通常都很混乱，结果就是铁的磁场相互抵消，所以普通的铁是没有磁性的。

但是在经过磁化之后，就具有磁性了。

比如说，把一块铁放置在磁场中，一段时间过后，之前混乱排列的小磁铁就会变得有规律，形成磁场。而且即使撤掉磁场之后，铁的磁性仍旧能保留下来，这就是磁铁。

之所以加热可能会导致磁铁磁性消失，原因也很简单，因为磁铁受热之后，会导致原子加速振动，这就破坏了原有的有序排列，让小磁铁的方向变得混乱，如此一来磁性就消失了！

吸铁石的磁力不会消失，它的能量是从哪里来的？

四氧化三铁能形成磁铁，因为四氧化三铁中有一个可以在分子中旋转氧离子。天体中的电子跟随天体自转而旋转运动，电子旋转生产磁力，天体自转都会产生磁力，自转速度越快质量越大的天体，生产的磁力越大。磁铁构成材料是铁，钴，镍。它内部由磁畴微小磁体组成，只有当被高温加热或受引剧烈震动时，磁性才可能发生衰减。

可以认为磁铁发出磁力不用消耗能量，磁铁发出磁力，就像物质发出引力，电子、质子发出电场一样，是物质的属性，不用消耗能量。能量也好，磁力，力也罢，包括温度，热度，光电现象等，物质自转和随着生态体系公转时产生出来的现象而已。

所谓磁力，其实就是这个所谓的具有磁性的物质在自转和公转过程中与其他处在自转和公转的物质之间发生彼此作用关系时呈现出来的现象而已。其二，能量从哪里来的呢？答，所谓能量，就是自转和公转过程中呈现出来的现象，根本就没有发生真正的能量交换，无增无减。通俗的说就是，任何一个物质都是一个自带能量的个体，只不过需要机缘而呈现出来罢了。

光电现象也好，温度，能量现象也罢，那些都是物质自转和公转状态或过程中的现象而已。请把吸铁石用火烤一下，就会磁力减弱甚至消失。请认真上课，这个知识点物理老师都会给你讲，如何消磁。没有真正意义上的永磁体，只是产生磁力的持续时间长而已。

磁铁对铁的电磁场感应，这个磁场就是同一个方向，相同方向相吸，相反方向相斥。磁力、磁性，是电子在固体物质中的表现形式，是电子运动的本能，成为电子自由独立运动的载体。所以，发到太空的电子都是电磁波，电磁是同体的相互转化运动，是电磁力的源泉！所以，运动中的磁力电力都不会消失！

磁铁为什么能吸铁？它的能量从哪里来？

这个要从微观层次来看，因为电子的自旋特性（量子属性）会产生自旋磁矩，同时电子在绕原子核运动会产生轨道磁矩，以上两种可以统称为原子磁矩。这些原子磁矩如果可以有序排列起来并且大小方向相同，那么物质就可以表现出磁性。

表现出磁性就意味着磁场的存在，任何物质在磁场中都可以被磁化，只是程度大小不同。例如铁就是较容易被磁化的物质，由于铁原子的磁矩间存在着相互限制作用，使磁矩在一定范围内更容易形成磁畴。

就目前来看，在自然界中，一切力的作用归根结底无外乎只有四种——引力、电磁力、强核力以及弱核力。磁铁能够吸铁，这是电磁力在起作用。那么，磁铁和铁之间为什么可以产生电磁力呢？
这个问题需要从微观角度来阐述。原子的组成有两部分，一部分是带正电荷的原子核，还有一部分是原子核外围带负电的电子。电子自旋会产生自旋磁矩，从而产生磁场。另一方面，原子核外的电子在轨道上运动还会产生轨道磁矩，这也会产生磁场。此外，原子核的自旋也有自旋磁矩，同样也能产生磁场。
原子中的各种磁矩结合在一起产生一个总的原子磁矩，而原子磁矩的有序度决定了物质是否具有磁性。如果原子中的磁矩互相叠加，原子磁矩有序度高，这样就会产生一个磁场，从而使物质具有磁性。这样的物质就是我们所说的磁铁，最常见的磁铁主要是由四氧化三铁组成。另一方面，如果原子中的磁矩互相抵消，原子磁矩无序排列，这样无法产生磁场，物质也就没有磁性。
在磁铁产生的磁场的作用下，铁的原子磁矩排列会从混乱变成有序，从而被磁化，并产生磁场。这样磁铁和铁之间就能产生电磁力，所以磁铁可以吸铁。
而对于磁铁无法吸引的其他物质，它们的原子磁矩在磁场作用下不会从混乱变成有序，这样就无法产生磁场，所以它们无法与磁铁通过电磁力而吸引在一起。
磁性的本质是电磁力，磁铁产生磁力是因为它在空间产生磁场，磁场越强，磁力越大。
磁铁为什么会有电磁力呢？这是因为这些磁体原子的内部结构比较特殊，有序排列，本身就具有磁矩。

磁性材料一旦被磁化，使其内部原子结构发生变化，从杂乱无章变得有序排列，形成很微小的晶格，这些晶格电子围绕着某个轴心运动，形成了环形电流，就成了一个个微小的磁体，大量南北极相同小磁体构成了磁性较大的磁铁。

磁铁有天然磁铁、人造磁铁、电磁铁之分。
天然磁铁是由磁铁矿中开采出来的，主要成分为四氧化三铁（Fe3O4），是一种本身具有磁矩的矿物，原子形成等轴晶体，晶体呈八面体、十二面体。地球本身就具有强大的磁场，这些磁石埋在地底下，由于其特有的晶体特性，被地球这个大磁铁所磁化，就成了永久磁铁。

人造磁铁是运用天然磁铁的某些特性，选取相应的材料，制成各种形状的磁性材料，然后让其在磁场中磁化。在磁场中，磁性物体受到外磁场的作用，内部小磁体的方向排列趋于一致，就显示出了磁性。

这些被磁化的磁性物体被撤去磁场后，内部排列能够继续保持下去，就成了一个人造磁铁。由于人类掌握了磁性的本质，因此一些人造磁铁比天然磁铁还要稳定和强大。

电磁铁是运用电磁转换原理，人为制造出若干环行线圈，中间加上铁棒。当通电时，就产生了磁场，断电磁场就消失。中间的铁棒是为了增加磁性，使电磁铁更能稳固的吸取物体。

人类自从认识了磁力和电磁转换的原理后，完全颠覆了这个世界，可以说现代的一切科学进展和 社会 生活都与电磁力息息相关。
我们现在使用的电力、能源、交通、航天、影视、医疗等等一切，都少不了电磁力的在其中的作用。

人类很早就发现了磁铁，老祖宗就利用磁铁制成指南针来标记方向，应用在航海等人类 探索 活动中。现在的日常生活中，利用到磁效应的领域越来越多，从发电机到计算机的硬盘都是利用电流的磁效应。
天然的存在磁铁就是一些有磁性的矿石，也被成为吸铁石，现在还有人工磁铁，同时也可以把导线绕成线圈，制备电磁铁。人们可以利用磁铁吸引铁钉等金属物件，同时被吸引的铁钉也会带上一定的磁性，再次吸引其他更小金属东西。当把磁铁撤开，铁钉也会随之失去磁性，不再吸引其他小金属。
磁铁对于金属物体会有吸引，或者两个磁铁之间也会有作用力，这种磁力作用即使相距一定距离也会存在。这种磁场力的产生来源于磁铁周围的磁场，磁场具有势能，势能就是储存在体系中可以转化成其他形式的能量，比如转变成动能。和磁场类似的就是在重力场中有重力势能，就像在高处的石头总有掉下来的趋势，两个质量物体之间总有万有引力作用一样。
磁场还可以赋予一些金属如铁钴镍等以磁性，基本原理就是铁块等金属内部含有大量的磁畴，具有杂乱无章的排布，当把铁块置于磁场中，铁块内部的磁畴就会在外磁场的作用下，趋向于外磁场的方向进行排列，从而使铁块也暂时具有了一定的磁性。

人们最早认识到有“磁性”就是从吸铁石能吸铁这个现象开始的。除此之外，还有一个常见现象，就是指南针（中国古代叫司南）。
地球本身可以看做是个大磁铁，地磁南极位于地理北极附近，而地磁北极位于地理南极附近。
司南（或指南针）是个小磁铁，所谓磁铁，用物理的语言说就是一个磁偶极矩（一端N，另一端为S，N-S之间有个距离），磁性的一个基本知识就是我们迄今为止还没有发现磁单极子（即单独的N，或单独的S），所有吸铁石能吸铁，和电现象里，正电荷可以吸引负电荷是不一样的。

地球本身是个大磁矩（大磁偶极矩），思南（小磁矩）放到地球表面，小磁矩会在地球这个大磁矩产生的磁场中运动。这里的关键是磁偶极矩产生的磁场是非均匀的，大致来说，越靠近磁极，磁力线越密集（磁场越强），越远离磁极，磁力线越稀疏（磁场越弱）。
一个小磁矩μ放到磁场B中的势能是：
这个公式告诉我们小磁铁首先会“顺着”磁力线的方向排列，这就是指南针的物理原理，因为小磁针顺着磁力线方向，能量最低。
其次磁矩在“非均匀”磁场中还会受力F：
这个公式意味着磁矩μ会顺着磁力线的方向受到一个指向磁场更密集方向的力。换句话说小磁针会向着附近的磁极运动。
回到磁铁会吸引铁钉这个现象，磁铁（大磁矩）有两个磁极，铁钉本身在没有外加磁场的时候并没有磁性，但当我们把铁钉放到磁场里的时候，铁钉会发生磁化，铁钉可以看做是很多磁畴的集合，每个磁畴本身可看做是个小磁矩，但这些磁矩的取向是杂乱无章的，当我们把铁钉放到外磁场里，这些磁畴有平行于外磁场排列的趋势，于是铁钉整体就具有了非零的磁矩。
被磁化，具有非零磁矩的铁钉会在磁铁产生的非均匀磁场中受力运动，被吸引向磁场更大的地方，即磁铁的磁极处。
那么铁钉的能量是从哪儿来的呢，当然是从铁钉（小磁矩）在磁铁（大磁矩）磁场中的势能来的，这个势能会转化为动能，使铁钉撞在磁铁的磁极上。
磁铁之所以能够吸引铁，是因为磁铁可以利用其特有的磁场将铁磁化，从而使得铁也具有磁性，从而使得磁铁和铁之间通过磁场相互作用。而磁铁的能量就是来源于它的磁场能！
当然磁介质不仅有铁磁介质还有顺磁介质和抗磁介质，这三种介质在没有外加磁场的时候，由于介质中的分子或原子内的电子运动是杂乱无章的，因而总的磁性显然无限趋近于0。但是一旦施加了外磁场，介质中的分子或原子内的电子运动就会有一定的取向，最后就会显示出磁性。这个过程就叫磁化。
而铁磁介质与顺磁介质和抗磁介质最大的不同就是，铁磁介质中有如上图中所示的磁畴。因此在受到外磁场作用以后，其中的每个磁畴的总分子磁矩会朝着外磁场方向旋转。最后的结果就是铁磁介质，比如说铁棒等就会被磁化，从而能够和磁铁经过磁场来相互作用，比如铁棒被吸引等等。而且由于磁畴的存在，使得铁棒可以一直具有磁性，从而保证它能够一直和磁铁作用！
实际上，根据人类目前科学水平，无法回答此问题，正如地球与其他星体为什么会吸引其上面的所有物质一样！这应该关系到物质微粒子的问题。有些人用什么电磁场原理来解释，其实这种解释是错误的，为什么磁铁不吸铜铝锑等金属呢？难道磁铁遇到这些物质就没电磁场了吗？随着科学的发展，人类总有一天会搞清楚这个问题。

我的想法是，既然磁铁对铁有永久性的吸引性，那可不可以将其特性运用起来，造出永动机呢？

引伸：太阳氢氦核聚变反应生成了铁，此铁具有磁性磁场，吸引着太阳系的所有行星，让各行星在既定轨道运行，不致混乱。太阳发光发热，给地球生命提供生存，让植物有光合作用，释放氧气供给动物，太阳的热使生物不致冻死。看来，地球的运转，来自太阳的磁扬作用。太阳造就了运动与生命。上帝创造了太阳，万物不能离开太阳

答：磁铁的能量来自于磁铁本身，通过磁铁激发的磁场来传递能量，并作用于磁场中的物体。
首先，我们需要明确两个概念：
（1）磁场的本质是电磁场；

（2）电磁场是物质的一种；

既然是物质，就具有质量和动量；磁铁激发出来的电磁场，同样具有质量，该部分质量叫做“电磁质量”，用m（c）表示。

电磁场存在于磁铁或者电荷周围，与其中的物质发生相互作用，磁铁的能量正是以该方式进行传递；能量的来源，就是磁铁本身赋予的。
之所以磁铁能吸引铁块，是因为磁铁激发出来的电磁场，与铁内部电子运动形成的微观磁效应耦合，导致铁块会受到磁铁的吸引作用。

很抱歉，作为四个基本作用力的其中之一，磁力的产生以现在的 科技 仍然是无法解释的，我们只能观察其规律并加以应用。四大基本作用力分别是，引力、电磁力、强核力、弱核力。其中只有引力在爱因斯坦的广义相对论中，解释了是由于大质量天体扭曲时空所导致而产生的引力外，其他三个均无法解释。

刚学完材料物理来回答一下这个问题，都说是磁矩，可是什么是磁矩都没说清楚。

磁矩通俗一点说，一个磁性物质，要想表现出磁性要有NS极，也就是NS极整体不重合。在材料内部，有无数小磁矩，相当于无数NS不重合的小单元。如果这些NS极小单元整体没有相互抵消，就会出现磁性。

可是为什么会有NS小单元？

以铁为例，铁在没有外磁场的作用下没有磁性。铁的内部有NS小磁矩。下面是铁的电子排布式，和轨道式。可以看出铁的3d轨道上有四个单电子，而其它都是一对电子，一对电子的自旋磁动量相反，也就不表现磁性。而那四个单电子的磁动量没有电子和它相互抵消，于是原子内部产生磁矩。

在外加磁场的作用下，NS小单元会沿着磁场方向有序排列，这样的话，NS小磁矩在材料内部就N在这头，S在那头。就表现出磁性。