由宇

科幻電影《X戰(zhàn)警》系列中有一個(gè)強(qiáng)大的反派，他就是萬(wàn)磁王。作為一名“變種人”，他可以利用磁力操縱金屬運(yùn)動(dòng)，企圖讓變種人主宰世界，但最終還是被X戰(zhàn)警們齊心協(xié)力制服了。然而，電影編劇顯然低估了萬(wàn)磁王的本領(lǐng)，倘若他充分發(fā)揮自己的超能力，就將變得所向無(wú)敵。

控制磁場(chǎng)的萬(wàn)磁王

電影中，警察們把萬(wàn)磁王包圍了，十幾支槍紛紛對(duì)準(zhǔn)他，隨時(shí)準(zhǔn)備發(fā)射子彈。然而，槍支統(tǒng)統(tǒng)從警察手中脫離，懸浮到半空中，反過來(lái)瞄準(zhǔn)了他們。原來(lái)，這些槍支被萬(wàn)磁王控制了。

萬(wàn)磁王之所以擁有這樣的能力，得益于一種特殊物質(zhì)——磁場(chǎng)。萬(wàn)磁王能改變磁場(chǎng)，進(jìn)而控制物質(zhì)運(yùn)動(dòng)。小到匕首、槍械、導(dǎo)彈，大到橋梁乃至整座體育場(chǎng)，他都可以控制，一次能搬動(dòng)的物體質(zhì)量估計(jì)超過30000噸。

看不見的磁力線

磁場(chǎng)看不見、摸不著，但我們很容易找到它的蛛絲馬跡：把鐵粉灑在磁鐵周圍，它們就會(huì)排成一條條弧線;掏出指南針，它總是指向地球的磁南、磁北極。磁場(chǎng)如同一片無(wú)形的海洋，受其影響的物質(zhì)就像船只，隨著海浪一起流動(dòng)。

為了描述磁場(chǎng)，人們假想出了磁感線。

用閃電攻擊敵人

萬(wàn)磁王的戰(zhàn)斗方式是朝敵人扔金屬，或操縱對(duì)方的武器。效果很壯觀，但也過于簡(jiǎn)單，超級(jí)英雄們?nèi)阅軗踝∷墓?。不過，如果萬(wàn)磁王活用一些簡(jiǎn)單的物理知識(shí)，他完全可以將敵人電得外焦里嫩。

萬(wàn)磁王跟電有什么關(guān)系？電與磁可以互相轉(zhuǎn)化。

實(shí)驗(yàn)證明，電流的周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，這被稱為“電流的磁效應(yīng)”;反過來(lái)，把原本沒有電的導(dǎo)體放在磁場(chǎng)中移動(dòng)，或者導(dǎo)體不動(dòng)、使磁場(chǎng)發(fā)生變化，此時(shí)導(dǎo)體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生電流，這被稱為“電磁感應(yīng)”。

萬(wàn)磁王只要利用電磁感應(yīng)放出閃電般的超強(qiáng)電流，超級(jí)英雄就算力大無(wú)窮，也難以經(jīng)受他的攻擊。

超音速炮彈

假如萬(wàn)磁王碰上的是雷神索爾等不怕電的超級(jí)英雄，閃電可能就不管用了。這時(shí)，萬(wàn)磁王可以把電和磁結(jié)合起來(lái)，制造更猛烈的物理攻擊——電磁炮。

電磁炮與普通的炮彈截然不同，它不依靠火藥爆炸推動(dòng)，而是靠電磁力。

而萬(wàn)磁王可以利用電場(chǎng)與磁場(chǎng)的共同作用，制造強(qiáng)大的電磁力，推動(dòng)炮彈高速前進(jìn)。有了這種武器，超級(jí)英雄們可能還沒接近萬(wàn)磁王，就在幾十萬(wàn)米之外被飛速襲來(lái)的電磁炮擊倒了。

沒有磁場(chǎng)，誰(shuí)先遭殃？

如果沒有磁場(chǎng)，萬(wàn)磁王是不是就只能束手就擒了？很有可能，可一旦磁場(chǎng)消失，遭殃的不只是萬(wàn)磁王，還有全地球的生物。

地球擁有天然的磁場(chǎng)，它可以保護(hù)地球免遭太陽(yáng)風(fēng)的沖擊。如果地球磁場(chǎng)消失了，太陽(yáng)風(fēng)的帶電粒子會(huì)剝離地球的臭氧層，地球上的生物將遭到紫外線的猛烈攻擊。

電生磁，磁生電

在原本沒有磁性的地方，磁場(chǎng)強(qiáng)度約等于0，如同風(fēng)平浪靜的海面。這時(shí)，通電導(dǎo)體像一艘船快速駛過，海面上會(huì)隨之蕩起波浪，磁性產(chǎn)生。這就是電流的磁效應(yīng)。

在磁場(chǎng)“海洋”中，海浪規(guī)則地前進(jìn)著，但導(dǎo)體“小船”卻拒絕隨海浪一起移動(dòng)，而是逆著海浪橫沖直撞。海浪的前進(jìn)受阻，磁感線被船“切割”，在船身、船尾拍起一道道“浪花”。這些浪花就是電流，這就是電磁感應(yīng)。

電與磁是同一枚硬幣的兩面

帶電的物質(zhì)也具有一種場(chǎng)，即電場(chǎng)。

磁體：受到磁場(chǎng)力的作用。磁體具有磁極，磁極分成南極（S）和北極（N）。相同的磁極會(huì)互相排斥，不同的磁極會(huì)互相吸引，即“同性相斥，異性相吸” 。

帶電物質(zhì)：受到電場(chǎng)力的作用。帶電物質(zhì)攜帶電荷，電荷分成正電荷（+）和負(fù)電荷（-）。相同的電荷會(huì)互相排斥，不同的電荷會(huì)互相吸引。

你有沒有發(fā)現(xiàn)，電與磁其實(shí)非常相似？事實(shí)上，19世紀(jì)時(shí)，物理學(xué)家麥克斯韋就意識(shí)到，電場(chǎng)和磁場(chǎng)相當(dāng)于同一枚硬幣的兩面，這枚硬幣就是電磁場(chǎng)。在電磁場(chǎng)中，物質(zhì)會(huì)受到電磁力的作用。

你可以做兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證電磁感應(yīng)與電流的磁效應(yīng)。

一 磁生電

1.準(zhǔn)備一個(gè)玩具四驅(qū)車用的小馬達(dá)，在它的兩個(gè)導(dǎo)電片上連接電線和小燈泡。

2.用手指擰馬達(dá)上的齒輪，使它快速轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)小燈泡就會(huì)開始閃爍。

二 電生磁

1.準(zhǔn)備電池、電線、小燈泡、一根鐵釘和一個(gè)指南針。將電線一圈圈纏繞在鐵釘上，連通電池與小燈泡。

2.把指南針放到鐵釘附近，這時(shí)你會(huì)發(fā)現(xiàn)，隨著通電，指南針的指示方向會(huì)微微偏轉(zhuǎn)，這說(shuō)明產(chǎn)生了磁場(chǎng);當(dāng)電線斷開，指南針就會(huì)恢復(fù)正常。

? 全球大停電

萬(wàn)磁王還能使用大范圍攻擊——電磁脈沖，雖然不像閃電、電磁炮那樣具有殺傷力，卻可以讓全世界停電。

電磁脈沖以光速在空間中傳播，由于電磁感應(yīng)，它會(huì)使含有磁性材料的電器內(nèi)感應(yīng)出高強(qiáng)度的電流，從而燒壞電路。如此一來(lái)，依靠電子設(shè)備進(jìn)行戰(zhàn)斗的鋼鐵俠等超級(jí)英雄只能束手就擒，許多地區(qū)的電力系統(tǒng)也會(huì)被破壞，這里的城市將陷入癱瘓狀態(tài)。

在現(xiàn)實(shí)的軍事領(lǐng)域，人們已制造出了電磁脈沖炸彈，專門用來(lái)破壞敵方的電子設(shè)備。高空中的核彈爆炸也會(huì)產(chǎn)生大范圍的電磁脈沖。

無(wú)處不在的電磁力

電影中，萬(wàn)磁王雖然強(qiáng)大，但也有弱點(diǎn)。他被金剛狼、鐳射眼等人打敗，被關(guān)入一座塑料監(jiān)獄中，這里的設(shè)施不含任何金屬材料，萬(wàn)磁王無(wú)法控制，他的超能力就此失去了用武之地。

然而，當(dāng)萬(wàn)磁王操控磁場(chǎng)的能力達(dá)到登峰造極之時(shí)，區(qū)區(qū)塑料監(jiān)獄可困不住他。這是因?yàn)殡姶帕Σ恢粚?duì)鐵、鈷等金屬材料起作用，它實(shí)際上存在于人們生活中的每個(gè)角落。站立時(shí)地面給腳底的支持力、與小伙伴玩耍時(shí)手與手的拉力、揮舞球棒打在球上的沖擊力……我們能感受到的各種力，除了引力之外，歸根結(jié)底都屬于電磁力。

是不是感到非常意外？將物質(zhì)放大，你就會(huì)知道其中的原因。

如果沒有電磁力

原子核帶正電，電子帶負(fù)電，它們被電磁力吸引到一起，形成原子;在一定的條件下，比如發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，原子之間又會(huì)因電磁力而聚到一起，形成分子，進(jìn)而構(gòu)成豐富多彩的世間萬(wàn)物。

在極近的距離內(nèi)比較，電磁力比引力強(qiáng)得多，比如只需一塊磁鐵，就可以克服引力，把沉重的鐵塊吸起。如果沒有電磁力，光依靠引力，原子、分子將難以形成;我們的宇宙或許會(huì)變成一團(tuán)“粉末”，只有原子核、電子等微小的物質(zhì)在虛空中飄蕩。

構(gòu)成世界的力量

引力、電磁力、強(qiáng)力、弱力是自然界的四大基本力。

弱力作用于比原子核更小的基本粒子;強(qiáng)力使原子核形成;電磁力使原子、分子等物質(zhì)形成;引力再使更大的物質(zhì)相互吸引，形成天體。在這四種力量的指揮下，宇宙萬(wàn)物得以成為今天的模樣。

任意毀滅與創(chuàng)造

可以說(shuō)，除了引力之外，我們?nèi)祟惸芨惺艿降母鞣N力都屬于電磁力，也正是電磁力使我們的身體得以形成。

如果萬(wàn)磁王能隨心所欲地調(diào)整微觀領(lǐng)域的電磁力，無(wú)論是塑料、鋼鐵還是敵人的身軀，都可被轉(zhuǎn)化成不堪一擊的粉末;萬(wàn)磁王也可以凝聚自然界中的物質(zhì)，造出武器、堡壘等一切自己想要的東西。就這樣，萬(wàn)磁王擁有了創(chuàng)造物質(zhì)和毀天滅地的能力，已經(jīng)沒有人能打敗他了。

萬(wàn)磁王就在我們身邊

原來(lái)萬(wàn)磁王的超能力可以強(qiáng)大到這種地步！如果電影真的這么拍，代表正義的超級(jí)英雄們恐怕只能灰溜溜地逃走了。萬(wàn)磁王是虛構(gòu)的角色，但在現(xiàn)實(shí)中， 實(shí)現(xiàn)萬(wàn)磁王超能力的電磁技術(shù)早已被用在人類社會(huì)的各個(gè)方面。

電能的制造機(jī)

雖然無(wú)法像萬(wàn)磁王那樣直接移動(dòng)物體和制造電流，但我們可以利用電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)完成這些任務(wù)。

電動(dòng)玩具車、攪拌機(jī)、電動(dòng)車等許多電器之所以能運(yùn)作，靠的就是電動(dòng)機(jī)，也就是俗稱的馬達(dá)。馬達(dá)內(nèi)部有一個(gè)轉(zhuǎn)子，上面纏繞著金屬線圈，通電后會(huì)產(chǎn)生磁性，它和馬達(dá)內(nèi)原有的磁鐵相互吸引或排斥，就會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

反過來(lái)，如果不給馬達(dá)通電，但用外力使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，由于電磁感應(yīng)，金屬線圈內(nèi)會(huì)產(chǎn)生電流，這時(shí)，馬達(dá)成為了一臺(tái)發(fā)電機(jī)。

我們使用的電力幾乎都是由發(fā)電機(jī)制造的。除了太陽(yáng)能以外，化石燃料、水能、風(fēng)能或核能都要經(jīng)過發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)化才能成為電能，然后通過電纜抵達(dá)我們身邊，使手機(jī)、臺(tái)燈、電腦等一切電器得以運(yùn)行。

力大無(wú)窮的電磁鐵

萬(wàn)磁王可以用磁力舉起沉重的物體，我們也可以通過電磁鐵做到。電磁鐵由導(dǎo)線纏繞鐵芯組成，通電產(chǎn)生磁性，斷電后又失去磁性。

人類無(wú)法搬動(dòng)的鋼材可以通過起重機(jī)吊起，它擁有一個(gè)可吸附金屬的大型吸盤，正是由電磁鐵構(gòu)成;磁懸浮列車車底和軌道的電磁鐵互相排斥，使列車懸浮，摩擦力大為減小，列車因此能高速行駛，便利了我們的出行。

不僅如此，電磁鐵還能被制成各種靈敏的機(jī)械裝置，如電鈴、音響、開關(guān)、剎車等等。

在學(xué)校里，上課前響起的電鈴正是通過靈活的通、斷電，使電磁鐵反復(fù)吸附、松開彈性片，進(jìn)而讓彈性片連接的鐵錘快速敲擊在鐵鈴上，發(fā)出連續(xù)的“鈴鈴”聲。

粒子加速器

就連在微觀領(lǐng)域操縱電磁力的道具，人類也擁有了，它就是粒子加速器，可以通過電磁場(chǎng)使粒子不斷加速。老式電視、X光機(jī)、核磁共振儀等都需要粒子加速器提供各種高能粒子束。

中國(guó)蘭州、瑞士的日內(nèi)瓦等地建造了科研專用的巨型粒子加速器，可以把粒子加速到接近光速，制造“車禍現(xiàn)場(chǎng)”：高速粒子之間發(fā)生碰撞，碎裂成更小的粒子。加速器中的檢測(cè)裝置會(huì)記錄下這些粒子的速度和運(yùn)動(dòng)軌跡，以供物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)、研究新粒子。

萬(wàn)磁王唯一的“天敵”

無(wú)論是萬(wàn)磁王還是人類發(fā)達(dá)的科技，即便所向無(wú)敵，也有一個(gè)無(wú)法戰(zhàn)勝的“天敵”——能量守恒。

例如你今天上體育課時(shí)跑了1000米，放學(xué)后就會(huì)感到饑餓疲憊，飯都多吃了一碗，這是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)消耗了更多的能量，你需要多吃些食物補(bǔ)充回來(lái)。對(duì)于任何一個(gè)系統(tǒng)，例如人體、電器或天體，能量不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，這就是能量守恒。

動(dòng)物需要食物，汽車需要燃油，電器需要電能，萬(wàn)磁王如果想搬動(dòng)那么多、那么重的物體，必然要消耗大量能量?？蛇@些能量又從哪兒來(lái)呢？光靠吃飯可提供不了萬(wàn)磁王所需的大量能源。或許萬(wàn)磁王體內(nèi)藏著一個(gè)核反應(yīng)堆？無(wú)論如何，不管是萬(wàn)磁王利用電與磁掌控世界，還是我們利用電與磁使生活更加便捷，都要遵守能量守恒定律，否則將寸步難移。