¿De dónde obtienen los imanes la energía para repeler?

El campo magnético en este caso (un conjunto de imanes en el espacio, sin relatividad involucrada) es conservativo, lo que significa que tiene un potencial: cada configuración posicional de cargas (o dipolos en este caso) tiene su energía fija que no depende de la historia. o momentos de carga. Entonces, el trabajo que pones u obtienes al desplazarlos solo se intercambia con la energía potencial del campo, lo que significa que no se crea ni se destruye energía, solo se almacena.

Como se dice en un comentario, el razonamiento del primer párrafo es correcto pero el del segundo párrafo es incorrecto.

Si aplicas una fuerza sobre algo sin "moverlo" el trabajo es nulo y no hay intercambio de energía (esto no es lo mismo que hacerlo con tus músculos, pero esa es otra historia :p). (Trabajo = integral[a a b] de F punto dx; entonces Trabajo = 0 si no hay "circulación").

Por lo tanto, los imanes no necesitan energía para contrarrestar estáticamente la fuerza.

Sin embargo, si mueve los imanes, entonces necesita dar algo de energía. Esta energía se almacena en el sistema porque provoca una variación del flujo magnético: el imán 1 en movimiento induce una variación del flujo que ve el imán 2, y esto cambiará el estado del imán 2, aumentando su energía potencial.

Como otros han señalado, la pregunta está algo mal redactada.

La pregunta correcta probablemente sea simplemente "¿Por qué los imanes se repelen?", que se remonta a la pregunta de por qué el electromagnetismo (EM) es una fuerza fundamental de la naturaleza. Al igual que la gravedad, es una de las cuatro fuerzas fundamentales conocidas de la naturaleza.

En cuanto al uso de la palabra "energía". Energía es lo mismo que trabajo. Trabajo = Fuerza x distancia. Si hay una fuerza de 10N [Newton] actuando sobre una pelota, y la mueves 1m [metro], habrás realizado 10N x 1M = 10Nn = 10J [Joule] de trabajo (siempre que la fuerza sea constante). Entonces, si mueves los polos magnéticos uno contra el otro, haces trabajo (contra el campo EM). Luego, si conectas los imanes a un resorte y lo sueltas, los resortes se comprimirán. ¡Los 10J de trabajo que invirtió ahora están almacenados en los resortes! Entonces, si quitas los imanes y pones una bala en el resorte, y lo sueltas, puedes usar los 10J de energía para lanzar la bala (el trabajo se convierte en energía cinética), y así sucesivamente =)

¿Qué sucede cuando empujas dos imanes uno contra el otro, pero luego los mantienes en su lugar? Según la definición anterior de Trabajo = Fuerza x distancia, no estás haciendo trabajo porque la distancia = 0. Pero claramente tus músculos se están esforzando y estás quemando calorías (que es solo otra unidad de energía o trabajo, como Joules) , entonces, ¿qué está pasando? Desde el punto de vista de un libro de texto de física, no se está realizando ningún trabajo. Esto es similar a colocar una manzana sobre una mesa. La mesa está contrarrestando la fuerza de la gravedad, como tus músculos en el ejemplo del imán. La mesa no tiene músculos, porque está hecha de madera y no se derrumbará bajo el peso de la manzana. En realidad, la rigidez de la mesa/madera la proporcionan las interacciones electromagnéticas de los átomos que forman la mesa, por lo que al final es la fuerza EM la que contrarresta la fuerza gravitatoria. En el ejemplo original del imán/músculo, tus brazos no están hechos de madera, por lo que tu cuerpo está haciendo un trabajo bioquímico/mecánico para endurecer las células de tus brazos quemando la comida que ingieres. (El hecho de que este proceso no sea perfecto significa que el calor es un subproducto de este proceso, por eso tus músculos se calientan y empiezas a sudar).

Haré algunas conjeturas sobre la motivación de la pregunta. Creo que estás buscando una respuesta simple. Estás eligiendo imanes porque sientes que entiendes cómo funcionan las cargas eléctricas.

En este caso, si acercas dos cargas positivas, también sentirás una repulsión. La fuente de energía para esta repulsión es un lugar similar, pero un poco menos complicado, que la fuente de energía para la repulsión de dos imanes.

Tienes razón sobre cómo en el primer escenario la energía que pones en los imanes da como resultado energía cinética, pero el segundo escenario es incorrecto. Decir que los imanes usan energía para repelerse entre sí es como decir que la silla en la que estoy sentado usa energía para evitar que me hunda en el suelo. Espero que esto aclare su comprensión.

Los campos magnéticos son creados por los imanes atómicos bajos dentro de la pieza de metal, la pieza de hierro se alinea en una línea. El magnetismo real en una pieza de hierro o en un imán permanente en realidad es causado esencialmente por electrones que orbitan en una dirección más que en la otra, y los electrones seguirán orbitando para siempre hasta que algo los interrumpa.

Además, el trabajo que pones u obtienes al desplazar 2 imanes solo se intercambia con la energía potencial del campo, lo que significa que no se crea ni se destruye energía, solo se almacena.