Как увидеть магнитное поле магнита

Увидеть магнитное поле вполне реально, и этому учат на школьных уроках физики, предлагая такую последовательность действий:
— магнит накрывают стеклянной пластиной;
— сверху на пластину кладут лист бумаги;
— бумага посыпается ровным слоем железных опилок;
— опилки намагничиваются, и когда их встряхивают, то они на мгновение отделяются от пластинки, и легко поворачиваются, формируя — сложные изогнутые линии, расходящиеся от полюсов.
Полученная картина выглядит следующим образом: чем ближе к полюсу, тем гуще и чётче линии из опилок, а чем дальше они отходят, тем больше разрежаются и утрачивают свою отчётливость. Это наглядный пример того, как ослабляются магнитные силы из-за расстояния.

Приобретая поисковый магнит многие интересуются, притянет ли он золото, серебро, медь? Отвечаем… Науке известно о существовании всего 9 металлов, которые обладают магнитными свойствами, способные притягиваться к магнитам и сами способные стать магнитами:

Магнит является один из важнейших конструкции электродинамичности в динамиках. Магниты уже давно применяется в изготовлении динамиков, но особенную популярность приобрели именно в наши дни. Переменный ток, проходящий через обмотку динамика, взаимодействует с магнитным полем находящегося в нем магнита, что вызывает в соответствии с законом Ампера, переменную силу, воздействующую на диффузор динамика.

После того как обнаружилась способность неодимовых стёкол и искусственных гранатов к генерации лазерного излучения начали использовать для создания лазерных установок.

Автор канала “Atom Duba” показал опыт с железными опилками, чтобы попытаться увидеть и измерить магнитное поле.
Вокруг любого магнита есть невидимое поле, которое обычно рисуют линиями, ведущими из одного полюса в другой. Как это увидеть?

Самый простой способ – взять железных опилок. Насыпаем их на стол. Берём магнит. Подносим под столом полюсом вверх. Что видим? Появились ежики из опилок. Двигаем под столом – ежики движутся вместе. На самом деле видим линии магнитного поля, выходящие из одного из полюсов.

Чтобы разглядеть с другого ракурса поле, магнит развернем набок. Попробуем магнитик поменьше и повторим эксперимент. Теперь наблюдаем магнитное поле с другого ракурса. Стрелка компаса поворачивается в ту же сторону, куда показывают железные опилки. Поэтому такими направленными линиями обозначают вектор магнитного поля. В каждой точке пространства направление свое.

Другой вариант этого эксперимента, где возьмем магнит и облепим опилками. В таком варианте эксперимента увидим поле в трехмерном пространстве. До этого видели его проекцию на плоскость, то есть 2D вариант, а сейчас в пространстве из одного полюса выходят линии по кругу в другой.

Кроме этого, магнитное поле бывает разной величины – посильнее или послабее. Сегодня измерить его величину может смартфон. Включаем программу, которая показывает информацию с датчиков.

Внутри смартфона датчики Холла измеряют магнитное поле вдоль трех координат X,Y, и Z. Можно поднести магнит и посмотреть, как растут показания. Отводим обратно – они уменьшаются. Или повертеть магнитом, стрелочка тоже будет крутиться. Интересно, а почему опилки выстроились вдоль линий?

Чтобы прояснить этот вопрос, возьмем магнит. Это его северный полюс, а это южный полюс. Если поднести к нему монетку, то она прилипнет. Почему? Монетка намагнитилась и прилипла к северному полюсу своим южным. Возьмем вторую монетку. Она прилипает к первой. Можно так дальше продолжать. Они к друг другу липнут. Как такое получается? Дело в том, что кроме того, что монетки взаимодействуют с самим магнитом, они еще и сами на магнитились и взаимодействуют друг с другом. Тоже самое происходит с опилками. Они просто липнут к полюсам друг друга.

УВИДЕТЬ НЕВИДИМОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Положи на магнит листок бумаги. Проследи, чтобы бумага лежала ровно.
Осторожно рассыпь небольшое количество опилок на бумаге. Легонько стукни по бумаге. Посмотри, какую структуру образуют опилки, рассыпанные на бумаге.

В этой структуре содержатся прямые или кривые линии? Полностью ли эти линии окружают магнит? Если нет, то где эти силовые линии встречаются с магнитом?
Все магниты окружены невидимым узором, созданным силовыми линиями магнитного поля. Хотя эти линии, силы и поле невидимы, мы можем обнаружить икс помощью материалов-магнетиков.
Железные опилки легкие, маленькие и легко притягиваются к магнитам.

Рассыпанные на листе бумаги, они образуют структуру, отражающую силовые линии магнитного поля.


НАРИСУЙ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Попробуем нарисовать магнитное поле.
Положи полосовой магнит на листок бумаги и обрисуй его карандашом. Полосовой магнит имеет форму прямоугольника.
Теперь на тот же лист бумаги положи компас на расстоянии нескольких сантиметров от магнита. Посмотри, куда показывает стрелка компаса. Подними компас и на том месте, где он лежал, нарисуй стрелку, направленную так же, как и стрелка компаса. Теперь положи компас в соседнее место и опять зарисуй направление, куда показывает стрелка. Делай так до тех пор, пока не выяснишь, как выглядит магнитное поле.

Стрелка компаса — это маленький легкий магнит. Он реагирует на магнитное поле Земли и на поле ближайших магнитов. Когда ты подносишь компас к магниту, стрелка поворачивается так, чтобы быть параллельной силовой линии поля этого магнита. Перемещая компас, ты можешь определить протяженность и направление силовых линий поля магнита.

МЕТАЛЛЫ-МАГНЕТИКИ

Не все металлы притягиваются магнитом, например, кусочки алюминиевой фольги, лишены этих свойств.
Почему некоторые металлы притягиваются к магнитам, а некоторые никак на магнит не реагируют?
Проверь магнитные свойства имеющихся под рукой предметов. Для этого медленно поднеси магнит к предмету. Будет ли предмет двигаться? Достаточно ли притяжения для того, чтобы поднять предмет? Какая сила больше, если предмет можно с помощью магнита поднять над столом?

Все предметы состоят из мельчайших частичек — атомов. Каждый атом имеет собственное магнитное поле, которое создается движущимися в атоме электронами. В большинстве материалов поля атомов ориентированы хаотически. Благодаря случайной ориентировке эти поля компенсируют друг друга (у одного атома магнитное поле направлено вправо, у другого влево, у третьего вверх, у четвертого вниз и т. д.).
Магнитные поля всех атомов таких материалов, как железо или никель можно сделать направленными в одну сторону. Тогда вместо того чтобы гаситься, магнитные поля будут складываться и превращать материал в магнетик.

ВСТРЯХНИ ИХ

Оказывается, удары молотком встряхивают предметы. От удара одни атомы начинают двигаться в одну сторону, другие — в другую. Перемещения атомов разрушают магнитное поле предмета, поскольку ориентация магнитных полей атомов становится хаотичной, и их поля гасят друг друга.
Но чтобы встряхнуть предметы, не обязательно использовать молоток. Можно поступить более просто.
Насыпь в небольшую пластмассовую бутылочку железные опилки. Медленно обведи компасом вокруг бутылки. Стрелка компаса реагирует на опилки?

Продолжай держать бутылочку. Проведи несколько десятков раз сильным магнитом по бутылке сверху вниз. (Помни, что движения туда-сюда будут компенсировать магнитное поле.)
Теперь опять обведи компасом вокруг бутылки. А теперь стрелка компаса реагирует на опилки? Ты можешь догадаться, почему?
Заткни бутылку пробкой и встряхни опилки. Опять проверь магнитные свойства опилок компасом. Что происходит? Ты можешь объяснить, что ты видишь?
Вначале опилки не намагничены. Однако после того как ты провел магнитом вдоль бутылки, опилки приобрели магнитные свойства Суммарное поле опилок достаточно сильное, чтобы его можно было обнаружить с помощью компаса. Когда ты встряхнул бутылку, опилки переместились и перевернулись. Их магнитные поля уже не будут одинаково направлены, и опилки теряют свои магнитные свойства.

ПРЕГРАДА ДЛЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Возьми нить длиной 25 см. Один конец нити привяжи к металлической скрепке. Второй конец прилепи к столу
Прилепи магнит к концу деревянной или пластмассовой линейки. Вставь линейку между страницами книги так, чтобы магнит находился как можно дальше от книги. Положи эту книгу сверху на стопку книг.

Подвинь стопку книг так, чтобы магнит,оказался точно над скрепкой. Нить, привязанная к скрепке, должна быть достаточно короткой, чтобы между скрепкой и магнитом оставался зазор, и в то же время достаточно длинной, чтобы магнит притягивал скрепку.
Помещай различные предметы ( кусочек алюминиевой фольги, деревянную щепку, CD-диск, монету, пластмассу) между магнитом и скрепкой. Запомни, что происходит с магнитным полем.
Некоторые материалы "преграждают путь" магнитному полю. Однако большинство материалов не делают этого и позволяют проникать магнитному полю сквозь них.

ФОКУС «ЛЕТАЮЩАЯ ЧАШКА»

Нарисуй на листе бумаги и раскрась небольшую чашку, стоящую на блюдце. Вырежи ее. С помощью липкой ленты прикрепи с обратной стороны этой чашки металлическую канцелярскую скрепку.
Возьми нить длиной 25 см. Один конец зацепи за скрепку. Свободный конец прилепи к столу.
Засунь плоский магнит между страницами книги. Положи эту книгу сверху на стопку книг. Подвинь стопку так, чтобы чашка притягивалась магнитом. Поднявшись вверх, чашка с блюдцем будут висеть в воздухе, без видимых причин преодолевая гравитацию.
Хотя ты и не видишь магнитное поле, оно все равно существует. Невидимого притяжения магнита достаточно для того, чтобы преодолеть вес чашки, бумаги, липкой ленты и нити.

Источник: Майкл ди Специо «Занимательные опыты»

Оцените статью
Добавить комментарий