«Магниты. Взаимодействие полюсов магнита»

 Постоянные магниты. Что такое постоянный магнит? Постоянным магнитом называется тело, способное долгое время сохранять намагни­чивание. В результате многократных исследований, проведенных многочисленных опытов, мы можем сказать, что только несколько веществ на Земле могут быть постоянными магнитами  Fe, Ni, Co и сплавы редкоземельных металлов ( рис.1).

Постоянные магниты использов­лись очень давно, и в первую очередь это были приборы ориентирования в пространстве  первый компас был изобретен в Китае для того, чтобы ориентироваться в пустыне. Они могут быть разными: есть полосовые магниты (рис. 2) и дугообразные (подковообразные) ( рис.3).

  Рис.1.   

                                                                                                                      Рис.2.         

 Рис.3.

Почему магнит – есть магнит. Французский ученый Ампер в начале 19 века предположил, что в любом веществе есть   круговые молекулярные токи, которые создают магнитные поля. В намагниченных ферромагнетиках эти токи расположены параллельно друг другу           ( рис.4). 

Рис.4.

Их магнитные поля складываются и получатся магнит, у которого силовые линии выходят из северного плюса, а входят в южный полюс.   Направление силовых линий магнитного поля определяют по правилу буравчика.  Важно помнить – силовые линии магнитного поля всегда замкнуты ( рис.5).

                                                                                                                       Рис.5.                                            

Опыт 1. Разрежем магнит посередине. ( Соединим последовательно два магнита и середину завернем в бумагу, а потом разъединим).                                                                        

Проблема. Что получится  ?

·         Два магнита – северный и южный.

·         Два обычных магнита.

Ответ. Вследствие замкнутости силовых линий магнитного поля получатся два магнита с двумя полюсами, так как силовые линии магнитного поля всегда замкнуты ( рис.6).

  Рис.6.

Опыт 2. Взаимодействие полюсов магнита .

Разноименные полюса притягиваются, одноименные полюса отталкиваются ( рис.7).

Рис.7.

5. Проблема. Может ли быть магнит с одним полюсом  ( рис.8)?

Ответ. Нет, так как магнитные линии магнита должны быть замкнуты сами на себя.                                                                                                                 

                                                                                                                       Рис.8.

6. Проблема. Может ли быть магнит с тремя полюсами ?

Ответ. Да ( сделать и показать полюса магнита с помощью компаса).                        

Искусственные постоянные магниты изготавливаются из специальных сплавов, включающие в себя железо, никель, кобальт и другие. Для намагничивания этих металлов, их специально держат в сильных магнитных полях, после этого они сами становятся источниками постоянного магнитного поля и могут долгое время сохранять в себе магнитные свойства. Все магниты  имеют два полюса – северный и южный. Существуют полосовые магниты ( рис.9), подковообразные (рис.10), круглые  ( рис.11) и неодимовые ( рис.12).

Рис.9.                                 Рис.10.                                   Рис.11.                                     Рис.12. 

Опыт 3. Взаимодействие магнитных полюсов подковообразного магнита.

Проблема. Как взаимодействуют магнитные полюса ?

Ответ. Разноименные полюса притягиваются, одноименные отталкиваются (рис.13).

                                          Рис. 13.                                                 

 Магнитная левитация. Это метод подъёма или удержания объекта в воздухе ( парения) с помощью магнитного поля. Она основана на взаимодействии одноименных магнитных полюсов.

Демонстрация 3. Возьмем два кольцевых магнита и поместим их  на вертикальную пластмассовую трубку, так чтобы они были обращены друг к другу одноименными полюсами ( рис.14).

Проблема. Почему верхний магнит будет «парить» над нижним.

Ответ. Потому что одноименные полюса отталкиваются.

 Рис. 14.

 Неодимовые магниты — сильные постоянные магниты, сделанные из сплавов редкоземельных элементов. Наиболее часто используемыми редкоземельными металлами, применяемыми в магнитах, являются неодим и самарий но чаще всего используются сплавы Nd₂Fe₁₄B и SmCo₅ (рис.15).

Неодимовые магниты во много раз сильнее магнитов сделанных из намагниченного железа.                                 

                                                                                                                     Рис. 15.

.

Магнитная левитация применятся в поездах на магнитной «подушке» ( рис.16).

                                                                                                                       Рис.16.