Постоянные магниты

Постоянные магниты. Магнитное поле Земли. Действие магнитного поля.

Тела, длительное время сохраняющие намагниченность, называются постоянными магнитами или просто магнитами.

Полосовой магнит

U-образный магнит

  В природе встречаются естественные магниты — железная руда (так называемый магнитный железняк).

Естественный магнит

 Поднося магнит к предметам, изготовленным из различных материалов, можно установить, что магнитом притягиваются очень немногие из них. Хорошо притягиваются магнитом чугун, сталь, железо и некоторые сплавы, значительно слабее — никель и кобальт.

 Но как же сделать магнит? Как намагнитить тело?

  Достаточно в катушку с током вставить стержень из закалённой стали, то в отличие от железного стержня он не размагничивается после выключения тока, а длительное время сохраняет намагниченность.

 Вокруг магнитов существует магнитное поле. Какой же вид имеют магнитные линии этого поля? Их увидеть можно на простом опыте. Возьмем магнит и положив на него листок бумаги или стекло поместим железные опилки. Опилки будут выполнять роль маленьких магнитных стрелок. 

  Но не нужно забывать что поле не "плоское", оно распространяется по всему пространству.

 Таким образом, магнитные линии замкнуты точно так же, как и у электрического тока, это концентрические окружности, они замыкаются внутри самого магнита. Получается, что вне магнита магнитное поле направлено от севера к югу, а внутри магнита от юга к северу.

Магнитное поле полосового магнита

  Как определить полюса магнита?
  Для этого нам нужен второй магнит с известными полюсами. Дело в том что разноимённые магнитные полюсы притягиваются, одноимённые отталкиваются.

  Это правило относится и к электромагнитам.

 Как магнитные линии магнитного поля тока, так и магнитные линии магнитного поля магнита — замкнутые линии.

 Вне магнита магнитные линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный, замыкаясь внутри магнита, так же как магнитные линии катушки с током.

Магнитное поле Земли.

   Нам уже известно, что магнитное поле образуется только вокруг магнитов и электрических токов. Как же нам определить магнитное поле Земли? Вокруг Земли существует магнитное поле, и магнитная стрелка устанавливается вдоль его магнитных линий.

  На этом и основано применение компаса, который представляет собой свободно вращающуюся на оси магнитную стрелку.

  При приближении к Северному географическому полюсу Земли магнитные линии магнитного поля Земли всё под большим углом наклоняются к горизонту и около 75° северной широты и 99° западной долготы становятся вертикальными, входя в Землю (рис).

Магнитное поле Земли

  Здесь в настоящее время находится Южный магнитный полюс Земли, он удалён от Северного географического полюса примерно на 2100 км.

 Северный магнитный полюс Земли находится вблизи Южного географического полюса, а именно на 66,5° южной широты и 140° восточной долготы. Здесь магнитные линии магнитного поля Земли выходят из Земли.

Магнитные полюсы Земли не совпадают с её географическими полюсами.

 В связи с этим направление магнитной стрелки не совпадает с направлением географического меридиана. Поэтому магнитная стрелка компаса лишь приблизительно показывает направление на север.

   Откуда же берется магнитное поле в постоянных магнитах? Ответ на этот вопрос дал французский ученый Андре-Мари Ампер. Он высказал идею о том, что магнитное поле постоянных магнитов объясняется элементарными, простейшими токами, протекающими внутри постоянных магнитов. Эти простейшие элементарные токи определенным образом усиливают друг друга и создают магнитное поле. Отрицательно заряженная частица – электрон – движется вокруг ядра атома, это движение можно считать направленным, и, соответственно, вокруг такого движущегося заряда создается магнитное поле. 

   На земном шаре встречаются области, в которых направление магнитной стрелки постоянно отклонено от направления магнитной линии Земли. Такие области называют областями магнитной аномалии (в пер. с лат. «отклонение, ненормальность»).

   Иногда на Земле происходят магнитные бури. У некоторых людей при этом ухудшается самочувствие, а техника может давать сбои. На Солнце периодически происходят вспышки, когда плазма буквально вырывается в космическое пространство.В виде «солнечного ветра» это вещество достигает Земли. Обычно это занимает 24-36 часов после вспышки на Солнце.Земля имеет магнитное поле, поддерживаемое процессами внутри планеты. Под воздействием солнечного ветра в магнитном поле Земли происходят моментальные хаотичные изменения.

Действие магнитного поля.

   Если проводник с током поместить в магнитное поле магнита, то магнитное поле тока будет взаимодействовать с магнитным полем магнита. Если проводник не будет жестко закреплен, то он сможет в результате этих взаимодействий перемещаться. 

Ниже можно посмотреть интерактивные анимации:

1. Анимация здесь. (при нажатии зеленной кнопки начнется анимация, если нажать на полюс магните, то они поменяются).
2. Рамка с током в магнитном поле. (нажми на ключ что бы замкнулась электрическая цепь).
3. Принцип работы электродвигателя (если анимация не начнется автоматически, то нажми на ключ что бы замкнулась электрическая цепь)

   

Более подробно:

Параграфы: 59,60,61.

Урок на портале РЭШ