"Физика (базовый и углублённый уровни) (в 2 частях)", Генденштейн Л.Э., Булатова А.А., Корнильев И.Н., Кошкина А.В.; под редакцией Орлова В.А.
Постоянные магниты сохраняют намагниченность без подключения к источнику энергии и могут действовать друг на друга на расстоянии. У каждого магнита есть северный и южный полюса: одноимённые полюса отталкиваются, разноимённые притягиваются. Это взаимодействие передаётся через магнитное поле — область вокруг магнита, где заметно его действие. Знание правил взаимодействия помогает определять полюса магнитов, понимать работу компаса и разбираться в устройствах с магнитами и электромагнитами.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Постоянный магнит — тело, которое сохраняет намагниченность без постоянного воздействия внешнего источника энергии. Временно намагниченное тело теряет это состояние после прекращения такого воздействия, а постоянный магнит продолжает проявлять магнитные свойства. Это различие помогает понять, почему магнит может действовать самостоятельно.
Магнитный полюс — область магнита, где его действие проявляется особенно заметно. У магнита есть северный полюс, который обозначают N, и южный, обозначаемый S. Эти обозначения позволяют описывать взаимодействие магнитов, не путая, какие их части обращены друг к другу.
Магнитное взаимодействие — действие магнитов друг на друга, которое может приводить к притяжению или отталкиванию. Магнитам не обязательно соприкасаться: взаимодействие обнаруживается и на расстоянии. Это свойство объясняет, почему магнит способен двигать другой магнит без прямого контакта.
Магнитное поле — область пространства, в которой можно обнаружить действие магнита. Само поле непосредственно не видно, но его проявления можно заметить по движению другого магнита или отклонению магнитной стрелки. Представление о поле помогает объяснить, как магнитное действие передаётся через пространство.
Если поднести один магнит к другому и дать им возможность двигаться, можно увидеть, что они притягиваются или отталкиваются ещё до соприкосновения. Значит, контакт между магнитами для взаимодействия не нужен. Движение возникает из-за действия магнитного поля одного магнита на другой, а результат зависит от того, какие полюса обращены друг к другу.
Правило взаимодействия полюсов устанавливают сравнением опытов. Когда друг к другу обращены два северных полюса или два южных, магниты отталкиваются; если северный обращён к южному, они притягиваются. Поэтому по одному только слову «магнит» нельзя предсказать притяжение: нужно знать взаимное расположение его полюсов.
Если разломить магнит, полученные части не превращаются в отдельные северный и южный полюса. Каждый фрагмент становится магнитом со своей парой полюсов, потому что магнитное состояние сохраняется в каждом кусочке вещества. Поэтому сколько бы раз ни делили обычный магнит, на его концах вновь обнаруживаются полюса противоположных типов.
Магнитное поле обнаруживают с помощью магнитной стрелки — маленького магнита, который может поворачиваться. Если стрелка меняет направление при приближении к телу, это показывает, что на неё действует поле. По изменению её положения можно судить о наличии и направлении магнитного действия в данной точке.
При увеличении расстояния между магнитами их взаимодействие обычно ослабевает, потому что действие поля становится менее заметным вдали от магнита. Важна и взаимная ориентация: поворот одного магнита меняет, какие полюса находятся напротив друг друга. Поэтому одна и та же пара магнитов может сначала притягиваться, а после поворота — отталкиваться.
| Взаимодействующие полюса | Наблюдаемое действие | Направление взаимодействия | Вывод |
|---|---|---|---|
| Северный и северный полюса | Магниты отталкиваются | В противоположные стороны | Одноимённые полюса отталкиваются |
| Южный и южный полюса | Магниты отталкиваются | В противоположные стороны | Одноимённые полюса отталкиваются |
| Северный и южный полюса | Магниты притягиваются | Навстречу друг другу | Разноимённые полюса притягиваются |
| Удаление магнитов друг от друга | Действие обычно ослабевает | Сила притяжения или отталкивания уменьшается | Взаимодействие зависит от расстояния |
| Приближение магнитов друг к другу | Действие обычно усиливается | Притяжение или отталкивание заметнее | При сближении влияние магнитов возрастает |
| Изменение действия при увеличении расстояния | Движение становится менее заметным | Сила взаимодействия уменьшается | Поле ослабевает с удалением от магнита |
Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите, какие полюса обращены друг к другу, а затем найдите соответствующую строку. Для строк об изменении расстояния учитывайте, что сила может быть как притягивающей, так и отталкивающей. В обоих случаях удаление обычно ослабляет взаимодействие.
Здесь нужно установить, одинаковы ли полюса, обращённые друг к другу. Один полюс — северный, и второй тоже северный. Значит, перед нами одноимённые полюса, и применяется правило их взаимодействия.
Ответ: магниты отталкиваются.
В задаче уже известен полюс первого магнита — северный, а неизвестен полюс второго, который поднесли к нему. Нужно связать наблюдаемое движение с правилом притяжения и отталкивания. Важно определить именно ближайший полюс второго магнита, а не тот, который находится на его противоположном конце.
Ответ: при отталкивании ближайший полюс — северный, при притяжении — южный.
При разломе изменяется форма исходного магнита, но нельзя считать, что его полюса просто разошлись по разным кускам. Каждый кусок сам становится магнитом, поэтому у него должны быть оба полюса. Это следует из того, что отдельный северный или южный полюс при таком разделении не возникает.
Ответ: у каждой части есть северный и южный полюса.
Ошибка: считать, что северный полюс притягивает любой магнит. Так можно подумать, если помнить только о том, что магниты часто притягивают железные предметы. Но магнит к магниту может и отталкиваться: проверьте, не обращены ли друг к другу два северных или два южных полюса.
Ошибка: отождествлять название полюса с географическим направлением и ожидать, что северный полюс магнита всегда точно указывает на север. Названия магнитных полюсов — обозначения их типов, а направление стрелки зависит от поля вокруг неё. Для проверки выясните, с каким полюсом другого магнита взаимодействует отмеченный конец.
Ошибка: утверждать, что при разломе можно получить фрагмент только с одним полюсом. Такое представление возникает, если считать, что полюса — это отдельные части, которые можно разделить пополам. Проверьте себя: каждый получившийся фрагмент действует как магнит и имеет оба полюса.
Ошибка: делать вывод об отсутствии взаимодействия, если заметного движения нет. Магниты могут быть закреплены, расположены далеко друг от друга или ориентированы так, что действие проявляется слабо. Проверьте, свободен ли магнит, уменьшите расстояние и измените ориентацию полюсов.
Для понимания взаимодействия магнитов нужны понятия силы, взаимодействия тел и действия на расстоянии. Эта тема готовит к изучению магнитного поля, магнитной индукции и действия магнитного поля на проводник с током. Знание полюсов помогает объяснить работу компаса, электромагнитов и электрических машин, где магнитные действия используются для ориентации или движения деталей.
Почему два магнита могут отталкиваться, если обычные тела в подобных опытах только притягиваются?
Магнитное взаимодействие зависит от того, какие полюса обращены друг к другу: одноимённые отталкиваются, а разноимённые притягиваются. Это особенность магнитов, которую нельзя объяснить только привычным притяжением тел.
Можно ли получить магнит только с северным или только с южным полюсом?
При разделении магнита отдельный полюс не получается: у каждого фрагмента возникают северный и южный полюса. Поэтому любой обычный постоянный магнит имеет оба полюса.
Как определить полюса магнита, если на нём нет обозначений?
Можно поднести неизвестный магнит к известному полюсу другого магнита. Отталкивание означает, что ближайшие полюса одноимённые, а притяжение — что разноимённые. Для определения полюса также используют магнитную стрелку с известной маркировкой.
Почему магнит притягивает железный предмет независимо от того, каким полюсом его поднести?
В поле магнита железо намагничивается: со стороны ближайшего полюса образуется противоположный полюс. Поэтому предмет притягивается к магниту при поднесении любого его полюса.
Почему действие магнита ослабевает при увеличении расстояния?
При удалении от магнита его поле становится слабее, поэтому уменьшается и сила взаимодействия. Точное изменение силы зависит от формы магнитов и их взаимного расположения.
1. Взаимодействие постоянных магнитов
