"Физика (базовый и углублённый уровни) (в 2 частях)", Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И.; под ред. Орлова В.А. (ч.1); Генденштейн Л.Э., Кошкина А.В., Левиев Г.И. (ч. 2)
Постоянные магниты взаимодействуют на расстоянии: одни полюса притягиваются, другие отталкиваются. Это действие передаётся магнитным полем, которое можно обнаружить по повороту магнитной стрелки. У магнита выделяют северный и южный полюса — области, где его действие особенно заметно. Знание правил взаимодействия помогает определить полюса неизвестного магнита и понять, почему после разламывания не удаётся получить отдельный северный или южный полюс.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Постоянный магнит — тело, которое сохраняет намагниченность и притягивает некоторые тела, а также взаимодействует с другими магнитами. Временно намагниченное тело теряет магнитные свойства после прекращения внешнего воздействия или через некоторое время. Различие помогает понять, почему магнит может действовать самостоятельно, а не только рядом с источником намагничивания.
Магнитный полюс — участок магнита, где его действие на другие магниты проявляется наиболее сильно. У каждого магнита различают северный и южный полюса. Эти названия нужны, чтобы описывать взаимодействие концов магнитов и предсказывать, будут ли они притягиваться или отталкиваться.
Магнитное поле — особая форма материи, посредством которой магниты взаимодействуют друг с другом. Само поле нельзя увидеть, но можно обнаружить по его действию на магнитное тело или стрелку. Такое представление объясняет взаимодействие на расстоянии: магниты могут влиять друг на друга, не соприкасаясь.
Магнитная стрелка — небольшой магнит, который может свободно поворачиваться. Под действием магнитного поля она изменяет своё положение и устанавливается определённым образом. Поэтому стрелка служит простым индикатором: её поворот показывает наличие поля, а ориентация помогает судить о его направлении.
Если поднести друг к другу два магнита, они могут притягиваться или отталкиваться, даже не касаясь. Чтобы выяснить причину, поочерёдно сближают разные концы магнитов и наблюдают за движением. При смене конца одного магнита характер действия может измениться: это показывает, что результат зависит от сочетания полюсов, а не только от расстояния.
Полюса принято различать по их взаимодействию: северный и южный. Когда навстречу друг другу обращены два одинаково названных полюса, магниты отталкиваются; когда названия разные — притягиваются. Это правило позволяет заранее предсказать результат опыта и определить неизвестный полюс, сравнив его с известным.
Магнитное действие сильнее всего заметно у полюсов, поэтому концы магнита удобны для опытов. Если рядом поместить магнитную стрелку, её поворот обнаружит действие поля даже без видимого контакта. Направление, в котором устанавливается северный конец стрелки, помогает определить направление поля в выбранной точке; при перемещении стрелки оно может меняться.
Магниты взаимодействуют на расстоянии, значит, толчок или притяжение передаются не через непосредственное соприкосновение. Пространство вокруг магнита изменяется: в нём существует магнитное поле, которое действует на второй магнит. Поле — посредник взаимодействия, так же как электрическое поле объясняет действие электрических зарядов на расстоянии.
Если разломить магнит, получатся не отдельные северный и южный полюса, а два меньших магнита. У каждой части будут оба полюса, потому что магнитные свойства сохраняются в новом теле и проявляются на его концах. Поэтому разделить полюса простым разламыванием нельзя: при каждом новом разделении образуются части с парой полюсов.
Чтобы пользоваться таблицей, сначала найдите сочетание полюсов, которые обращены друг к другу, а затем прочитайте наблюдаемое действие. В последней строке важно учитывать не новые полюса, а изменение расстояния: при сближении действие заметнее, при удалении обычно слабее. Это позволяет отделить влияние расстояния от правила взаимодействия полюсов.
| Сочетающиеся полюса | Наблюдаемое действие | Вывод |
|---|---|---|
| Северный и северный | Магниты отталкиваются | Одноимённые полюса отталкиваются |
| Южный и южный | Магниты отталкиваются | Одноимённые полюса отталкиваются |
| Северный и южный | Магниты притягиваются | Разноимённые полюса притягиваются |
| Северный и южный полюса при изменении расстояния между магнитами | При сближении притяжение заметнее, при удалении слабее | Магнитное действие зависит от расстояния |
Задача 1. К северному полюсу одного магнита подносят северный полюс другого. Определите характер взаимодействия. Здесь оба полюса уже названы, поэтому достаточно сопоставить их и применить правило, не оценивая силу притяжения по расстоянию.
Ответ: магниты будут отталкиваться.
Задача 2. Магнитная стрелка повернулась рядом с неизвестным концом постоянного магнита. Как опытно определить, какой это полюс? Сам факт поворота подтверждает наличие поля, но не сообщает название конца. Нужно использовать один полюс стрелки, который заранее известен, и наблюдать не только поворот, но и характер взаимодействия.
Ответ: отталкивание указывает на северный полюс магнита, притяжение — на южный.
Задача 3. Магнит разломили пополам. Сколько полюсов будет у каждой части и как определить их расположение? Не следует считать, что линия разлома отделяет один полюс от другого: при разделении возникает два меньших магнита. Их полюса можно установить с помощью стрелки, полюс которой уже известен.
Ответ: у каждой части два полюса; расположение определяют сравнением с известным полюсом стрелки.
Путать правило притяжения и отталкивания. Иногда кажется, что противоположные полюса должны отталкиваться, как одноимённые заряды, но это перенос правила из другой темы. Проверьте сочетание: северный с северным и южный с южным отталкиваются, северный с южным притягиваются. Если в ответе разноимённым полюсам приписано отталкивание, правило применено неверно.
Называть полюсами любые концы магнита без проверки. У концов действительно находятся полюса, но северный и южный — не произвольные названия. Их устанавливают по взаимодействию с известной магнитной стрелкой или другим магнитом. Чтобы проверить себя, укажите, с каким известным полюсом сравнивали конец и было ли притяжение или отталкивание.
Считать, что после разламывания останется один полюс. Такая ошибка возникает, если воспринимать полюса как отдельные половины магнита. Однако каждая часть после разлома становится магнитом с обоими полюсами. Проверка проста: ни один из новых фрагментов не является только северным или только южным полюсом.
Представлять действие магнитов как прямое влияние без посредника. Магниты могут взаимодействовать на расстоянии, поэтому иногда кажется, что поле можно не учитывать. Но в физике взаимодействие объясняют магнитным полем, которое действует на второй магнит. Проверяя рассуждение, назовите, что именно передаёт действие между магнитами: правильный ответ — поле.
Ранее вы изучали, что тела взаимодействуют на расстоянии, а о действии силы можно судить по изменению движения. Это наблюдение помогает описывать движение магнитов и стрелки в опыте. Понятия электрического и магнитного полей позволяют сравнивать способы передачи взаимодействия, не сводя их к соприкосновению тел. Представления о магнитном поле понадобятся при изучении поля электрического тока, магнитной индукции и действия поля на проводник с током.
Как определить северный и южный полюса магнита?
Сравните конец магнита с известным полюсом магнитной стрелки или другого магнита. Одноимённые полюса отталкиваются, а разноимённые притягиваются. Северным называют тот полюс, который отталкивается от северного конца стрелки.
Почему два магнита могут притягиваться или отталкиваться?
Вокруг каждого магнита есть магнитное поле, которое действует на другой магнит. Если сближаются разноимённые полюса, магниты притягиваются; если одноимённые — отталкиваются.
Можно ли получить магнит только с одним полюсом?
Разламыванием магнита — нельзя. Каждая образовавшаяся часть становится магнитом с северным и южным полюсами.
Почему магнитная стрелка поворачивается рядом с магнитом?
Магнитное поле действует на стрелку и поворачивает её. Она стремится ориентироваться вдоль направления поля, поэтому её поворот показывает, что поле есть и как оно направлено в данном месте.
Всегда ли взаимодействие магнитов заметно на одинаковом расстоянии?
Нет. Заметность зависит от силы магнитов и расстояния между ними: с удалением действие обычно ослабевает. Поэтому один магнит может заметно поворачивать стрелку дальше, чем другой.
1. Взаимодействие постоянных магнитов
