Юный техник, 2002 № 02 - [18]

Двери… ширмового типа

ФИЗИКА В ШКОЛЕ Простые опыты по магнетизму

«В природе существует черноватый невзрачный камень, обладающий, однако, замечательными свойствами, делающими его полезнее и интереснее драгоценного алмаза» — так писали о магните еще сто лет назад. Удивляла, восхищала, вызывала преклонение невидимая сила, вызывавшая притяжение к нему железных предметов.

Для опытов понадобятся компас и магнитная стрелка, хороший постоянный магнит (полосовой, подковообразный или кольцевой), батарейка на 1,5 В или 4,5 В, тонкие провода и мелкие металлические предметы.

Поднесите магнит к мелким железным предметам. Они потянутся к тем его местам, которые сильнее всего притягивают. Их называют полюсами магнита. У магнита два полюса — южный S и северный N. Но встречаются магниты с 4, 6, 8 и другим четным количеством полюсов. Пока никто не видел магнита с одним полюсом. Полагают, что он должен существовать — монополь, крохотная частица, ведущая себя, как магнит с одним полюсом. Вооружившись сложнейшими приборами, ученые ищут ее в месторождениях железа, в старинных предметах, в железных метеоритах.

Магниты отталкиваются одноименными полюсами, а разноименными притягиваются. В этом легко убедиться с помощью стрелки компаса и постоянного магнита. Поднесите к компасу на значительном расстоянии магнит. Вы увидите, что стрелка компаса начинает реагировать на магнитное поле. Она поворачивается либо вслед за магнитом, если полюса разноименные, либо от магнита, если полюса одноименные.

В громкоговорителях применяются кольцевые керамические магниты, обладающие очень большой силой. Возьмите два кольцевых магнита и поставьте красивый опыт. На горлышко бутылки, а еще лучше на стеклянную палочку наденьте кольцевой магнит, а сверху поместите другой, но противоположным полюсом. Тяжелый верхний магнит будет парить в воздухе (рис. 1). Подобные опыты умели делать и древние.

Античный философ Лукреций Кар рассказывает о кольцевых магнитах, подвешенных к потолку храма и поддерживающих друг друга. Это, по мнению жрецов, доказывало бесконечное совершенство Создателя.

Поднесите магнит к предметам из дерева, бумаги, стекла, пластмассы, металла. Далеко не все из них прилипают к магниту.

К нему безразличны такие металлы, как алюминий, медь, золото, серебро.

Только сплавы, в состав которых входят железо, никель, кобальт, ярко проявляют магнитные свойства. Их называют ферромагнетиками (рис. 2).

Рис. 2

Тут сделаем некоторые уточнения. Эффект, который вы наблюдали, определяется силой применяемого магнита. Эксперименты с магнитами в тысячи раз более мощными говорят несколько иное. Ферромагнетики действительно притягиваются очень сильно, а все остальные вещества делятся на две группы. Одни все же притягиваются, но слабо. Другие отталкиваются магнитом, но тоже слабо.

Ферромагнетики бывают магнитомягкие и магнитотвердые. Магнитомягкие сплавы легко перемагничиваются. Из них делают трансформаторы, электродвигатели, головки магнитофонов. Магнитотвердые материалы намагничиваются и размагничиваются с трудом. Из них делают постоянные магниты. Сталь, из которой делаются режущие инструменты — бритвы, швейные иголки, — часто относится к магнитотвердым сортам.

Намагничивание лежит в основе магнитной записи. Первые магнитофоны появились до изобретения магнитофонной ленты. Сигнал записывали на стальной проволоке. Полная запись выступлений первого Конгресса по магнитной записи, происходившего в 1912 году и длившегося неделю, весила более десяти… тонн.

Проведите полосовым магнитом по лезвию бритвы несколько раз в одном направлении, и оно намагнитится. Опустите бритву-магнит в блюдце с водой. Лезвие не утонет, его будут удерживать силы поверхностного натяжения, те самые, что держат на воде водомерку. Из-за маленького трения оно свободно перемещается по воде и потому развернется вдоль магнитного меридиана. Если концы бритвы пометить, то лезвие можно использовать как компас. Этот компас очень чувствителен и реагирует даже на сильно удаленный магнит.

Можно сделать компас из намагниченной иглы, закрепленной в пробке или куске пенопласта, брошенном в блюдце с водой. Пробка будет плавать в центре блюдца, если воду налить «горкой».

Опустите на поверхность воды еще одно намагниченное лезвие с помеченными полюсами. Они повернутся и соединятся разными полюсами (рис. 3), но цепочка из плавающих лезвий по-прежнему будет вести себя как стрелка компаса.

«Утопите» одно лезвие в воде, а другое опустите на поверхность. Плавающее лезвие подплывет к утонувшему и развернется над ним, как бы найдет его. Подобным образом при помощи установленных на самолетах магнитометров, приборов, очень чувствительных к магнитному полю, обнаруживают подводные лодки.

Прислоните к полюсу магнита железный гвоздь и опустите его в железные опилки или коробку с булавками. Гвоздь обрастет «бородой». Но стоит между гвоздем и магнитом сделать малейший зазор, борода отвалится. Железо проводит магнитное поле, гвоздь является магнитопроводом.

Замкните подковообразный магнит железной пластиной — ярмом, к которому прикреплен груз. Затем положите поперек полюсов железную пластину. Она замкнет значительную часть поля на себя, и ярмо отпадет.