Фізика. 9 клас. Головко

§ 2. Взаємодія магнітів. Магнітне поле постійного магніту

• Взаємодія постійних магнітів

• Магнітне поле постійного магніту

ВЗАЄМОДІЯ МАГНІТІВ. Для дослідів на уроках фізики ви будете використовувати лабораторні постійні магніти — підковоподібний та штабовий (рис. 2.1. а). Підносячи магніт до різних тіл, можна побачити, що він добре притягує предмети із заліза, чавуну, сталі та деякі сплави. Водночас ці предмети намагнічуються.

Рис. 2.1. Постійні магніти: а) підковоподібний та штабовий постійні магніти; б) ділянки магніту, які виявляють найбільшу магнітну дію, — полюси

Якщо ви експериментуватимете з постійними магнітами, то виявите, що є ділянки, біля яких магнітна дія є найсильнішою (рис. 2.1, б). Це полюси постійного магніту. Вони зображуються на малюнках і схемах літерами N — північний (від англійського North), та S — південний (від англійського South). Полюси магнітів фарбують відповідно в синій (північний) та червоний (південний) кольори.

Про наявність у магніту двох полюсів вперше зазначив у книзі «Листи про магніт», яка вийшла в 1269 р., французький дослідник П’єр де Мерікур (П’єр Перегрін). А в 1600 р. англійський учений Вільям Гільберт у книзі «Про магніт, про магнітні тіла і про великий магніт — Землю» описав понад 600 дослідів із магнітами та виокремив основні їхні властивості: різні частини магнітів по-різному притягують залізні предмети; найсильніше притягують залізні предмети полюси магніту, яких є два, — північний та південний; вони не однакові за властивостями; магніти виявляють свою дію через скло, шкіру і воду; Земля є велетенським магнітом.

В. Гільберт (1544-1603), англійський фізик, один із основоположників учення про електричні та магнітні явища

Саме В. Гільберт звернув увагу, що неможливо одержати магніт з одним полюсом. На практиці можна переконатися, що під час розділення магніту навіть його найдрібніші частини матимуть два полюси.

Тобто у будь-якого магніту обов’язково є два полюси: північний (Ν) та південний (S).

Взаємодію постійних магнітів можна спостерігати за допомогою магнітних стрілок — невеликих постійних магнітів на підставці з вістрям. Якщо магнітну стрілку наблизити до іншої такої самої стрілки, то вони повернуться і встановляться одна проти одної протилежними полюсами (рис. 2.2, а). Підносячи магнітну стрілку до полюсів магніту, можна помітити, що північний полюс стрілки притягується до південного полюса магніту та відштовхується від північного. Аналогічно південний полюс стрілки притягується до північного полюса магніту та відштовхується від південного (рис. 2.2, б).

Рис. 2.2. Взаємодія постійних магнітів: а) магнітні стрілки притягуються різнойменними полюсами; б) взаємодія магнітних стрілок та постійного магніту

На основі цих дослідів можна зробити висновок: постійні магніти притягуються різнойменними полюсами, а відштовхуються однойменними.

МАГНІТНЕ ПОЛЕ ПОСТІЙНОГО МАГНІТУ. Таким чином, магніти взаємодіють між собою. Таку взаємодію називають магнітною. Розглядаючи взаємодію електричних зарядів у восьмому класі, ви дізналися, що електричні взаємодії можливі завдяки електричному полю та відбуваються за схемою: заряд — поле — заряд. Тобто навколо електричного заряду існує електричне поле, яке діє на інші заряди. Відповідно, магнітна взаємодія можлива завдяки магнітному полю та відбувається аналогічно: магніт — поле — магніт.

Отже, навколо магніту існує магнітне поле, яке діє на інші магніти.

Взаємодія магнітів пояснюється тим, що магнітне поле одного магніту діє на інший магніт та навпаки: магнітне поле другого магніту діє на перший магніт. Як і електричне поле, магнітне поле матеріальне. У цьому нас переконує його вплив на інші тіла.

Магнітне поле — одна з форм матерії, яка забезпечує магнітну взаємодію.

Термін «магнітне поле» увів англійський фізик Майкл Фарадей. Найпростішим індикатором магнітного поля є магнітна стрілка (це означає, що саме за допомогою магнітної стрілки можна легко виявити наявність магнітного поля).

Магнітні сили діють уздовж замкнутих ліній. Переконатися в цьому можна за допомогою залізних ошурок та постійного магніту. Залізні ошурки в його магнітному полі намагнічуються і стають подібними до маленьких магнітних стрілочок. Вони орієнтуються в магнітному полі таким чином, що їхні осі (лінії, які сполучають полюси) розташовуються вздовж напряму дії сил магнітного поля (рис. 2.3, а).

Рис. 2.3. Магнітне поле постійного магніту: а) залізні ошурки намагнічуються й орієнтуються вздовж ліній дії магнітних сил; б) лінії дії магнітних сил виходять із північного полюса і входять у південний, замикаючись усередині магніту; в) силові лінії електричного поля

Ці лінії називають силовими лініями магнітного поля. Поза магнітом лінії виходять із північного полюса і входять у південний, замикаючись усередині магніту (рис. 2.3, б). Вони не мають ні початку, ні кінця. Цим магнітне поле принципово відрізняється від електричного, у якого силові лінії починаються на тілах із позитивним електричним зарядом і закінчуються на тілах що мають негативний заряд (рис. 2.3, в).

Далі ви ознайомитися з властивостями та характеристиками магнітного поля. Магнітні поля відіграють винятково важливу роль у природі та техніці. Вони виявляються у багатьох явищах та широко використовуються в науці та техніці.

! Головне в цьому параграфі

У будь-якого магніту обов’язково є два полюси: північний (Ν) та південний (S). Неможливо отримати магніт з одним полюсом.

Різнойменні магнітні полюси притягуються, а однойменні — відштовхуються.

Навколо магніту існує магнітне поле, яке діє на інші магніти.

Магнітне поле — одна з форм матерії, яка забезпечує магнітну взаємодію за схемою: магніт — поле — магніт.

Магнітні сили діють уздовж замкнутих ліній, які називають силовими лініями магнітного поля. Силові лінії магнітного поля замкнуті, вони не мають ні початку, ні кінця.

? Запитання для самоперевірки

1. Чи всі частини постійного магніту з однаковою силою притягують залізні предмети?
2. Що називають полюсами магніту?
3. Чи можна отримати магніт з одним полюсом?
4. Поясніть, як взаємодіють між собою полюси магнітів.
5. Що таке магнітне поле? Яким чином підтверджується його матеріальність?
6. Поясніть, яку роль відіграє магнітне поле у взаємодії магнітів.
7. Запропонуйте способи виявлення магнітного поля.
8. Що називають силовими лініями магнітного поля? Яку особливість вони мають?

Вправа до § 2

1 (п). Як підтвердити експериментально, що магніт має два полюси?
2 (п). Як за допомогою залізних ошурок можна визначити, де в постійного магніту розташовані полюси?
3 (с). Опишіть силу магнітної дії північного та південного полюсів постійного магніту на залізні ошурки.
4 (с). Скільки полюсів матиме постійний магніт, якщо його поділити: на 2 частини, на 4 частини, на 16 частин?
5 (с). Запропонуйте спосіб відокремлення чорного та кольорового ме-
6 (д). Складіть схему досліду, який би підтвердив матеріальність магнітного поля.
7 (д). Зобразіть у зошиті графічно лінії напруженості електричного поля нерухомих точкових зарядів та силові лінії магнітного поля постійного магніту. Знайдіть і запишіть основні відмінності силових ліній магнітного та електростатичного полів.
8 (в). Два постійних штабових магніти наближають один до одного, як показано на рис. 2.6. Вважаючи магніти повністю однаковими, зобразіть силові лінії магнітного поля, що створюється ними, якщо: а) магніти наблизити один до одного таким чином, щоб їхні різнойменні полюси дотикалися; б) магніти щільно з’єднати між собою, таким чином, що вони утворили єдине тіло.

Рис. 2.6. Постійні магніти, що взаємодіють різнойменними полюсами

Зміст