實(shí)驗(yàn)1 把一些鐵屑裝進(jìn)試管,并用橡皮帽蓋住試管口,用條形磁鐵的一極在試管下方沿同一方向移動幾次,如圖1所示。隨后發(fā)現(xiàn)試管可以吸起大頭針等。
思考:試管能吸起大頭針說明試管具有磁性,它的磁性從何而來?
解析:這實(shí)際上是一種磁化現(xiàn)象。磁性材料的內(nèi)部有大量的磁分子,每個磁分子都有N、S極。一般物體在通常情況下并不表現(xiàn)出磁性,這是因?yàn)槠鋬?nèi)部磁分子的排列是紊亂的,導(dǎo)致彼此之間的磁作用相互抵消,整體表現(xiàn)出無磁性。按圖1的方法處理后,試管內(nèi)的鐵屑被磁化,其內(nèi)部磁分子的排列由無序變得有序,因而呈現(xiàn)出磁性。
實(shí)驗(yàn)2 把實(shí)驗(yàn)1中帶有磁性的試管用力搖晃幾下,發(fā)現(xiàn)試管不能再吸起大頭針。
思考:由此說明試管的磁性消失了,這是為什么?
解析:具有磁性的試管受到劇烈震動后,其內(nèi)部的磁分子由有序排列變?yōu)闊o序排列,從而失去磁性,這就是人們常說的“退磁”。平常我們不能給磁體加熱,也不能使其受到敲擊或摔打等劇烈的震動,其道理也就在于此。
實(shí)驗(yàn)3 讓兩塊條形磁鐵的不同磁極上各自吸引一些大頭針,并把吸引大頭針的磁極互相靠近直至相互接觸,如圖2所示??梢园l(fā)現(xiàn)大頭針紛紛掉下。
思考:條形磁鐵的磁性消失了嗎?
解析:條形磁鐵的磁性并沒有消失,只是由于兩塊磁鐵的異名磁極靠近并接觸時,接觸處的磁性大大地減弱了,于是原來被吸引的大頭針紛紛掉下來。任何磁體都有且只有兩個磁極,并且磁極是磁體中磁性最強(qiáng)的部分。條形磁鐵的磁極在磁鐵的兩端,其中間部分磁性極弱。當(dāng)按照圖2使它們的異名磁極相互靠近直至相互接觸時,它們就合成了一個磁體,其中間部分的磁性極弱,幾乎沒有磁性,所以被吸起的大頭針紛紛掉落。如果再把它們分開,則照樣可以吸起許多大頭針。
實(shí)驗(yàn)4 在通電螺線管的內(nèi)部放一枚小磁針,小磁針N極指向通電螺線管的N極。如圖3所示。
思考:根據(jù)磁極間的相互作用規(guī)律:“同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引?!毙〈裴樀腘極應(yīng)該指向左端,為何卻指向右端?
解析:通電螺線管是由許多匝線圈組成的,由于每匝線圈的兩面都有N、S兩個磁極,處于某匝線圈旁的小磁針?biāo)艿拇帕θ宰袷亍按艠O間的相互作用規(guī)律”。但從整體來看,通電螺線管的兩端相當(dāng)于條形磁鐵的兩個磁極,用磁極間的相互作用規(guī)律判定處在內(nèi)部的小磁針的指向就不適用了。
此時應(yīng)根據(jù)“小磁針靜止時的指向與該點(diǎn)的磁場方向一致”去確定。根據(jù)安培定則可知,通電螺線管的右端為N極,而在磁體內(nèi)部的磁感應(yīng)線是從磁體的S極回到N極,所以在內(nèi)部的小磁針的N極指向應(yīng)與該點(diǎn)的磁場方向一致,指向右端。
實(shí)驗(yàn)5 某同學(xué)將一塊沒有標(biāo)明磁極的條形磁鐵不小心摔成了兩段,該同學(xué)欲把它恢復(fù)成原狀,可在兩塊磁鐵的斷口處卻產(chǎn)生了排斥力,使它們難以相互靠近。
思考:為什么會產(chǎn)生這種現(xiàn)象?
解析:為了弄清楚這個問題,我們從條形磁鐵的構(gòu)造來分析。條形磁鐵一般分為圖4和圖5所示的兩種。
圖4所示的條形磁鐵在實(shí)驗(yàn)室中比較常見。它在斷裂時形成的兩塊新磁鐵排列如圖6所示,斷口處不會產(chǎn)生排斥力,而是吸引力,這是因?yàn)閿嗫谔帪楫惷艠O,因此很容易恢復(fù)原狀。
圖5所示的條形磁鐵斷裂后也會形成兩塊新的磁鐵,但其排列情況如圖7所示。由于同名磁極相互排斥,所以當(dāng)斷口處互相靠近時會產(chǎn)生排斥力。若把其中的一塊倒置,如圖8所示,斷口處便會互相吸引,此時便容易靠近。
發(fā)明與創(chuàng)新·中學(xué)生2017年3期