ГЛАВА ВТОРАЯ. МАГНИТЫ. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ. МАГНИТНОЕ ДЕЙСТВИЕ ТОКА
2.1. МАГНИТЫ И МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
Магниты. Свойства магнитов притягивать железные предметы (рис. 2.1, а) и отклонять компасную стрелку (рис. 2.1, б) всем хорошо знакомы.
Рис. 2.1. а — подковообразный магнит притягивает железные тела. На рисунке изображена цепочка гвоздей, притянутых магнитом. Каждый из гвоздей, приближаясь к магниту, сам становится магнитом и способен притягивать другие гвозди; б — компасная стрелка поворачивается магнитом: ее южный полюс стремится повернуться к северному полюсу магнита
Компасная стрелка — это тоже магнит, но очень маленький и легкий. Стрелка укреплена на игле и может свободно поворачиваться. Если ничто не мешает стрелке, она повернется так, что один из ее концов (N) обратится к северу, а другой (S) — к югу.
Это удивительное свойство компасной стрелки было открыто более 3000 лет назад в Китае и с тех пор широко применяется.
Магнитные полюсы.
Каждый магнит обладает двумя полюсами — северным (N) и южным (S). Северный полюс компасной стрелки обращается к северу, южный — к югу.
Простые опыты (рис. 2.2, 2.3) показывают, что одноименные полюсы магнитов отталкиваются один от другого, а разноименные притягиваются.
Рис. 2.2. На рисунке слева показаны два компаса. Их полюсы действуют друг на друга. Стрелками показаны силы, действующие на полюсы, Поворачиваясь вокруг своих осей, стрелки займут положение, показанное в правой части рисунка
Рис. 2.3. На рисунке показаны постоянный магнит и рядом с ним два компаса
Сама наша Земля — это огромный магнит: около северного географического полюса лежит ее южный магнитный полюс, а около южного географического полюса лежит ее северный магнитный полюс. Поэтому-то к северному географическому полюсу и притягивается северный полюс магнитной стрелки.
Магнитное поле. От концов компасной стрелки до магнитных полюсов Земли — несколько тысяч километров. Как же они воздействуют на таком расстоянии на компас?
Обычно взаимодействие между телами происходит при их соприкосновении.
Действительно, если нужно затянуть гайку, мы прежде всего приводим в соприкосновение с ней гаечный ключ и поворачиваем его — ключ касается гайки, рука налегает на ключ.
Положите на стол стальной шарик (хотя бы от подшипника) и приблизьте к нему магнит: шарик покатится к магниту, прежде чем они коснутся друг друга (рис. 2.4).
Значит, магнитные свойства заключены не только в теле самого магнита с его полюсами, но и в окружающем его пространстве. В пространстве, окружающем магнит, существует магнитное поле.
Рис. 2.4. Магнит действует на расстоянии
Магнитное поле — один из видов материи, один из видов ее проявления. Магнитное поле может наблюдаться как в воздухе, так и в безвоздушном пространстве. Ему не мешают ни камни, ни дерево, ни металлы — оно как бы пронизывает их. Железо и подобные ему металлы способны усиливать магнитное поле. Внимательно просмотрите рис. 2.5-2.7.
В магнитном поле заключена энергия.
В самом деле, под действием магнитного поля возникают силы, приводящие в движение тела: поворачивающие стрелку, притягивающие гвозди, заставляющие катиться шарик. За счет энергии, запасенной в магнитном поле, совершается работа.
Рис. 2.5. Магнитная стрелка помещена под стеклянный колпак, из которого выкачан воздух. Стержневой магнит, расположенный рядом, оказывает на компасную стрелку такое же действие, как в воздухе
Рис. 2.6. Расположив между магнитом и стрелкой деревянную доску или металлическую (но не железную) пластину, легко убедиться, что действие магнита на компас не изменится
Рис. 2.7. Слева показаны стальной шарик и стержневой магнит. Расстояние между ними слишком велико, и шарик остается неподвижным: магнитное поле в месте расположения шарика слишком слабо. Справа к тому же стержневому магниту приставлен железный брусок. Магнитное поле усилено железным бруском, и шарик покатился
