磁现象真有趣

来源 :发明与创新·中学生 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xinshouji1
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  实验1 把一些铁屑装进试管,并用橡皮帽盖住試管口,用条形磁铁的一极在试管下方沿同一方向移动几次,如图1所示。随后发现试管可以吸起大头针等。
  思考:试管能吸起大头针说明试管具有磁性,它的磁性从何而来?
  解析:这实际上是一种磁化现象。磁性材料的内部有大量的磁分子,每个磁分子都有N、S极。一般物体在通常情况下并不表现出磁性,这是因为其内部磁分子的排列是紊乱的,导致彼此之间的磁作用相互抵消,整体表现出无磁性。按图1的方法处理后,试管内的铁屑被磁化,其内部磁分子的排列由无序变得有序,因而呈现出磁性。
  实验2 把实验1中带有磁性的试管用力摇晃几下,发现试管不能再吸起大头针。
  思考:由此说明试管的磁性消失了,这是为什么?
  解析:具有磁性的试管受到剧烈震动后,其内部的磁分子由有序排列变为无序排列,从而失去磁性,这就是人们常说的“退磁”。平常我们不能给磁体加热,也不能使其受到敲击或摔打等剧烈的震动,其道理也就在于此。
  实验3 让两块条形磁铁的不同磁极上各自吸引一些大头针,并把吸引大头针的磁极互相靠近直至相互接触,如图2所示。可以发现大头针纷纷掉下。
  思考:条形磁铁的磁性消失了吗?
  解析:条形磁铁的磁性并没有消失,只是由于两块磁铁的异名磁极靠近并接触时,接触处的磁性大大地减弱了,于是原来被吸引的大头针纷纷掉下来。任何磁体都有且只有两个磁极,并且磁极是磁体中磁性最强的部分。条形磁铁的磁极在磁铁的两端,其中间部分磁性极弱。当按照图2使它们的异名磁极相互靠近直至相互接触时,它们就合成了一个磁体,其中间部分的磁性极弱,几乎没有磁性,所以被吸起的大头针纷纷掉落。如果再把它们分开,则照样可以吸起许多大头针。
  实验4 在通电螺线管的内部放一枚小磁针,小磁针N极指向通电螺线管的N极。如图3所示。
  思考:根据磁极间的相互作用规律:“同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。”小磁针的N极应该指向左端,为何却指向右端?
  解析:通电螺线管是由许多匝线圈组成的,由于每匝线圈的两面都有N、S两个磁极,处于某匝线圈旁的小磁针所受的磁力仍遵守“磁极间的相互作用规律”。但从整体来看,通电螺线管的两端相当于条形磁铁的两个磁极,用磁极间的相互作用规律判定处在内部的小磁针的指向就不适用了。
  此时应根据“小磁针静止时的指向与该点的磁场方向一致”去确定。根据安培定则可知,通电螺线管的右端为N极,而在磁体内部的磁感应线是从磁体的S极回到N极,所以在内部的小磁针的N极指向应与该点的磁场方向一致,指向右端。
  实验5 某同学将一块没有标明磁极的条形磁铁不小心摔成了两段,该同学欲把它恢复成原状,可在两块磁铁的断口处却产生了排斥力,使它们难以相互靠近。
  思考:为什么会产生这种现象?
  解析:为了弄清楚这个问题,我们从条形磁铁的构造来分析。条形磁铁一般分为图4和图5所示的两种。
  图4所示的条形磁铁在实验室中比较常见。它在断裂时形成的两块新磁铁排列如图6所示,断口处不会产生排斥力,而是吸引力,这是因为断口处为异名磁极,因此很容易恢复原状。
  图5所示的条形磁铁断裂后也会形成两块新的磁铁,但其排列情况如图7所示。由于同名磁极相互排斥,所以当断口处互相靠近时会产生排斥力。若把其中的一块倒置,如图8所示,断口处便会互相吸引,此时便容易靠近。
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