Глава X. ОСНОВНЫЕ МАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

§ 112. Естественные и искусственные магниты.

Прежде чем углублять наши знания о магнитных явлениях, напомним некоторые известные факты.

1. В природе встречаются некоторые железные руды, обладающие способностью притягивать к себе находящиеся поблизости небольшие железные предметы, например железные опилки или гвозди (рис. 192,а). Если кусок такой руды подвесить на нити, он установится по длине в направлении с севера на юг (рис. 192,б). Куски такой руды называются естественными магнитами.

Рис. 192. Естественный магнит: а) магнитная руда притягивает к себе железные опилки; б) магнитная руда, подвешенная на нити, устанавливается определенным образом – с севера на юг ()

2. Кусок железа или стали, находящийся вблизи магнита, сам намагничивается, т. е. приобретает способность притягивать к себе другие железные предметы (рис. 193). Магнитные свойства этого куска железа или стали проявляются тем сильнее, чем ближе он находится к магниту. Особенно сильно намагничивание в том случае, когда железо притянуто к магниту вплотную.

Рис. 193. Железный гвоздь, поднесенный к магниту, сам намагничивается и притягивает к себе железные опилки

3. После удаления магнита намагнитившийся под его действием кусок железа или стали теряет значительную часть своих магнитных свойств, но все же остается в большей или меньшей мере намагниченным. Он превращается, таким образом, в искусственный магнит, обладающий всеми теми же свойствами, что и магнит естественный. В этом можно убедиться при помощи такого простого опыта. На рис. 194,а стальной брусок 1, притянутый к концу магнита, сам намагнитился настолько сильно, что удерживает груз, состоящий из нескольких таких же брусков 2-5. В свою очередь каждый из этих брусков удерживает силами магнитного притяжения все бруски, расположенные ниже его. Таким образом, вся цепочка висит, удерживаясь силами магнитного притяжения, которые уравновешивают силы тяжести, действующие на бруски. Если мы немного отодвинем магнит, придерживая пальцами верхний брусок, то цепочка рассыплется: бруски размагничиваются настолько, что каждый из них уже не в состоянии удержать нижние бруски (рис. 194,б). Однако каждый из брусков сохранил известную долю намагничивания. Достаточно внести какой-нибудь из этих брусков в железные опилки, и мы увидим, что они пристанут к его концам.

Рис. 194. Намагничивание железных предметов возрастает по мере приближения их к магниту: а) брусок 1, притянутый к магниту вплотную, намагничивается настолько сильно, что удерживает всю цепочку 2-5; б) магнит отодвинут от бруска 1, намагничивание ослабло и цепочка распалась

То намагничивание, которое имело место, когда кусок железа находился вблизи магнита, называют временным намагничиванием, в отличие от постоянного, или остаточного, намагничивания, которое сохраняется и после удаления магнита.

Опыты такого рода показывают, что остаточное намагничивание, вообще говоря, значительно меньше временного; у мягкого железа оно составляет лишь небольшую долю его.

4. Как временное, так и остаточное намагничивание различны для разных сортов железа и стали. Временное намагничивание мягкого, отожженного железа значительно сильнее, чем неотожженного железа или стали. Напротив, остаточное намагничивание стали, особенно некоторых специальных сортов ее, например содержащих примесь кобальта, значительно больше, чем остаточное намагничивание мягкого железа. Таким образом, если мы возьмем два одинаковых бруска – один из мягкого железа, другой из стали – и поместим их вблизи одного и того же магнита, то железный брусок намагничивается значительно сильнее, чем стальной. Но когда мы магнит уберем, то железный брусок размагнитится почти полностью, а стальной сохранит заметную долю своего намагничивания. В результате стальной брусок превратится в значительно более сильный постоянный магнит, чем железный. Поэтому постоянные искусственные магниты всегда изготавливают из специальных сортов стали, а не из железа.

5. Искусственные магниты, получаемые путем простого размещения куска стали вблизи магнита или прикосновением его к магниту, довольно слабы. Более сильные магниты получаются, если натирать стальную полосу магнитом в одном направлении. Однако и в этом случае мы всегда получаем магнит более слабый, чем тот, при помощи которого производилось намагничивание. Всякого рода удары и встряхивание во время намагничивания благоприятствуют ему. Напротив, сотрясения готового постоянного магнита, а также резкие изменения его температуры способствуют размагничиванию.

Остаточное намагничивание зависит не только от материала, но и от формы намагничиваемого тела. Сравнительно короткие и толстые бруски из мягкого железа, как мы говорили, размагничиваются после удаления магнита почти полностью. Но если из того же железа мы приготовим проволоку, длина которой в 300-500 раз больше ее диаметра, то эта проволока, не свернутая в бухту или клубок, в значительно большей степени сохраняет свое намагничивание.

112.1. Вертикальный магнит притягивает к себе железный шарик, помещенный на таком расстоянии от магнита, что это притяжение уравновешивает силу тяжести, действующую на шарик, так что он может висеть в воздухе без опоры. Устойчивым будет это равновесие или неустойчивым? Куда будет двигаться шарик, если мы чуть-чуть поднимем или опустим его из положения равновесия?

112.2. Железный кубик, лежащий на гладком стекле, притягивается к магниту, тоже лежащему на этом стекле. Кубик скользит по стеклу. Как он движется: равномерно, равноускоренно или со все возрастающим ускорением?