§ 113. Полюсы магнита и его нейтральная зона.

Посмотрим, одинаковы ли магнитные свойства естественного или искусственного магнита в разных точках его поверхности. Возьмем железный шарик, укрепленный на одном конце слабой спиральной пружинки. Прикоснемся этим шариком к какому-нибудь месту магнита, а затем будем отрывать шарик, растягивая пружинку (рис. 195). Растяжение пружинки в момент отрыва шарика дает нам наглядное представление о той силе, которая необходима, чтобы преодолеть притяжение шарика к данному месту магнита. Оказывается, что в одних точках – у концов магнита, – для того чтобы оторвать шарик, требуется довольно значительное усилие, а в других точках – у середины магнита – шарик почти не притягивается к нему. По этой же причине, если погрузить магнит в железные опилки и затем вынуть его, мы увидим, что опилки пристают в виде густой «бороды» к концам магнита и не пристают к его середине (рис. 196).

Рис. 195. У середины магнита сила притяжения мала, у концов его – велика. Об этом можно судить по растяжению пружины в момент отрыва железного шарика от магнита

Рис. 196. Железные опилки пристают в виде «бороды» к концам магнита и не пристают к его середине

Те части поверхности магнита, в которых притяжение железных предметов проявляется заметным образом, называют полюсами магнита, а та часть поверхности магнита, в которой силы притяжения не обнаруживаются или очень слабы, называется нейтральной зоной магнита.

Обычно искусственным магнитам придают вид полосы – прямой или подковообразной (рис. 197). Такие магниты почти всегда имеют два полюса на концах полосы и нейтральную зону между ними. Можно, однако, намагнитить кусок стали так, чтобы он имел не 2, а 4, 6, ... полюсов, разделенных нейтральными зонами. Но, что особенно важно отметить, никогда не удается получить магнит с нечетным числом полюсов. В частности, невозможно получить магнит с одним полюсом.

Рис. 197. Обычные формы постоянных полосовых магнитов: а) прямая; б) подковообразная. При хранении концы магнита соединяют железным бруском (якорем), чтобы предохранить магниты от размагничивания

Соотношение между размерами, полюсных областей и нейтральной зоны зависит от формы магнита.

Если изготовить магнит в виде очень длинного и тонкого стержня, то полюсные области его сводятся почти к точкам, лежащим у концов магнита, а вся остальная поверхность представляет собой нейтральную зону. Подобный удлиненный магнит можно назвать магнитной стрелкой. Часто магнитной стрелке придают вид вытянутого ромба (рис. 198). Если такую стрелку подвесить или укрепить на острие так, чтобы она могла свободно вращаться, то она всегда устанавливается так, чтобы один из ее полюсов был обращен к северу, а другой к югу; точно так же ориентируется и любой магнит, подвешенный на тонкой, легко закручивающейся нити. Тот полюс магнита, который поворачивается к северу, называют северным полюсом, а другой полюс – южным.

Рис. 198. Магнитные стрелки в виде вытянутого ромба: слева – подвешенная на нити, справа – укрепленная на острие

Магнитные стрелки особенно удобны для обнаружения магнитных свойств естественного или искусственного магнита. Приближая к стрелке магнит, мы увидим, что ее северный полюс притягивается к южному полюсу магнита и отталкивается от северного (и наоборот), так что магнитная стрелка под действием магнита поворачивается на своей оси. Способность магнита поворачивать и притягивать железные тела сводится к таким же действиям: приближение магнита к железу прежде всего намагничивает железо, т. е. обращает его в слабый магнит, который поворачивается нашим магнитом и притягивается к нему.

С помощью магнитной стрелки можно легко различить, имеем ли мы дело с ненамагниченным куском железа или с магнитом. Поднося к концу стрелки магнит, мы вызовем или притяжение или отталкивание в зависимости от того, сближаются ли одноименные или разноименные полюсы стрелки и исследуемого магнита. При поднесении же к концу стрелки железа мы всегда обнаружим притяжение; ближайший к полюсу стрелки конец железа всегда намагничивается противоположно этому полюсу; второй, удаленный конец железного куска намагничивается, конечно, противоположно ближнему концу, т. е. одноименно с рассматриваемым полюсом стрелки, но его взаимодействие со стрелкой будет гораздо слабее, и мы обнаружим только взаимодействие разноименных полюсов, т. е. притяжение стрелки к железу.

113.1. Имеется стальная спица. Как узнать, намагничена ли она, не пользуясь ничем, кроме этой спицы?

113.2. Имеются два стальных бруска, из которых только один намагничен. Как узнать, какой именно брусок намагничен, не пользуясь ничем, кроме этих брусков?