Как определить полюса магнита

С магнитами человечество познакомилось достаточно давно: первые залежи камня магнетита обнаружили еще в античные времена на территории современной Греции, недалеко от города Магнисия. «Камень из Магнисии» моментально заинтриговал жителей населенного пункта, ведь притягивал к себе железные предметы. И если в те далекие времена свойства камней вызывали просто удивление и восторг, то сегодня возможности магнитов используются на полную катушку: в зависимости от вида, они помогают организовать работу разнообразных датчиков, моторов и микрофонов.

Разобраться в тонкостях работы магнитов не так сложно: информации много, но она вполне доступна и понятна даже школьнику, который только начал интересоваться физикой. В первую очередь, советуем изучить виды и способы применения постоянных магнитов, а также уточнить, как определить полюса магнитов и электромагнитов без специального оборудования.

Природный магнит или магнитный железняк, как его называют сегодня, — это вещество, вокруг которого всегда присутствует магнитное поле. Любой кусочек железняка обладает достаточно сильной намагниченностью, но молекулы материала двигаются в двух направлениях, а значит даже совсем небольшой магнит будет иметь северный и южный полюс.

Если у вас в руках два кусочка железняка, то ответить на самый частый вопрос «как определить полюса магнита» совсем не сложно, ведь примагничиваются противоположные стороны, а вот одинаковые – отталкиваются.

В современном мире есть несколько видов магнитов, кроме природного магнетита:

· Временные – это металлические изделия, которые намагничиваются только тогда, когда попадают в магнитное поле. Гвозди, скрепки, бруски и другая мелочь начинают притягивать друг друга и подобные предметы;

· Электромагниты, с которыми человечество познакомилось в 1825 году, когда их изобрел инженер из Англии Уильям Стерджен. Конструкция представляет собой железный сердечник, на который намотана проволока. Магнитное поле нужной силы и полярности можно получить, только если подать по ней ток. Электромагниты встречаются нам ежедневно, ведь с их помощью работает практически вся техника, но во времена своего изобретения они не были оценены по достоинству;

· Постоянные, самые многочисленные. Они заряжаются всего единожды и образуют магнитное поле вокруг себя постоянно. С естественным постоянным магнитом мы уже познакомились – это природный железняк, а вот искусственных магнитов несколько видов. Самые популярные – это ферритовые и неодимовые. Последние считаются наиболее сильными и могут служить более 100 лет.

Легче всего приобрести как раз неодимовые магниты: они присутствуют в каждом профильном магазине электротехники. Интересно, как определить полюса неодимового магнита и проверить его работоспособность? Современные магниты не отличаются от природных и ведут себя точно также, а значит отталкиваются, если полюса одинаковые, и притягиваются, если разные.

Наиболее простой и понятный способ разобраться с полюсами – это использовать специальные приборы. Компас – вот быстрый ответ на вопрос «как определить северный полюс магнита»: стрелка, указывающая на север, обязательно притянется к южному полюсу магнита.

Вполне подойдет и современный электронный тесламетр, ведь если поднести щуп этого прибора к кусочку железняка, но на дисплее появится соответствующая буква – S или N.

Вместо прибора можно воспользоваться и дополнительным маркированным магнитом: одноименные полюса будут отталкиваться, а разные, конечно же, притягиваться.

Если есть только схема прибора, то вас обязательно заинтересует, как определить полюса магнита по рисунку. Для этого можно использовать правило «левой» руки, которое предлагает поместить левую руку таким образом, чтобы силовые магнитные линии входили в ладонь, а четыре пальца совпадали с направлением тока. Большой палец в этом случае покажет направление движения проводника.

Как определить южный полюс магнита, если компаса нет под рукой? Изготовить прибор из подручных материалов: к примеру, с помощью иголки и воды или пластиковой баночки с сахарной пудрой. Иголка намагнитится и будет указывать на север, лежа в воде, а сахарная пудра превратится в заряженную пыль и закрутится вдоль силовых линий над магнитом. Узнать, где север, а где юг, поможет и солнце, но тут понадобится умение ориентироваться на местности и базовые знания географии.

Постоянные магниты

Когда-то легендарный пастух Магнес, нашел природный магнитный камень, притягивающий железо. В последствии этот камень назвали магнетит или магнитный железняк.

Рисунок 1. Магнитный железняк — магнетит

Кусок такой железной руды называется естественным магнитом, а проявляемое им свойство притяжения — магнетизмом.

О существовании магнитных железных руд и их замечательном свойстве — магнетизме известно было давно. Однако использовать эти свойства люди тогда еще не могли. В то время единственным практическим применением естественных магнитов было определение с их помощью сторон света: естественный магнит, подвешенный на нитке, поворачивался одним концом па север, а другим — на юг. Так появился первый компас, который широко использовался мореплавателями.

В наше время явление магнетизма используется чрезвычайно широко в различных электро- и радиоустановках. Однако теперь используются не естественные, а так называемые искусственные магниты.

Искусственные магниты изготовляются из специальных сортов стали и ее сплавов. Кусок такой стали особым образом намагничивают, после чего он приобретает магнитные свойства, т. е. становится постоянным магнитом.

Форма постоянных магнитов может быть самой разнообразной в зависимости от их назначения. На рис. 2 в качестве примера показаны наиболее распространенные формы постоянных магнитов: прямолинейный, подковообразный, кольцевой и полукольцевой.

Рисунок 2. Постоянные магниты различной формы

Чтобы ознакомиться с некоторыми свойствами постоянного магнита, проделаем ряд опытов.

Возьмем прямолинейный магнит, опустим его в железные опилки и затем вынем оттуда. Мы увидим, что опилки пристанут только к концам магнита (рис. 3). Значит, наибольшая сила притяжения постоянного магнита обнаруживается у его концов, а середина магнитными свойствами не обла дает.

Рисунок 3. Наибольшая сила притяжения магнита обнаруживается у его концов

Концы магнита называются полюсами, а линия, проходя щая через середину магнита, — нейтральной линией. У кольцеобразного магнита полюсами будут являться те его места, где обнаруживаются наибольшие силы притяжения.

Проделаем другой опыт. Подвесим прямолинейный магнит на нитке или возьмем магнитную стрелку, укрепленную на острие штатива (рис. 4). И в том и в другом случае мы заметим, что прямолинейный магнит (или магнитная стрелка) займет вполне определенное положение: один полюс магнита будет обращен к северному полюсу Земли, а другой — к ее южному полюсу. Тот конец магнита, который обращен на север, условились называть северным полюсом магнита, а конец, обращенный к югу, — южным полюсом магнита.

Рисунок 4. Магнитная стрелка и подвешеннвй прямолинейный магнит поворачиваются своими полюсами к полюсам Земли

Итак, каждый постоянный магнит имеет два полюса: северный и южный. Северный полюс магнита обозначается буквой С (север) или N (норд), южный — буквой Ю (юг) или S (зюйд).

Проделаем, наконец, третий опыт с постоянным магнитом. Поднесем к одному из полюсов магнита (безразлично к какому) стальной предмет. Этот предмет притянется к полюсу, и надо приложить значительное усилие, чтобы оторвать его от магнита. То же произойдет с предметами из чугуна, никеля и кобальта. Но есть металлы, на которые не действует постоянный магнит. Поднесем, например, к полюсу постоянного магнита медный предмет. Магнит не притянет его к себе. То же можно наблюдать и с другими предметами из цветных металлов—алюминия, латуни, серебра.

Следовательно, магнит притягивает к себе железо, сталь, чугун, никель, кобальт. Всё эти вещества называются магнитными. Все же остальные вещества, которые не притягиваются к магниту, называются немагнитными.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Магнитное поле тока. Магнитные силовые линии
Напряженность магнитного поля
Магнитная индукция
Действие магнитного поля на ток. Правило левой руки.
Электромагнитная индукция
Правило правой руки
Взаимоиндукция
Самоиндукция
ЭДС самоиндукции: основные послулаты

Добавить комментарий

В радиолюбительской практике, а так же при конструировании устройств, в которых используются магниты и катушки индуктивности иногда требуется узнать полярность магнитов и направление магнитных полей. Предлагаемые устройства позволяют определить полярность магнитов.

Я собрал два разных варианта. Основным узлом первого устройства является два прямоугольных магнита, которые залит в цилиндр, в центре которого установлена ось вращения на подшипнике. Заливка осуществляется эпоксидной смолой. При внесении такой сборки в магнитное поле исследуемого магнита – сборка поворачивается противоположным полюсом и пытается притянуться к нему. В корпусе проделано отверстие для того, чтобы визуально наблюдать положение магнита. Полюса сборки цилиндра покрашены в разные цвета, соответствующие противоположным полюсам магнитной сборки. То есть внутри цилиндра к примеру расположен магнит северным полюсом к краю, а на поверхности цилиндра стоит маркер южного полюса. Тогда наблюдателю будет удобнее определять полюс исследуемого магнита. Устройство магнитной сборки представлено на рисунке ниже:

Рис.1. Внутреннее устройство магнитной сборки.

Для определения полярности магнита – следует поднести устройство с диском к исследуемому магниту. Предположим, что мы поднесли к северному полюсу, в таком случае диск повернется к магниту южным полюсом первого магнита внутри сборки. А в смотровом окошке наблюдатель увидит окрашенную в синий цвет поверхность сборки, что соответствует синему полюсу исследуемого магнита. Напротив, если мы поднесем устройство к южному полюсу исследуемого магнита, то сборка повернется к нему северным концом второго прямоугольного магнита, а часть с поверхностью, окрашенной в красный цвет, будет напротив смотрового отверстия.

Второе устройство более продвинуто, поскольку имеет световую индикацию. В стержне из не магнитного материала установлен цилиндрический магнит. На его конце установлено кольцо, к которому пайкой прикрепляется плюсовой провод от аккумулятора. Движение магнита внутри стержня ограничивают стенки, на которых закреплены контакты для северного и для южного полюсов, как показано на рисунке:

Рис. 2 Электронно-механический индикатор полярности поля. Магнит стабилизирован в пространстве пружиной. В торцевой части корпуса вмонтированы два светодиода, обозначающие полюса магнитов. Предположим , стержень приближен к северному полюсу исследуемого магнита. В таком случае магнит внутри стержня будет стремиться притянуться к исследуемому магниту. В таком случае контакт штока магнита прикоснется к контактам индикатора северного полюса и замкнет цепь питания синего светодиода. Если исследуемый магнит будет обращён южным полюсом к стержню, то магнит втянется в стержень и прижмет контакт штока магнита к контактам южного полюса и зажжёт светодиод южного полюса. Так же для того, чтобы понять полярность магнитов можно применять обычный компас. А если делать полностью электрический индикатор, то можно воспользоваться схемой на датчике Холла. Самая простая схема представлена на рисунке ниже (взято с сайта https://www.valtar.ru/):

Рис3. Определение поля магнита на основе датчика Холла.

Когда магнита нет – геркон разомкнут, напряжение питания на схему не поступает. Поднесем магнит к датчику Холла и геркону. Геркон замкнется, и , в зависимости от полярности магнита, на выходе датчика Холла появится 0 или напряжение питания.