探究條形磁鐵從中間斷開以后不能在斷處按照原狀重新吸引的原因

1、探究條形磁鐵從中間斷開以后不能在斷處按照原狀重新吸引的原因張玄同091120198張益飛091120200物理學(xué)系4班實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄織l形磁鐵從中間斷開以后為什么不能在斷處按照原狀重新吸引。條形磁鐵是一個(gè)長(zhǎng)條形的磁體，磁感應(yīng)分布我們已經(jīng)明知了。所以，我們 可以畫出任何一個(gè)條形磁體的磁感應(yīng)線?？梢钥闯?，條形磁體的兩端分別是N 極和S極，由于磁感線在磁體外部是從N極出發(fā)，指向S極，所以在條形磁體 外部，磁感應(yīng)線的分布是一條條從N極指向S極的曲線。同時(shí)，這是一個(gè)立體 的圖形，磁感應(yīng)線的分布應(yīng)該是立體的，在每個(gè)以N極S極連線為軸的平面里 的圖形都是相同的。從我們學(xué)過(guò)的知識(shí)中分析，條形磁體在中間斷開以后，

2、斷開處兩邊形成的 應(yīng)該是不同的磁極，而不同應(yīng)該遵照異性相吸的準(zhǔn)則而相互吸引，無(wú)論是否 按照原狀。可是，在日常的生活實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，斷開后的條形磁鐵并不能按 照原狀再次吸引，只有在其中一部分繞原來(lái)的軸翻轉(zhuǎn)180之后才能相互吸引， 這是為什么呢？實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：首先，我們提出了兩個(gè)簡(jiǎn)單直觀的實(shí)驗(yàn)方法：方法一：利用磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量?jī)x來(lái)測(cè)量斷開以后磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布情況。 將斷開后的磁體的各個(gè)部分的磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布矢量進(jìn)行測(cè)量，作出磁感應(yīng)分 布線，然后通過(guò)磁感應(yīng)分布來(lái)判斷磁體為什么會(huì)排斥。缺點(diǎn)：對(duì)儀器的要求比 較高。方法二：利用鐵粉，直觀而定性的觀察磁場(chǎng)的分布。具體方法：將磁體置 于實(shí)驗(yàn)桌（無(wú)磁性）上，通過(guò)將鐵

3、粉均勻的灑在一個(gè)玻璃板上，將玻璃板固定 在一個(gè)確定的高度，輕輕的震動(dòng)玻璃板，這樣玻璃板上的鐵粉會(huì)顯示出磁鐵的 磁感應(yīng)分布。多次在不同高度進(jìn)行如上操作，便能夠清晰的展現(xiàn)出各個(gè)高度的 磁感應(yīng)在這個(gè)平面上的分布。缺點(diǎn)：只能展現(xiàn)每個(gè)截面的磁感應(yīng)分布，不能表 現(xiàn)出整個(gè)空間內(nèi)的磁場(chǎng)分布。操作復(fù)雜，不便于實(shí)施。在進(jìn)一步的思考后，我們得出一條結(jié)論，我們可以只測(cè)量斷裂處附近的磁 場(chǎng)，其他部分由于距離較遠(yuǎn)磁力作用較弱應(yīng)該是可以忽略的。所以進(jìn)一步設(shè)計(jì) 出如下的實(shí)驗(yàn)：只使用一個(gè)吊起來(lái)的很小而不能改變?cè)艌?chǎng)分布的小磁針，將斷裂處的磁 體靠近磁針。通過(guò)改變磁體指向磁針的部分，通過(guò)小磁針的指向來(lái)確定磁場(chǎng)分 布。再次做進(jìn)一步

4、思考，我們發(fā)現(xiàn)，由于兩個(gè)斷開的部分必須將其中一方翻轉(zhuǎn) 180以后才能夠重新相互吸引，我們其實(shí)可以認(rèn)為是磁體不同面的磁場(chǎng)分布不 同而導(dǎo)致相互排斥。所以實(shí)驗(yàn)可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化：只需通過(guò)如上的辦法測(cè)量斷裂處上方和下方的磁場(chǎng)分布即可。綜上，我們的實(shí)驗(yàn)方法如下：取一個(gè)很小且自身磁性不能改變?cè)朋w的磁場(chǎng)分布的小磁針吊在極細(xì)的輕 繩子上。把磁體斷裂處指向小磁針進(jìn)行測(cè)量。主要測(cè)量磁體斷裂處上下兩面的 磁場(chǎng)方向分布。多次測(cè)量以后，可以粗略繪出斷裂處部分的磁場(chǎng)分布狀況，由 此可以判斷為什么斷裂后相互排斥。如下圖：實(shí)驗(yàn)表格：a左0右左30右左45右左60右圖像（標(biāo)出N和S）實(shí)驗(yàn)思考：其實(shí)我們也可以通過(guò)理論推導(dǎo)的方法來(lái)考

5、慮這個(gè)問題。首先，如果不是猛烈敲打，磁鐵內(nèi)部的分子環(huán)形電流的排序是不會(huì)被破壞 的。所以斷開時(shí)，磁性不會(huì)消失。那么，磁體的磁極應(yīng)該是隨著磁鐵的形狀和 體積的改變而改變。而實(shí)際上，磁鐵在垂直與上下兩側(cè)，也各有不同磁極，斷 開后更加明顯了。那么斷開以后上下本來(lái)相同的磁極就會(huì)相互排斥，而將磁體 翻轉(zhuǎn)，就可以使垂直和上下兩面都產(chǎn)生相互吸引的效應(yīng)。這樣就能夠吸引了。 1這引起了我們的一個(gè)疑問，如果不是條形磁鐵呢？其實(shí)，環(huán)形的磁體本身 就是上下兩面為磁極，將它斷開成兩個(gè)半圓形的磁體的時(shí)候，可以很簡(jiǎn)單的推 出它們兩個(gè)相互排斥。這樣，我們可以想象一個(gè)半徑非常巨大的環(huán)形磁體，我 們可以取他其中很小的一段，這樣，很小的一段就可以近似看成是一個(gè)條形磁 鐵