Постоянные магниты
История магнита насчитывает свыше двух с половиной тысяч лет. В VI в. до н. э. древнекитайские ученые обнаружили минерал, способный притягивать к себе железные предметы. Китайцы назвали его «чу-ши», что означает «любящий камень».
Название «магнит» было придумано древнегреческим драматургом Еврипидом (V в. до н. э.), описавшим его свойства в одном из своих произведений. Поводом для такого названия послужило то, что залежи этого минерала были найдены около города Магнесии. Магнит означает «камень из Магнесии».
В настоящее время известно, что природные магниты представляют собой куски магнитного железняка (магнетита), состоящего из FeO (31 %) и Fe203 (69%). Это хрупкий черный минерал с плотностью около 5000 кг/м3 (рис. 50).
В древние времена свойства магнита пытались объяснить приписыванием ему «живой души». Магнит, по представлениям древних людей, «устремлялся» к железу по той же причине, что и собака к куску мяса.
Теперь мы знаем, что все дело в особом поле, создаваемом магнитом. Вокруг любого магнита существует магнитное поле. Это поле и притягивает железо к магниту.
Магнитное поле представляет собой особый вид материи, отличающийся от вещества и существующий вокруг намагниченных тел.
Магнетит обладает не очень сильными магнитными свойствами. В настоящее время удается создать искусственные магниты со значительно более сильным магнитным полем. Материалом для них служат сплавы на основе железа, никеля, кобальта и некоторых других металлов. Во внешнем магнитном поле они намагничиваются, после чего их можно использовать в качестве самостоятельных постоянных магнитов.
Искусственным магнитам придают специальную форму (рис. 51). Те участки магнита, около которых обнаруживается наиболее сильное магнитное действие и где, следовательно, сильнее всего магнитное поле, называют магнитными полюсами. У каждого магнита есть два полюса, хотя искусственно можно намагнитить материал и так, что у него будет не 2, а 4, 6 и более полюсов. Поднося магнит к железным опилкам, можно увидеть, как они притягиваются к его полюсам (рис. 52).
Магнит, изготовленный в виде стрелки, используют в компасах. Этот замечательный прибор был изобретен около двух тысяч лет назад. Один из первых (древнекитайских) компасов изображен на рисунке 53, а. Он назывался указателем юга. Роль стрелки в нем играла «ложка», изготовленная из природного магнита и способная легко поворачиваться вокруг вертикальной оси.
Современный (простейший) компас изображен на рисунке 53, б.
У магнитной стрелки (стрелки компаса), как и у любого магнита, есть два полюса. Тот из них, который указывает на географический Север, называют северным полюсом (N), противоположный — южным полюсом (S). Эти же символы (вместе с соответствующими названиями) используют и для обозначения магнитных полюсов любых других магнитов.
Поднося магнитные стрелки друг к другу (рис. 54), можно установить, что разноименные магнитные полюсы притягиваются друг к другу, а одноименные отталкиваются. Эта закономерность справедлива для любых магнитов.
Земной шар тоже магнит. У него есть свои магнитные полюсы и свое магнитное поле. Именно оно и заставляет стрелку компаса ориентироваться все время в определенном направлении.
Нетрудно понять, куда именно она должна указывать: ведь притягиваются разноименные полюсы. Следовательно, северный полюс стрелки указывает направление на Южный магнитный полюс Земли. Этот полюс находится на севере земного шара, несколько в стороне от Северного географического полюса (на острове Принца Уэльского).
Область применения магнитов чрезвычайно широка. Они используются не только в компасах, но и в электро- и радиотехнике, автоматике, робототехнике и т. д. Вы можете обнаружить их внутри электродвигателей, громкоговорителей (динамиков), телефонов, амперметров, вольтметров и других приборов. В медицине магнитные зонды применяются при извлечении из желудков пациентов случайно проглоченных ими игл, булавок и других железных предметов.
??? 1. Что означает слово «магнит»? 2. Что представляют собой природные магниты? 3. Как получают искусственные магниты? 4. Что называют магнитными полюсами? 5. Как взаимодействуют между собой полюсы магнитов? 6. Как с помощью магнитной стрелки можно определить полюсы у намагниченного стального стержня? 7. Под действием чего стрелка компаса ориентируется в определенном направлении? Куда она показывает? 8. Где применяются магниты? 9. Почему существующий в природе магнитный железняк оказывается намагниченным? Что его намагнитило? 10. Что называют магнитным полем?