Химия и Химики № 4 2016
Журнал Химиков-Энтузиастов
| Оглавление | Видео опыты по химии | Видео опыты по физике | На главную страницу |
|
Химия и Химики № 4 2016 Журнал Химиков-Энтузиастов |
Эксперименты с магнитами ч.2 Experiments with magnets В.Н. Витер |
|
Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter
Полюса магнита (притяжение и отталкивание между полюсами магнита)
Одноименные полюса магнита отталкиваются, разноименные притягиваются. В этом легко убедиться, если взять два магнита и попробовать сблизить их разными сторонами. На первый взгляд, благодаря свойству одноименных магнитных полюсов отталкиваться, можно сделать опыт по магнитной левитации: когда один магнит будет висеть в воздухе над другим магнитом (за счет того, что отталкивание между магнитами компенсирует притяжение верхнего магнита Землей).
Magnetic poles (attraction and detraction between magnetic poles) Магнитная левитация - хорошо известный опыт. Многие видели (хотя бы на фото), как кусочек сверхпроводника зависает над магнитом. Или каплю воды и даже лягушку, которые зависли между полюсами мощного магнита. Сверхпроводник - диамагнетик (равно, как и вода или лягушка). С двумя постоянными магнитами (т.е. с ферромагнетиками) такой фокус, увы, не получится. Магниты, либо оттолкнутся и выйдут из сферы взаимодействия, либо повернутся противоположными полюсами и притянутся друг к другу. Устойчивое равновесие тут невозможно. Приведу цитату из книги Нурбей Владимирович Гулиа - Удивительная физика: О чем умолчали учебники; раздел Летает ли гроб Магомета? [ссылка]: "...в 1842 г. профессор С. Ирншоу в "Записках Кембриджского университета" опубликовал статью "Природа молекулярных сил", где доказал, что ферромагнитное тело, расположенное в поле постоянных магнитов, не может находиться в состоянии устойчивого равновесия. То есть Ирншоу сделал с помощью математики то, что Гильберт выразил словами, - наложил запрет на свободное парение магнитов и металлов, притягиваемых ими. И никакой комбинацией магнитов и железных кусков невозможно подвесить ни те, ни другие так, чтобы они не касались никаких других тел." Другими словами, чтобы наблюдать магнитную левитацию с участием только ферромагнетиков, нужен контакт одного из них с другими телами. Например, один из ферромагнетиков можно привязать за нитку. Разумеется, это не будет настоящей левитацией, хотя выглядеть может эффектно. Мне попались под руку два магнита, которые имели форму шайб с дырками в центре. Диаметр отверстий был такой, что магниты свободно надевались на стеклянную палочку. Расположил палочку вертикально. Вокруг нижней части палочки обмотал скотч - чтобы нижний магнит не проваливался и не слетал вниз. Надел магниты на палочку. Если магниты соприкасались одноименными полюсами, верхний магнит отталкивался вверх и "зависал" на палочке. Разумеется, это не была полноценная левитация, т.к. если бы не палочка, магниты бы развернулись друг к другу противоположными полюсами и слиплись. Чтобы продемонстрировать это, нужно снять верхний магнит, перевернуть и снова надеть на палочку. Магниты притянутся. |
Разноименные полюса магнитов притягиваются, одноименные полюса - отталкиваются Unlike poles of different magnets attract each other whereas like poles repel each other |
Одноименные полюса магнитов отталкиваются Like poles of different magnets repel each other |
|
|
Разноименные полюса магнитов притягиваются Unlike poles of different magnets attract each other |
|
|
Эксперименты с магнитами ч.3 Experiments with magnets В.Н. Витер |
|
Магнетит, керамзит и магниты
Магнетит, или магнитный железняк - природный минерал, который представляет собой смешенный оксид железа (II) и (III) Fe3O4. Как природный магнетит, так и его синтетический аналог [1] хорошо притягиваются к магниту, подобно железу. В отличие от железа, магнетит является не ферромагнетиком, а ферримагнетиком.
Magnetite, expanded clay aggregate and magnets Если в кристаллической решетке ферромагнетика магнитные моменты атомов ориентируются в направлении внешнего магнитного поля, то в ферримагнетиках есть две подрешетки. В одной из подрешеток магнитные моменты атомов ориентируются в направлении внешнего поля (т.е. усиливают поле), во второй подрешетке моменты атомов ориентируются в направлении, противоположном направлению поля (т.е. они ослабляют внешнее поле). Однако, магнитные моменты атомов в обеих подрешетках не равны по модулю, в результате суммарный магнитный момент также не равен нулю. Коллега дал образец природного магнетита. Оказалось, что он хорошо притягивается к магниту, примерно, как кусок железа. Для демонстрации магнитных свойств данного минерала подходит, как сильный неодимовый магнит, так и значительно более слабый ферритовый магнит (извлечен из старого динамика). Керамзит - строительный материал с пористой структурой, который получают при обжиге глины в специальных барабанах. Керамзит используют как утеплитель и наполнитель для бетонов. На первый взгляд керамзит не должен притягиваться магнитом, но оказалось, что это не так. Керамзит не реагировал на ферритный магнит, но притягивался к неодимовому магниту. Хоть и с трудом, но гранулу керамзита удалось поднять неодимовым магнитом. По-видимому, дело в том, что глина часто содержит соединения железа, которые при обжиге переходят в магнетит. Частиц магнетита в керамзите не так много, поэтому керамзит притягивается к магниту слабо. __________________________________________________ 1 См. статью Магнетит - ферримагнитный оксид железа [ссылка] |
Магнетит (слева), керамзит (справа) Magnetite and expanded clay aggregate |
Неодимовый магнит легко поднимает кусок магнетита, керамзит притягивается значительно хуже, но поднять этим магнитом керамзит тоже можно
Neodymium magnet (strong)
|
|
|
|
Ферритовый магнит легко поднимает кусок магнетита, но поднять гранулу керамзита не удалось Ferrite magnet (weak) |
|
Ферритовый магнит не смог поднять керамзит Ferrite magnet could not lift expanded clay aggregate |
Керамзит и неодимовый магнит Expanded clay aggregate and neodymium magnet |
