Номер 747, страница 117 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электромагнитные явления. Магнитное поле проводников с током и постоянных магнитов. Магнитные линии - номер 747, страница 117.

Условие.

► 747. С помощью полосового магнита намагнитьте стальной стержень и с помощью железных опилок покажите, что на стержне образовалось два полюса. Объясните, почему нельзя получить магнит с одним полюсом.

Решение.

Намагничивание стального стержня и демонстрация полюсов

Чтобы намагнитить стальной стержень, нужно взять сильный полосовой магнит и одним из его полюсов (например, северным) несколько раз провести по стержню от одного его конца к другому, двигаясь всегда в одном и том же направлении. После каждого прохода магнит следует убирать от стержня и начинать движение снова с начального конца. В результате этого процесса, называемого намагничиванием натиранием, молекулярные токи внутри стали (элементарные магниты) сориентируются в одном направлении, и стержень станет постоянным магнитом. Конец стержня, с которого начиналось движение, станет одноименным полюсом магнита-источника (в нашем примере — северным), а конец, на котором движение завершалось, — противоположным (южным).

Для того чтобы показать, что на стержне образовалось два полюса, нужно поместить его на лист бумаги и посыпать сверху мелкими железными опилками. Опилки выстроятся вдоль линий магнитной индукции. Будет видно, что наибольшая их концентрация наблюдается у концов стержня, где магнитное поле наиболее сильное. Эта картина, с четко выраженными областями притяжения опилок на концах, доказывает образование на стержне двух полюсов.

Ответ: Стальной стержень намагничивается путем многократного проведения по нему в одном направлении полюсом постоянного магнита. Наличие двух полюсов на стержне демонстрируется с помощью железных опилок, которые концентрируются у его концов, образуя характерную картину магнитного поля диполя.

Объяснение, почему нельзя получить магнит с одним полюсом

Получить магнит, обладающий только одним полюсом (так называемый магнитный монополь), невозможно. Причина этого кроется в природе магнетизма. Магнитные свойства вещества обусловлены движением электрических зарядов на микроскопическом уровне — движением электронов в атомах. Каждый движущийся электрон создает вокруг себя магнитное поле, подобное полю микроскопического витка с током. Такой виток с током всегда является магнитным диполем, то есть у него обязательно есть два полюса — северный и южный, которые невозможно разделить.

При намагничивании тела происходит упорядочивание этих элементарных диполей. Их поля складываются, создавая общее макроскопическое поле тела. Поэтому любой магнит можно представить как совокупность огромного числа микроскопических диполей.

Если попытаться разделить полюсы, разрезав магнит пополам, то на месте разреза у каждой из частей образуются новые, противоположные полюсы. В результате получатся два новых, более слабых магнита, каждый из которых снова будет иметь и северный, и южный полюс. Этот процесс можно продолжать вплоть до атомарного уровня, но отделить северный полюс от южного не удастся.

В теоретической физике это фундаментальное свойство магнитного поля описывается одним из уравнений Максвелла, законом Гаусса для магнетизма, который в интегральной форме выглядит так: $ \oint_S \vec{B} \cdot d\vec{A} = 0 $. Это уравнение гласит, что поток вектора магнитной индукции через любую замкнутую поверхность равен нулю. Иными словами, в природе не существует магнитных зарядов (монополей), которые были бы источниками или стоками линий магнитного поля. Линии магнитного поля всегда замкнуты.

Ответ: Нельзя получить магнит с одним полюсом, так как элементарными носителями магнетизма являются замкнутые микротоки (движущиеся электроны в атомах), которые всегда создают дипольное магнитное поле с двумя неразделимыми полюсами — северным и южным. Любая часть магнита сама является магнитом с двумя полюсами.