Ответьте на вопросы, страница 203 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему невозможно отделить полюса магнита?

2. Как определить, какой из двух металлических стержней намагничен?

1. Почему невозможно отделить полюса магнита?

Невозможность отделить полюса магнита является фундаментальным свойством магнетизма. Это объясняется тем, что носителями магнитных свойств вещества являются не отдельные "магнитные заряды" (подобные электрическим зарядам), а микроскопические элементы, каждый из которых уже является диполем — имеет два полюса, северный и южный.

Согласно гипотезе Ампера, магнетизм постоянных магнитов обусловлен существованием в атомах и молекулах вещества элементарных электрических токов. Каждый такой микроскопический ток создает собственное магнитное поле, которое имеет и северный, и южный полюс. В намагниченном состоянии эти элементарные магниты (или магнитные диполи) ориентированы в одном направлении, и их поля складываются, создавая общее магнитное поле всего магнита.

Если разрезать магнит на две части, мы не разделим северный и южный полюса. Мы просто получим два новых, меньших по размеру магнита. На месте разреза у каждой половины образуется новый полюс, противоположный по знаку полюсу на другом конце этой же половины. Это происходит потому, что на новой поверхности обнажаются полюса элементарных атомных магнитов, которые и формируют новый макроскопический полюс. Этот процесс можно продолжать до тех пор, пока мы не дойдем до отдельного атома, который сам по себе является крошечным магнитом с двумя полюсами.

В современной физике отсутствие магнитных монополей (изолированных северных или южных полюсов) описывается одним из уравнений Максвелла — законом Гаусса для магнетизма. Оно утверждает, что дивергенция магнитного поля всегда равна нулю ($ \nabla \cdot \vec{B} = 0 $). Это математически означает, что у магнитного поля нет источников или стоков, его силовые линии всегда замкнуты, то есть они выходят из северного полюса и входят в южный, замыкаясь внутри магнита. Существование монополя нарушило бы этот фундаментальный принцип.

Ответ: Полюса магнита невозможно отделить, так как носителями магнетизма являются микроскопические диполи (элементарные токи на уровне атомов), каждый из которых уже имеет пару полюсов. При делении магнита мы лишь получаем два новых магнита, у каждого из которых есть свой северный и южный полюс. Существование отдельных полюсов (магнитных монополей) не подтверждено и противоречит фундаментальным законам электродинамики.

2. Как определить, какой из двух металлических стержней намагничен?

Для определения, какой из двух одинаковых на вид металлических стержней является магнитом, а какой — просто куском ферромагнетика (например, железа), нельзя полагаться только на силу притяжения между их концами. Это связано с тем, что магнит притягивает как другой магнит, так и ненамагниченный ферромагнетик. Отталкивание является однозначным признаком двух магнитов, но оно невозможно в данной задаче, так как один из стержней не намагничен.

Решение заключается в использовании свойства магнита, согласно которому его магнитное поле сконцентрировано на полюсах (концах) и практически равно нулю в центре (на нейтральной линии). На этом основан следующий тест.

Возьмите первый стержень (А) и поднесите его конец к центру второго стержня (Б). Возможны два исхода:

Исход 1: Наблюдается притяжение. В этом случае стержень А является магнитом, а стержень Б — ненамагниченным металлом. Сильное магнитное поле на полюсе магнита А индуцирует магнетизм в стержне Б и притягивает его в любой точке, включая центр.

Исход 2: Притяжение отсутствует. В этом случае стержень Б является магнитом, а стержень А — ненамагниченным металлом. Поскольку в центре магнита Б поле очень слабое, оно не может притянуть ненамагниченный стержень А. Для проверки можно поднести конец стержня А к концу стержня Б — там притяжение будет сильным.

Ответ: Нужно поднести конец одного стержня к середине другого. Если наблюдается притяжение, то стержень, который подносили концом, является магнитом. Если притяжения нет, то магнитом является стержень, к середине которого подносили другой.