Почему у магнита всегда есть два полюса

Хотя свойства магнита уже довольно давно известны человечеству, некоторые из них могут показаться довольно загадочными. О том, что магнит притягивает металлические предметы и имеет два полюса, знает почти каждый школьник.

1.

Почему у магнита всегда есть два полюса
Подковообразный магнит из альнико — сплава железа, алюминия, никеля и кобальта и стали. Магниты изготовляются в виде подковы для того, чтобы приблизить полюса друг к другу с целью создать сильное магнитное поле, с помощью которого можно поднимать большие куски железа.

Но вот на вопрос «Что будет, если поделить магнит на части и, главное, почему?» – затруднится ответить и взрослый человек. Однако ученые уже давно нашли ответ на данный вопрос.

Что такое магнит?
Магнитом является предмет, имеющий свое магнитное поле. Они бывают трех видов: постоянные, временные и электромагниты.

Последние имеют магнитное поле и свойства магнита только в момент протекания тока по ним. Временные становятся магнитами только под воздействием сильного магнитного поля. К постоянным магнитам относятся предметы, которые сохраняют остаточную намагниченность даже после отключения от внешнего магнитного поля, а также природные минералы – магнетиты.

По легенде, этот минерал так назвали в честь греческого пастуха Магнуса. Он обнаружил, что странный черный камень притягивает его сандалии с вбитыми в них металлическими гвоздями. Хотя возможно, что магнетит назвали так из-за города, в котором он был обнаружен – Магнезия.

2.

Эрнест Борд (1877 1934) Уильям Гильберт демонстрирует магнит королеве Елизавете I в 1598 году.
Почему у магнита всегда есть два полюса
Впервые магнит был подвергнут научным исследованиям в 13 веке французским физиком Петром Перегиным. Свои открытия он изложил в «Книге о магните», где рассказал о наличии двух полюсов и невозможности их разделить путем разламывания магнита.

Таким образом, еще в 1269 году было известно, что магнит нельзя разделить на два независимых полюса. Чем же это обусловлено?

Природа магнита
Чтобы понять, почему два полюса неизменно присутствуют в каждом магните, важно разобраться, почему один материал обладает магнитными свойствами, а другие – нет. Или почему один металл притягивается к магниту, а другой – нет.

Как известно, любой материал, прежде всего, состоит из атомов, вокруг ядер которых вращаются электроны. Вращаясь вокруг своей оси (спин), как волчки, электроны создают микроскопические магнитные поля вокруг себя. Таким образом, электрон – это своего рода микромагнит.

При этом электрон вращается и по орбите вокруг атома, создавая магнитное поле. Исходя из этого, каждый атом тоже обладает магнитными свойствами.

Но большинство материалов (стекло, резина) содержат атомы, магнитные поля которых направлены хаотично и потому они друг друга гасят. Такие предметы не обладают магнитными свойствами и притягиваться не могут.

Но атомы некоторых металлов объединены в группы, именующиеся доменами. В каждом из них магнитные поля атомов направлены строго в одну сторону. Таким образом, домен – это уменьшенная модель магнита со своими плюсами.

3.

Рисунок линий силового поля магнита, полученный с помощью железных опилок.
Почему у магнита всегда есть два полюса
Когда магнитного поля рядом с таким металлическим предметом нет, домены направлены в разные стороны и поэтому подавляют друг друга. Но если удается сориентировать их в одном направлении, то данный материал начинает «работать» как магнит.

Сами же природные магниты устроены так, что магнитные поля их атомов всегда находятся в упорядоченном состоянии. И все домены устремлены в одном направлении. Направление магнитного поля каждого домена – от севера к югу.

Таким образом, создается два полюса у большого магнита. И если разделить его на части, то маленькие магниты (домены) внутри него будут продолжать иметь все то же направление и все те же полюса.

Поэтому сколько ни дели магнит, он все равно будет состоять из маленьких магнитов, имеющих два полюса. То есть, микротоки внутри больших и малых частей магнита всегда сохраняют свое направление и после деления образуют новые магниты.

Поделиться этим:

Наука и технологии 27 октября, 2020 2 721 просмотр