Magnesy trwałe. Bieguny magnetyczne

około 10 minut

W tej lekcji1/12

Weź dwa płaskie magnesy z lodówki i odwróć je do siebie tymi samymi stronami. Nie złączysz ich, choćbyś naciskał ze wszystkich sił — uciekają na boki jak mokre mydło. Obróć jeden o pół obrotu i nagle same wskakują na siebie. Zobaczmy, co siedzi w środku magnesu.

Każdy magnes ma dwa bieguny

Magnes nie przyciąga tak samo na całej długości. Ma dwa końce, które działają najsilniej — to bieguny magnetyczne.

Biegun N magnesu A zbliżony do bieguna N magnesu B: magnes B jest odpychany

- Biegun północny — oznaczany literą $N$ (od angielskiego „north”), na modelach zwykle czerwony.
- Biegun południowy — oznaczany literą $S$ (od angielskiego „south”), zwykle niebieski lub zielony.

Cała reguła oddziaływania mieści się w jednym zdaniu: bieguny jednoimienne się odpychają, a różnoimienne przyciągają.

Reguła w czterech przypadkach

Czyli: $N$ i $N$ — odpychanie. $S$ i $S$ — odpychanie. $N$ i $S$ — przyciąganie. Dokładnie tak samo jak z ładunkami elektrycznymi, które już znasz.

Dlatego dwa magnesy na lodówce raz się zlepiają, a raz uciekają. Magnesy się nie zmieniły — zmieniło się tylko to, które bieguny się spotkały.

Pole magnetyczne — tam, gdzie magnes działa

Magnes przyciąga spinacz, zanim się z nim zetknie. Działa więc na odległość, przez powietrze, a nawet przez kartkę papieru.

Pole magnesu sięga dalej niż on sam

Jak zobaczyć pole

Pole magnetyczne to obszar wokół magnesu, w którym na inne magnesy i na przedmioty z żelaza działa siła magnetyczna.

Opiłki układają się wzdłuż linii pola

Pola nie widać, ale da się je pokazać: połóż magnes pod kartką i posyp ją opiłkami żelaza. Każdy opiłek zachowuje się jak maleńka igiełka i ustawia się wzdłuż pola, więc po chwili opiłki układają się w łuki — to linie pola magnetycznego.

Gęstość linii coś znaczy: gdzie jest ich najwięcej, tam pole jest najsilniejsze. Dlatego magnes trzyma najmocniej końcami, a nie środkiem, i słabnie z odległością — kilkanaście centymetrów dalej spinacz już nie drgnie.

Strzałki na liniach biegną na zewnątrz magnesu od bieguna $N$ do $S$ .

Jak rozpoznać biegun nieoznaczonego magnesu

1
Weź kompas i połóż go z dala od innych magnesów i od metalowych przedmiotów. Poczekaj, aż igła się uspokoi. Kolorowy koniec igły wskazuje teraz geograficzną północ — i to jest biegun północny igły.
2
Powoli zbliż jeden koniec badanego magnesu do tego końca igły, który wskazuje północ. Trzymaj magnes kilka centymetrów dalej, żeby nie przemagnesować igły.
3
Patrz, co zrobi igła. Jeśli koniec północny igły ucieka, czyli się odpycha — badany koniec magnesu też jest biegunem północnym. Bieguny jednoimienne się odpychają.
4
Igła kompasu pokazuje kierunek pola w danym punkcie
Jeśli północny koniec igły skręca w stronę magnesu i się przyciąga — badany koniec magnesu jest biegunem południowym. Dla pewności powtórz próbę z drugim końcem magnesu: musi wyjść odwrotnie.
Wskazówka
Zawsze sprawdzam oba końce. Jeśli wynik nie jest odwrotny, to znaczy, że gdzieś obok leży coś, co zaburza pomiar.

Wszystkie kroki za Tobą!

Twoja kolej

Zbliżasz koniec nieoznaczonego magnesu do tego końca igły kompasu, który wskazywał północ. Igła wyraźnie ucieka. Jaki to biegun magnesu?

Nieoznaczony magnes i igła kompasu

Pułapka! Przełamany magnes nie daje osobnego N i osobnego S

To najczęstszy błąd w całym dziale. Rozumowanie brzmi logicznie: skoro magnes ma biegun północny na jednym końcu i południowy na drugim, to wystarczy przełamać go w połowie i będę mieć osobno $N$ i osobno $S$ .

Pojedynczy biegun magnetyczny nie istnieje

Łam dalej — nic to nie zmieni. Każdy kolejny okruch, choćby najmniejszy, znowu ma $N$ i $S$ . Nie istnieje pojedynczy biegun magnetyczny. Bieguny magnetyczne zawsze występują parami.

Tym magnetyzm różni się od elektryczności: ładunek dodatni sam, bez ujemnego, istnieć może — pojedynczy biegun nie.

Ziemia jako wielki magnes

1
Igła kompasu nie ustawia się przypadkowo. Wskazuje północ, bo działa na nią pole magnetyczne całej planety — Ziemia zachowuje się jak ogromny magnes sztabkowy schowany w jej wnętrzu.
2
Igła kompasu jest zwykłym małym magnesem. Jej biegun północny zwraca się w stronę geograficznej północy — a przyciągają się tylko bieguny różnoimienne.
3
Wniosek jest zaskakujący: skoro biegun północny igły jest tam przyciągany, to przy geograficznym biegunie północnym Ziemi musi znajdować się magnetyczny biegun POŁUDNIOWY. I odwrotnie — przy geograficznym biegunie południowym leży magnetyczny północny.
4
To tylko kwestia nazewnictwa, przyjętego zanim ludzie poznali przyczynę działania kompasu. Zjawisko działa bez zarzutu, mylące są wyłącznie nazwy.
Wskazówka
Na sprawdzianie czytaj uważnie: geograficzny czy magnetyczny? To dwa różne bieguny i leżą po tej samej stronie kuli ziemskiej.

Wszystkie kroki za Tobą!

Twoja kolej

Jaki biegun magnetyczny Ziemi znajduje się w pobliżu jej geograficznego bieguna północnego?

Ściąga do zapamiętania

Jakie bieguny ma magnes, jak na siebie działają i co zostaje po przełamaniu magnesu?

Każdy magnes ma dwa bieguny: północny $N$ i południowy $S$ . Jednoimienne się odpychają, różnoimienne przyciągają.
• Wokół magnesu rozciąga się pole magnetyczne — najsilniejsze przy biegunach.
• Opiłki żelaza sypnięte na kartkę nad magnesem układają się wzdłuż linii pola i pokazują jego kształt.
• Pułapka: przełamany magnes daje dwa pełne magnesy, każdy z oboma biegunami. Pojedynczy biegun nie istnieje.
• Nieoznaczony magnes rozpoznasz kompasem albo magnesem o znanych biegunach — odpychanie zdradza bieguny jednoimienne.
• Do zapamiętania: przy geograficznym biegunie północnym Ziemi leży magnetyczny biegun południowy.

Sprawdź się!

Zbliżasz do siebie biegun północny jednego magnesu i biegun północny drugiego. Co się stanie?

Magnes sztabkowy przełamano dokładnie w połowie. Co otrzymano?

W którym miejscu magnesu sztabkowego pole magnetyczne jest najsilniejsze?

Igła kompasu wskazuje geograficzną północ, ponieważ w jej pobliżu znajduje się magnetyczny biegun:

Po co sypie się opiłki żelaza na kartkę położoną na magnesie?

Następny temat

Oddziaływanie magnesów. Pole magnetyczne