探究條形磁鐵從中間斷開以后不能在斷處按照原狀重新吸引的原因

1、探究條形磁鐵從中間斷開以后不能在斷處按照原狀重新吸引的原因張玄同091120198張益飛091120200物理學系4班實驗目的：探究條形磁鐵從中間斷開以后為什么不能在斷處按照原狀重新吸引。條形磁鐵是一個長條形的磁體，磁感應分布我們已經(jīng)明知了。所以，我們 可以畫出任何一個條形磁體的磁感應線。可以看出，條形磁體的兩端分別是N 極和S極，由于磁感線在磁體外部是從N極出發(fā)，指向S極，所以在條形磁體 外部，磁感應線的分布是一條條從N極指向S極的曲線。同時，這是一個立體 的圖形，磁感應線的分布應該是立體的，在每個以N極S極連線為軸的平面里 的圖形都是相同的。從我們學過的知識中分析，條形磁體在中間斷開以后，

2、斷開處兩邊形成的 應該是不同的磁極，而不同應該遵照異性相吸的準則而相互吸引，無論是否 按照原狀?？墒牵谌粘５纳顚嵺`中我們發(fā)現(xiàn)，斷開后的條形磁鐵并不能按 照原狀再次吸引，只有在其中一部分繞原來的軸翻轉(zhuǎn)180之后才能相互吸引， 這是為什么呢？實驗設計：首先，我們提出了兩個簡單直觀的實驗方法：方法一：利用磁感應強度測量儀來測量斷開以后磁感應強度的分布情況。 將斷開后的磁體的各個部分的磁感應強度的分布矢量進行測量，作出磁感應分 布線，然后通過磁感應分布來判斷磁體為什么會排斥。缺點：對儀器的要求比 較高。方法二：利用鐵粉，直觀而定性的觀察磁場的分布。具體方法：將磁體置 于實驗桌（無磁性）上，通過將鐵

3、粉均勻的灑在一個玻璃板上，將玻璃板固定 在一個確定的高度，輕輕的震動玻璃板，這樣玻璃板上的鐵粉會顯示出磁鐵的 磁感應分布。多次在不同高度進行如上操作，便能夠清晰的展現(xiàn)出各個高度的 磁感應在這個平面上的分布。缺點：只能展現(xiàn)每個截面的磁感應分布，不能表 現(xiàn)出整個空間內(nèi)的磁場分布。操作復雜，不便于實施。在進一步的思考后，我們得出一條結論，我們可以只測量斷裂處附近的磁 場，其他部分由于距離較遠磁力作用較弱應該是可以忽略的。所以進一步設計 出如下的實驗：只使用一個吊起來的很小而不能改變原磁場分布的小磁針，將斷裂處的磁 體靠近磁針。通過改變磁體指向磁針的部分，通過小磁針的指向來確定磁場分 布。再次做進一步

4、思考，我們發(fā)現(xiàn)，由于兩個斷開的部分必須將其中一方翻轉(zhuǎn) 180以后才能夠重新相互吸引，我們其實可以認為是磁體不同面的磁場分布不 同而導致相互排斥。所以實驗可以進一步簡化：只需通過如上的辦法測量斷裂處上方和下方的磁場分布即可。綜上，我們的實驗方法如下：取一個很小且自身磁性不能改變原磁體的磁場分布的小磁針吊在極細的輕 繩子上。把磁體斷裂處指向小磁針進行測量。主要測量磁體斷裂處上下兩面的 磁場方向分布。多次測量以后，可以粗略繪出斷裂處部分的磁場分布狀況，由 此可以判斷為什么斷裂后相互排斥。如下圖：實驗表格：a左0右左30右左45右左60右圖像（標出N和S）實驗思考：其實我們也可以通過理論推導的方法來考

5、慮這個問題。首先，如果不是猛烈敲打，磁鐵內(nèi)部的分子環(huán)形電流的排序是不會被破壞 的。所以斷開時，磁性不會消失。那么，磁體的磁極應該是隨著磁鐵的形狀和 體積的改變而改變。而實際上，磁鐵在垂直與上下兩側，也各有不同磁極，斷 開后更加明顯了。那么斷開以后上下本來相同的磁極就會相互排斥，而將磁體 翻轉(zhuǎn)，就可以使垂直和上下兩面都產(chǎn)生相互吸引的效應。這樣就能夠吸引了。 1這引起了我們的一個疑問，如果不是條形磁鐵呢？其實，環(huán)形的磁體本身 就是上下兩面為磁極，將它斷開成兩個半圓形的磁體的時候，可以很簡單的推 出它們兩個相互排斥。這樣，我們可以想象一個半徑非常巨大的環(huán)形磁體，我 們可以取他其中很小的一段，這樣，很小的一段就可以近似看成是一個條形磁 鐵