Магнитные спектры. Физические опыты

Магнитные спектры. 1) Две пары полосовых магнитов. 2) Дугообразный магнит. 3) Стержень из мягкого железа. 4) Железное кольцо, 5) Железные опилки. 6) Ситечко. 7) Кусок белого картона. 8) Деревянные брусочки.

Расположение силовых линий выступает особенно наглядно, если вместо небольшого числа магнитных стрелок воспользоваться громадным числом железных опилок — каждая отдельная частица железа играет роль магнитной стрелки и располагается вдоль силовой линии. Картина силовых линий поля, даваемая опилками, названа магнитным спектром.

Для получения магнитного спектра кладут один (или несколько) магнитов на стол; рядом помещают деревянные брусочки одинаковой толщины с магнитами и сверху всё накрывают листом картона (или толстой ровной бумаги, или стекла); затем, взяв в одну руку ситечко из мелкой (поперечник отверстия около 0,5—1 мм) обычно латунной сетки, другой рукой сыплют опилки из коробки в ситечко; перемещая его по всем направлениям над картоном, посыпают картон возможно равномернее слоем опилок; надо избегать плешин и очень густого скопления опилок, целых кучек их.

Далее деревянной палочкой (карандашом) стучат по картону, чтобы заставить опилки подпрыгивать и при падении принимать надлежащие направления, соответствующие расположению силовых линий. Магнитный спектр, полученный таким путём, даёт общую картину расположения магнитных силовых линий около магнита.

Вместо сита можно коробочку с опилками затянуть мелкой сеткой.

Так как магнитные спектры получаются на демонстрационном столе, где располагаются горизонтально, то учащимся с их мест эти спектры не видны, и потому необходимо прибегнуть к особым мерам, чтобы сделать магнитные спектры видимыми, притом, что особенно целесообразно, показать самый процесс получения спектра.

С этой целью, во-первых, можно сзади полученного спектра поместить большое (чем больше, тем лучше) плоское зеркало, поставив его наклонно (рис. 55), примерно под углом в 45°, так, чтобы учащиеся со своих мест видели в зеркале изображение магнитного спектра. Во-вторых, можно процесс получения спектра и полученный спектр спроектировать или на экран при помощи горизонтальной проекции (см. опыт 6), или на потолок при помощи теневой проекции. Наконец, в-третьих, можно, закрепив спектр (см. опыт 7), дать его в руки учащимся для рассматривания.

Рис. 55. Применение наклонного зеркала при показе магнитного спектра

Интересно рассмотреть следующие случаи магнитных спектров (рис. 56):
1) Один прямой магнит.
2) Два разноимённых полюса.
3) Два одноимённых полюса.
4) Три полюса, из них два одноимённых.

5) Дугообразный магнит.
6) Два параллельных магнита одноимёнными полюсами в одну сторону.
7) Два параллельных магнита одноимёнными полюсами в разные стороны.

8) Один полюс.
9) Железное кольцо между разноимёнными полюсами.
10) Железный брусок около разноимённых полюсов.

Рис. 56. Случай магнитных полей для получения магнитных спектров

Из этих десяти случаев обязательный минимум составляют: 1, 2, З и 5-й. При подробном изучении магнетизма существенное значение имеют случаи 9 и 10. В некоторых случаях бывает полезно увеличить ширину полюса; тогда к полюсу прямого магнита прикладывают якорь (которым замыкают пару полосовых магнитов при хранении); между двумя широкими полюсами (рис. 57) получается почти однородное поле, как между полюсами дугообразного магнита.

Рис. 57. Уширение полюсов

Для получения отчётливой картины в случаях 9 и 10 надо применять возможно более тонкий лист картона, всего лучше бумагу; при этом лист должен вплотную прилегать к кольцу (случай 9) и к бруску (случай 10).

Рис. 58. Экранирующее действие кольца

Ещё лучше взять кольцо по ширине гораздо больше толщины магнита (рис. 58); в картоне делается крупный прорез по размеру кольца; этим отверстием картон надевается на кольцо и кладётся на магниты, внутрь кольца вкладывается картонный кружок, положенный на деревянный кружочек одной толщины с магнитом.