Опыты по пара- и диамагнетизму: эксперименты с электромагнитом и материалами

Опыты по пара- и диамагнетизму. Материалы и приспособления: 1) Электромагнит. 2) Стойка для подвешивания тел. 3) Полюсные наконечники (башмаки). 4) Набор пара-и диамагнитных тел. 5) Источник постоянного тока (аккумуляторы). 6) Рубильник. 7) Проекционный фонарь. 8) Источник тока для фонаря. 9) Провода.

Для опытов по магнетизму на полюсы электромагнита кладутся башмаки из мягкого железа особой формы (рис. 95, половина натуральной величины); с одной стороны башмаки оканчиваются конусами (на рисунке слева), с другой—усечённой четырехугольной пирамидон с квадратным сечением на конце, размером 8 мм х 8 мм.

Рис. 95. Башмак к магниту Вейнгольда

Для опытов нужен следующий набор: доска, надевающаяся на полюсы магнита, со стойкой для подвешивания на нити изучаемых тел; коконовая нить (для уничтожения кручения на ней заранее вешается грузик); стерженьки (длиной в 10—15 мм, толщиной в 1,5—2 мм) из железа, никеля, меди, дерева, турмалина, висмута, коричневого бутылочного стекла, кристалл исландского шпата, шарик из висмута, стеклянная трубочка для раствора хлорного железа; стеклянная кубическая коробочка (с ребром в 14 мм). Висмут не должен содержать железа, хотя можно применить и обыкновенный висмут; если он имеется в мелких кусочках, то в расплавленном виде наполняют им стеклянную трубочку и получают при застывании стерженёк. Если стерженьки и трубочка не имеют приспособлений (дырочки или крючки) для привязывания нити, то нить приклеивают шеллаком, нагревая стерженьки. Стеклянная коробочка склеивается шеллаком из четырёх покровных стёклышек, приклеенных к более толстому основанию.

При опытах электромагнит помещается между конденсором и объективом проекционного фонаря.

Опыт 1. Стерженьки подвешиваются на нити между конусообразными концами башмаков; чтобы видно было, как установится стерженёк, надо до пропускания тока магнитные тела располагать под углом в 90 к тому направлению, какое стерженёк должен принять в магнитном поле; при таком условии при включении тока будет ясно заметен поворот стерженька.

Опыт 2. Стеклянная трубочка (с просветом в 2 мм и длиной в 12 мм), запаянная на одном конце и с отверстием в 1 мм на другом, подвешивается между полюсами в поперечном положении; при включении тока она не меняет своего положения или только чуть сдвигается; затем, выключив ток, трубочку (с помощью пипетки с оттянутым концом) наполняют раствором в воде хлорного железа (4 г хлорного железа FeCl₃ на 3 г воды); при включении тока теперь трубочка повёртывается в продольное положение.

Опыт 3. Стерженёк из бутылочного, содержащего железо, стекла подвешивается в стеклянной коробочке между полюсами (рис. 96) под углом в 45° к прямой, их соединяющей; при включении тока стерженёк устанавливается в продольном направлении; затем после прекращения тока сосудик наполняется раствором хлорного железа (для прозрачности его полезно профильтровать); после включения тока стерженёк, будучи окружён более сильным парамагнитным веществом, ведёт себя как диамагнитное тело и устанавливается поперёк силовых линий (рис. 96).

Рис. 96. Подвешивание стерженька между полюсами

Опыт 4. На башмаки, обращённые пирамидальными концами друг к другу (рис. 97), кладётся сверху тонкое плоское (или часовое) стёклышко; на него пипеткой наносится несколько капель раствора хлорного железа; затем раствор размазывается концом пипетки в слой (толщиной в 1 мм); при включении тока слой приобретает вследствие притяжения к концам башмаков два вздутия (рис. 97); опыт удаётся лучше при очень сближенных полюсах — до расстояния в 2 мм; чтобы башмаки не сошлись вплотную, между ними прокладывается слой дерева. Диамагнитная жидкость образует вследствие отталкивания от полюсов три вздутия (рис. 98).

Рис. 97-98. Магнитность жидкостей

Рис. 99. Равновесие жидкости в сообщающихся сосудах в магнитном поле

Опыт 5. Помещая между полюсами одно (узкое) колено сообщающихся сосудов с жидкостью (рис. 99), увидим, что уровень парамагнитной жидкости между полюсами вследствие притяжения будет подниматься, диамагнитной — опускаться.

Рис. 100. Магнитность пламени

Опыт 6. Пламя свечки является диамагнитным и потому отталкивается от полюсов магнита (рис. 100).

Сведения об авторе и источнике:

Автор: Д. Д. Галанин, Е. Н. Горячкин, С. Н. Жарков, А. В. Павша, Д. И. Сахаров

Источник: Физический эксперимент в школе, том IV «Электричество»