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学校科学/印度绳索戏法(磁性)

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实验装置

这是一个关于学校科学实验——印度绳索戏法(磁性)操作指南。这是一个很好的演示,用于在学校教授磁性材料的概念。它可能很难设置,但值得付出努力。

  • 磁铁
  • 胶带或布胶带
  • 用于插入缝隙的材料样本
  1. 将磁铁夹在夹持架上。
  2. 将一些棉线系在一个回形针上,让回形针粘在磁铁上。
  3. 轻轻地拉下棉线,使回形针和磁铁之间留出空隙,然后用一些胶带粘在工作台上。这种演示效果最好,如果空隙足够大,回形针仅仅被磁铁吸住。要使其完美,需要进行相当多的调整。
  4. 将非铁磁性材料插入空隙中,例如一块或一片。回形针仍然保持向上。
  5. 插入铁磁性材料,例如钉或片,回形针就会掉下来。

它是如何工作的?

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使回形针保持向上的力量是由于在回形针中形成了感应磁偶极子。换句话说,如果磁铁的南极向下,例如,回形针中的磁畴会自身定向,使其顶端成为北极,底部成为南极。同极相斥,异极相吸。磁铁对(感应的)北极的吸引力大于对感应的南极的排斥力,因为它更近。这使得回形针保持向上。如果永久磁铁的北极向下,同样的论点也适用,只是南北互换。您可以通过证明铁屑会粘在回形针上,从而验证回形针已成为一个微型磁铁,但不要让铁屑沾到大型磁铁上,否则您会很难清洁它!

为什么条形磁铁的磁场在靠近其两极处最强?这可以通过从其辐射出的力线来可视化,这可以通过在纸上撒上铁屑来观察到。这些线被称为磁力线。线越靠近在一起,磁通量就越大,吸引可磁化物体(如回形针)沿着力线移动的力量就越强。由于条形磁铁的力线形状,力线最靠近的部位是磁铁的两端。

磁力线穿过大多数材料,就像这些材料不存在一样。在空隙中放一块纸,磁力线会直接穿过并支撑回形针。然而,一些材料会影响磁场。它们会形成一个磁短路,力线容易通过,因此它们不能延伸到另一侧。如果你在空隙中放入由这些材料(被称为铁磁材料)制成的物体,力线会发生扭曲,以便通过短路。

如果回形针被设置为处于即将掉落的边缘,那么任何支撑它的磁场的扰动都会导致其掉落。这就是为什么建议用一个几乎悬浮的回形针来做这个实验。否则,可能会有一些来自条形磁铁的磁力线穿透插入的薄板或绕过它,从而导致演示失败。

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