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學校科學/印度繩索戲法(磁性)

來自華夏公益教科書

實驗裝置

這是一個關於學校科學實驗——印度繩索戲法(磁性)操作指南。這是一個很好的演示,用於在學校教授磁性材料的概念。它可能很難設定,但值得付出努力。

  • 磁鐵
  • 膠帶或布膠帶
  • 用於插入縫隙的材料樣本
  1. 將磁鐵夾在夾持架上。
  2. 將一些棉線系在一個回形針上,讓回形針粘在磁鐵上。
  3. 輕輕地拉下棉線,使回形針和磁鐵之間留出空隙,然後用一些膠帶粘在工作臺上。這種演示效果最好,如果空隙足夠大,回形針僅僅被磁鐵吸住。要使其完美,需要進行相當多的調整。
  4. 將非鐵磁性材料插入空隙中,例如一塊或一片。回形針仍然保持向上。
  5. 插入鐵磁性材料,例如釘或片,回形針就會掉下來。

它是如何工作的?

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使回形針保持向上的力量是由於在回形針中形成了感應磁偶極子。換句話說,如果磁鐵的南極向下,例如,回形針中的磁疇會自身定向,使其頂端成為北極,底部成為南極。同極相斥,異極相吸。磁鐵對(感應的)北極的吸引力大於對感應的南極的排斥力,因為它更近。這使得回形針保持向上。如果永久磁鐵的北極向下,同樣的論點也適用,只是南北互換。您可以透過證明鐵屑會粘在回形針上,從而驗證回形針已成為一個微型磁鐵,但不要讓鐵屑沾到大型磁鐵上,否則您會很難清潔它!

為什麼條形磁鐵的磁場在靠近其兩極處最強?這可以透過從其輻射出的力線來視覺化,這可以透過在紙上撒上鐵屑來觀察到。這些線被稱為磁力線。線越靠近在一起,磁通量就越大,吸引可磁化物體(如回形針)沿著力線移動的力量就越強。由於條形磁鐵的力線形狀,力線最靠近的部位是磁鐵的兩端。

磁力線穿過大多數材料,就像這些材料不存在一樣。在空隙中放一塊紙,磁力線會直接穿過並支撐回形針。然而,一些材料會影響磁場。它們會形成一個磁短路,力線容易透過,因此它們不能延伸到另一側。如果你在空隙中放入由這些材料(被稱為鐵磁材料)製成的物體,力線會發生扭曲,以便透過短路。

如果回形針被設定為處於即將掉落的邊緣,那麼任何支撐它的磁場的擾動都會導致其掉落。這就是為什麼建議用一個幾乎懸浮的回形針來做這個實驗。否則,可能會有一些來自條形磁鐵的磁力線穿透插入的薄板或繞過它,從而導致演示失敗。

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