Постоянные магниты всегда изображаются в виде подковы. Эта подкова традиционно окрашена в красный и синий цвета, причем разделена окраска именно пополам.
Но что находится между полюсами? Оказывается, подобное упрощенное изображение ломает психику формирует неверное представление о свойствах магнитного материала.
В чём основная проблема с физической точки зрения
Начнем с того, что сами по себе резкие переходы для физики вопрос нерешаемый. Почти всегда, когда речь идёт о некоторой границе свойств, это значение принимается условно.
Конечно же, когда мы говорим про такие значения, как абсолютный ноль или максимально допустимая сила тока, там всё более линейно. Но когда мы рассуждаем о плавлении материала и его фазовом или структурном составе на границе плавления, мы не можем чётко утверждать, что именно при 500 градусах материал стал жидким, а вот до этого, при 499 градусах, был твёрдым. Изучение таких сред и подобных граничных условий - большая и сложная задача для физиков.
Теперь вернемся к магниту. Это подкова или просто стержень. Может ли там быть такое резкое разделение на север и на юг? Конечно же нет! Для того, чтобы ответить на вопрос "почему", нужно понимать, что именно формирует магнитные свойства магнита.
Как устроен постоянный магнит
Постоянный магнит - это кусочек магнитотвердого материала. В отличие от магнитомягкого материала, который приобретает магнитные свойства в результате пропускания через него электрического тока или в следствие намагничивания, магнитотвердый материал магнитится постоянно.
Если положить магнит в печь и выдержать при высокой температуре, то постоянный магнит будет терять свои свойства. Ну а печка, как мы помним, разрушает структуру. Значит, всё дело тут в структуре?
Мы уже разбирали этот вопрос подробно здесь. Сейчас вспомним основы. Дело действительно в структуре образца.
Причем, структура должна быть такой, чтобы в итоге не все электроны имели пару. А поскольку пары не будет, некоторые электроны будут перемещаться в одном направлении. Движущейся же электрон обладает магнитным моментом. Чем больше направлений движения электронов совпадет, тем больше будет суммарный магнитный момент.
Зоны, где моменты суммируются, называются магнитными доменами. Поэтому, многие наверняка помнят стандартную фразу из учебника, что магнитные свойства определяются ориентацией доменов.
Подробнее про физику магнетизма
Мы поняли, что магнитные свойства формируют электроны, которые своим сонаправленным движением создают магнитное поле, так как любой движущийся заряд уже формирует магнитное поле вокруг себя. Получается, что с одной стороны магнита электроны вращаются в одну сторону, а с другой - в другую :)?
Но как же тогда объяснить, что если магнитный стержень сломать пополам, то он пропорционально разделит и свои магнитные свойства, ну а там, где раньше был ещё "север", вдруг станет "юг". Что заставит те самые электроны сменить направление движения?
Всё дело в не совсем правильном представлении. Для начала, очень важно понимать, что сама физика магнетизма подразумевает существование двух полюсов. Это похоже на логику существования электрического тока.
Если в электричестве мы рассматриваем единичные электрические заряды, которые двигаются вдоль силовых линий электрического поля, то в магнетизме мы рассматриваем единичный магнитный полюс, который перемещается вдоль магнитных силовых линий. Без этого не будет и магнетизма. Стоит отметить, что природа магнетизма вызывает множество вопросов, а само по себе магнитное поле до конца не изучено, поэтому мы сейчас говорим про абстракции и допущения.
Получается, что без движения такого магнитного полюса и магнитного поля-то не будет. Ну а силовые линии магнитного поля - это и есть направление и траектория движения тех единичных магнитных полюсов.
Они всегда замкнуты и непрерывны. Нельзя сказать, что они исходят из одного полюса и уходят в другой. Они просто проходят через них.
Линии можно увидеть, если насыпать металлическую магнитную стружку на листик, а под ним разместить магнит.
Так что же будет в точке перегиба?
Вся проблема понимания этого момента исходит от не совсем объективных абстракций. Мы ведь отметили, что по сути магнитное поле - результат движения электрона. Движущаяся частица уже формирует вокруг себя кольцевое поле.
Если таких частиц взять много, то их линии сольются и получится более привычная для всех картинка, которую мы привели чуть выше. Ну а, как мы там отметили, магнитные линии не имеют начала и конца.
Северный и южный полюса магнита - это не источники магнитного поля и силовых линий. Это лишь точки вхождения и выхода магнитных линий из образца. Сами линии формируются в результате слияния линий поля перемещающихся частиц. Никакого северного и южного полюса нет. Есть точка входа и выхода. Именно поэтому, если сломать магнитик пополам, то он сохранит свои полюса и при этом линии останутся такими же. Так можно дойти до магнитика размером в один атом и всё равно наблюдать привычную картину и сохранению полюсов.
Максимальная напряженность у полюсов, которую и видно на схемах, обусловлена тем, что в этих точках сконцентрировано наибольшее количество магнитных линий.
В виду такого взгляда на проблему, вопрос об устройстве "середины магнита" сам себя решает. Там нет никакого нулевого значения. Там нет никакого максимального значения. Это просто такая же часть магнита, как и его остальные части, ну а представление о центре магнита навязано привычной всем красно-синей схемой. Обозначенное же условное расположение и направление линий на самом деле обусловлено расположением частиц с магнитным моментом внутри изучаемого образца.
Обязательно подпишитесь на проект, оцените статью лайком и напишите комментарий! Это поможет развитию канала, а вы не пропустите новые интересные статьи
Советую также прочитать на нашем канале:
-----