Т-88. С магнитными силами, так же как с гравитационными и электрическими, проще всего познакомиться в простейших опытах. Падающее на землю яблоко демонстрирует действие гравитационных сил, натёртая тряпкой пластмассовая гребенка притягивает лёгкие клочки бумаги и знакомит нас с электрическими силами. А теперь ещё одно знакомство — небольшой железный брусок, который мы называем магнитом, притягивает к себе железную булавку, и та, преодолевая силу тяжести, подскакивает вверх, как бы прилипает к бруску-магниту. Оговорка «железный брусок, который мы называем магнитом» нужна потому, что другие железные предметы булавку не притягивают, если, правда, она до этого не участвовала в опытах с магнитом. Кусок железа, не имеющий магнитных свойств, легко намагнитить (даже прикосновением намагниченной булавки), и тогда его тоже можно будет называть магнитом.
Итак, простейший опыт демонстрирует некую новую для нашего рассказа силу, которая в этом опыте оказалась сильнее гравитационного притяжения Земли. Нетрудно убедиться, что это не электрическая сила из предыдущих наших опытов — поднесите к железному бруску (который мы называем магнитом) мелкие клочки бумаги, и они даже с места не сдвинутся. Новую особую силу, которая тянула вверх булавки, называют магнитной силой, а всё, что связано с её действием, — магнетизмом. Действует магнитная сила так же, как электрическая и гравитационная, определённым образом меняя состояние пространства — создавая в нём магнитное поле. Именно с помощью своего магнитного поля магнит воздействовал на булавку, заставив её двигаться вверх.
Магнетизм, так же как и электричество, был замечен человеком как минимум несколько тысячелетий назад. Разумеется, этот новый вид притягивающих сил, так же как и электричество, в те времена нельзя было объяснить. Их можно было только назвать, то есть, образно говоря, к куску железа с вновь открытыми свойствами прикрепить табличку «магнит». Загадочная способность притягивать мелкие железные предметы была обнаружена у железной руды из месторождений вблизи города Магнезия, одного из древних городов Малой Азии (нынешняя территория Турции). Вероятно, от этой Магнезии и пошло слово «магнит».
Примечательно, что вещество с магнитными свойствами нашли в готовом виде, а вот вещества с готовым, природным электрическим зарядом в природе не встречаются — чтобы у янтарной или стеклянной палочки появились электрические свойства, чтобы у них появился электрический заряд, палочки приходится натирать (Р-1). Мы знаем, что есть частицы вещества с самой маленькой порцией электрического заряда — это электрон с самым маленьким отрицательным зарядом и протон с положительным. А как же с магнитными свойствами? Какие микроскопические частицы, собравшись в железном бруске, создают вполне ощутимую магнитную силу?
Мы очень скоро ответим на эти вопросы, но прежде для порядка ещё несколько опытов из школьного репертуара.
ВК-96. Поведение катушки в электрических цепях зависит от её способности создавать магнитное поле. Эта способность в свою очередь в основном определяется числом витков катушки, веществом, через которое замыкается поле, и называется индуктивностью катушки (L), или коэффициентом самоиндукции. Единица индуктивности — 1 генри (1 Гн), катушка имеет такую индуктивность, если при изменении тока в ней на 1 ампер за 1 секунду в катушке наводится электродвижущая сила самоиндукции в 1 вольт.
Т-89. Северный и южный полюсы магнита — два участка с особо сильно выраженными магнитными свойствами, но свойствами разного сорта. Кусок железа с магнитными свойствами называют постоянным магнитом, в школьных опытах чаще всего используют специально изготовленные стержневые или подковообразные постоянные магниты. Если подносить булавку к разным участкам стержневого магнита, то окажется, что он притягивает эту булавку с разной силой. Сильней все го её притягивают концы магнитного стержня, по мере приближения к его центральной части магнитная сила ослабевает и, наконец, в самом центре магнитная сила вообще не чувствуется. Концевые участки магнита, обладающие особо сильными магнитными свойствами, называют его полюсами, в переводе с латыни слово «полюс» означает «предел, крайняя точка».