Как работают магниты?
Как и электричество, магнитные явления были известны людям еще в глубокой древности. Существует множество легенд, в которых идет речь о магнитах. Греческие манускрипты содержат историю о странствующих мастерах, работавших с железом. Они называли себя «кабирами». Среди прочих умений, кабиры владели искусством подвешивать металлические кольца в воздухе, без всяких нитей. Их удерживал от падения «железный камень», который был не чем иным, как природным магнитом.
Каждый знает, что магнит притягивает иголки, булавки, железные опилки и другие стальные или железные предметы. При этом магнит никак не влияет на бумажки, соломинки, волоски, которые притягиваются наэлектризованными телами. Магнитное притяжение действует на металлы — кобальт и никель, а также на сплавы олова, марганца и кремния.
Если положить магнит в ящик с железными опилками, то можно будет заметить, что опилки соберутся около двух концов магнита, которые называются полюсами, а средняя часть останется свободной от них.
Если удлиненный магнит поместить так, чтобы он мог свободно поворачиваться в горизонтальной плоскости, например, положить его на кусок пенопласта, плавающий в тазу, то магнит повернется так, что его концы будут указывать на север и юг. Конец магнита, указывающий на север, был назван северным полюсом магнита, а противоположный — южным. Как и в компасе, северный полюс магнита обозначают буквой С или N, а южный — Ю или S.
Если взять два магнита и приблизить их друг к другу так, чтобы северный полюс одного был направлен на северный полюс другого, магниты будут отталкиваться. Противоположный, южный полюс, наоборот, будет притянут к северному.
Итак, свободно поворачивающийся магнит указывает ка север и на юг. Значит, где–то есть точки, которые служат источником притяжения для магнита, мы называем их Северным и Южным полюсами. Долгое время считалось, что северный полюс магнита притягивается Полярной звездой. Но Полярная звезда движется относительно земной поверхности, а положение стрелки компаса не меняется.
То, что компас не указывает на Полярную звезду, было известно еще Колумбу. Отплыв из Испании, он заметил, что положение стрелки компаса изменилось. На корабле начинался мятеж, и перепуганные матросы, уверенные в том, что компас должен показывать направление на Полярную звезду, но не делает этого, решили повернуть обратно. Колумбу удалось усмирить экипаж лишь потому, что он обвинил в неправильном поведении звезду. Путешествие продолжилось, и в результате была открыта Америка.
Что же притягивает намагниченную стрелку компаса? Впервые ученые предположили, что магнитом является сама Земля, в конце XVI века. Английский ученый Джилберт построил из магнитного железа большой глобус, который он назвал «маленькой Землей», так что магнитные полюса шара стали на место северного и южного полюсов. Когда он поднес к шару компас, стрелка указала направление на магнитные полюса этого шара, как это и происходит на нашей планете.
После открытия Америки путешественники XIX века установили, что стрелка компаса встает вертикально на севере Гудзонова залива. Южный магнитный полюс находится в Антарктиде. Таким образом, если пытаться достичь Северного полюса, ориентируясь только на компас, то придешь не на полюс, а в Гудзонов залив. Точки, вокруг которых вращается Земля, — Северный и Южный полюса — не совпадают с точками, в которых стрелка компаса встает вертикально, то есть с магнитными полюсами. Поэтому на картах указывается поправка, которую нужно сделать к показаниям компаса в данной местности, чтобы двигаться к северу, а не к магнитному полюсу.
Магниты и металлы
Если к магниту поднести металлический предмет, часть магнитных свойств перейдет в этот металл. В этом можно убедиться, перевернув намагниченный кусок металла. Одноименно заряженные полюса отталкиваются. Но в отличие от постоянных магнитов временные магниты быстро теряют свои свойства. Разные металлы теряют временный магнетизм с разной скоростью. Чтобы ускорить эту потерю, можно постучать по намагниченному предмету молотком или нагреть его.
Если иголку надолго оставить вблизи магнита, она останется намагниченной довольно долго. Если долго тереть стальной предмет одним из полюсов магнита в одном и том же направления, то сталь тоже намагнитится. Если же при этом сталь испытывает удары, то ее намагниченность увеличивается.