Magnet a feromagnetická látka

1. Mince a magnet

Pomůcky: Dvojpólový a čtyřpólový magnet z pevného disku PC (dále jen HDD magnet), korunové mince, ocelové kuličky, sklíčko se železnými pilinami, litinové závaží.

Ke každému magnetu přiložíme korunovou minci. Mince jsou z měkkého železa a magnety je přitahují značnou silou. Necháme žáka aby porovnal velikost síly, kterou působí magnet na minci, má-li na ploše, kam je mince přitahována jeden pól, nebo dva opačné.

Magnet se dvěma póly na jedné straně působí na minci mnohem větší silou, ačkoli se mince v podstatě nachází nad tzv. netečným pásmem. Minci můžeme nahradit těžkým závažím. Čtyřpólový magnet udrží bez problémů dvoukilovou zátěž. Pak k magnetu s mincí dolů se pokusíme přidat další. Nepodaří se nám to. Na silně přitahovanou minci čtyřpólovým magnetem nezavěsíme žádnou. Magnetické pole je uzavřeno. Magnetické indukční čáry procházejí všechny z jednoho pólu přes minci do druhého. Žádné nevybíhají ven. Stačí ale první minci u magnetu vychýlit tak, aby se dotýkala magnetu právě v místě jednoho z pólů. Magnetický obvod se otevře, magnetické pole je vedeno mincemi a můžeme z nich vytvořit celý řetízek.

Na minci držící na magnetu se dvěma póly lze bez problémů navěsit nejméně tři další (viz obr. 6).

Máme-li řetízek z mincí pod magnetem, uchopíme vrchní minci a opatrně oddálíme od magnetu. Mince dále drží pohromadě. S rostoucí vzdáleností od magnetu klesá míra zmagnetování mincí, klesá magnetická síla držící mince u sebe a ty postupně odpadávají (viz obr. 7).

Velmi působivé je, když mince se nacházejí nikoli pod, ale nad magnetem. Do krabičky dáme silný magnet a pak nad krabičkou držíme řetízek zmagnetovaných mincí (viz obr. 8).

2. Mince mezi magnety.

Pomůcky: Tři korunové mince, dva malé feritové magnety s průměrem o něco menším než mince.

Na magnetech označíme souhlasné, např. severní, póly. Vezmeme je do prstů tak, ob, se vzájemně odpuzovaly. Pak mezi ně vložíme jednu minci. Magnety se k minci přitáhnou!

Pak přidáme další minci. Každý z magnetů nyní přitahuje jednu minci, ty se vzájemně odpuzují. Pokračujeme tím, že vložíme do mezery mezi ně třetí minci. Abychom mohli dobře sledovat děj, který proběhne, položíme na stůl magnet severním pólem nahoru. Na něj dvě mince. Magnet s přichycenou třetí mincí pomalu přibližujeme shora.

Když mezera mezi horní a střední mincí zmenší jen asi na jejich tloušťku, prostřední mince náhle vyskočí do boku. Její nová stabilní poloha je na obr.13.

3. Magnet a železná kulička

Pomůcky: tyčový, nástěnkový feritový nebo dvojpólový HDD magnet, čtyřpólový HDD magnet, okénko ke znázornění tvaru magnetického pole, nebo papír a pilinky, malá a velká železná kulička (průměr malé asi 3 mm, průměr velké asi 2 cm)

Z předchozího pokusu vyplývá, že feromagnetická látka je přitahována k pólům magnetu. V dalších pokusech ukážeme, že situace není tak jednoduchá a jednoznačná.

Vezmeme běžný dvojpólový magnet. Zobrazíme pomocí okénka s pilinkami tvar magnetického pole. Ukážeme, kde je pól magnetu. Pak k magnetu přiložíme malou kuličku. Předem položíme otázku, kam se bude přitahovat . Kulička se přitahuje ke hranám magnetu. Tedy nikoli nejblíže pólu, ale tam, kde se nejvíce rozbíhají magnetické indukční čáry.

Můžeme tedy upřesnit tvrzení o přitahování magnetu a feromagnetické látky. Na feromagnetickou látku působí magnet silou, která má směr největšího nárůstu hustoty indukčních čar. Tedy ne tam, kde je nejblíže pól magnetu, ale do směru, ve kterém nejvíc přibývá indukčních čar. V homogenním magnetickém poli, kde jsou indukční čáry všude stejně husté, by na kuličku žádná síla nepůsobila!

Pak přiblížíme k magnetu místo malé železné kuličky velkou. Ta změní průběh magnetického pole v okolí magnetu. Feromagnetický materiál představuje pro magnetické pole prostor s minimálním magnetickým odporem. Magnetické indukční čáry vycházející z pólu magnetu se sbíhají ke kuličce, procházejí zkrz ní a teprve od jejího povrchu se rozbíhají. V těsném okolí místa dotyku kuličky s magnetem jsou MIČ velmi husté. Magnetické pole má v mezeře mezi kuličkou a magnetem vysokou hustotu energie. Kulička zaujme polohu ve které má tento prostor nejmenší objem, ve stavu s nejnižší energií, na ose magnetu.

Použijeme-li čtyřpólový magnet, maličká kulička je přitahována k obvodu a velká ke středu do oblasti netečného pásma (obr. 14 a obr. 15).

Položte kuličku nebo malou matičku na minci, vezměte do ruky malý magnet a pokuste se jí sebrat matičku z mince. Nepodaří se vám to. Matička je k minci přitahována větší silou, než k magnetu. U kraje zmagnetované mince jsou totiž indukční čáry hustší, než u samotného magnetu.