Рефераты по Физике

Магнетизм и магниты

Страница 1

МАГНЕТИЗМ Кого-то он обогатит,

кого-то загонит в гроб. Что мы знаем об этом?

Научившись производить и использовать сверхмощные технические магниты для своих нужд, люди пока не могут совладать с гораздо более слабыми природными магнитными полями, которые нас убивают. Ученые-геофизики буквально со дня на день ожидают начала нового всплеска солнечной активности, а это значит -- магнитные бури, инфаркты, аварии, самоубийства, массовые помешательства. Хорошо бы, чтобы к тому времени медики уже опробовали лекарства от магнитных бурь.

«ЧУ-ШИ»

Первое историческое упоминание о магните оставил нам Плиний. Он рассказал, как некий пастух с острова Крит, сандалии которого были подкованы железом, обратил внимание, что к его обуви пристают какие-то мелкие черные камешки, в изобилии валявшиеся на склонах горы Идо. Пастуха звали Магнис, отсюда природные магниты получили свое название. А может, все было и не так. Римский поэт Лукреций Кар считал, что магнит обязан своим названием местности, где его нашли. Эта местность в Малой Азии называлась Магнезия.

Китайцы, ничего не знавшие ни о Магнезии, ни о греческих пастухах в железных сандалиях, называли эти черные камешки «чу-ши», что можно перевести как «любящий камень». Ход мыслей был прост: раз тянется -- значит, любит. (Кстати говоря, людское мышление бывает забавно параллельным: на французском языке магнит называется «эман» -- «любящий».)

Китайцы -- народ пытливый. Они первыми придумали, как можно практически использовать магниты. Они не изобрели компас, как многие думают, они изобрели игрушку -- югоуказатель. Небольшие фигурки с вытянутой рукой, постоянно указывающей на юг, ставились ими не только на корабли, но и на конные повозки. Это было четыре тысячи лет тому назад. Граждане огромной Поднебесной империи жили довольно замкнуто, тихо и мирно. Плавания совершали в основном каботажные -- вдоль берега, по рекам, и компас был китайцам не очень-то нужен. (Заторможенные китайцы даже изобретенный порох умудрились не использовать для военных нужд -- делали фейерверки и ракеты.)

Другое дело -- агрессивная и неугомонная европейская цивилизация, вечно тянет на какие-то приключения. Ей компас был просто необходим. И он был изобретен в Италии неким Джойя примерно 700 лет назад. Тогда уже научились натирать природными магнитами стальные иглы, которые стали первыми искусственными магнитами и которые использовали в качестве стрелок. Джойя снабдил магнитную стрелку кругом с делениями. Прибор получил название «компассаре», что означает «измерять шагами».

То что стрелка компаса нигде не показывает на Полярную звезду, было известно еще Колумбу. Об этом свидетельствует письмо, написанное им королю и королеве Испании:« .Когда я отплыл из Испании в Западные Индии, я обнаружил, что, после того как я проплыл сто лиг на запад от Азорских островов ., стрелка компаса, дотоле показывавшая на северо-восток, вдруг повернулась на целую четверть, к северо-западу, и уже более не меняла своего направления .». Столь странное поведение компасной стрелки вызвало панику среди матросов Колумба: они полагали, что компас должен всегда указывать на Полярную звезду. Колумб и сам думал точно так же; однако ему удалось убедить своих моряков, что неправильно вел себя не компас, а Полярная звезда. Благодаря этому обману Колумб смог предотвратить мятеж матросов, требовавших возвращения назад, и довел до конца свой замечательный подвиг. В противном же случае открытие Америки могло бы отодвинуться на несколько десятков лет.

Так магниты вошли в широкое применение.

Магнитный компас

Если стержневой магнит, намагниченную иголку или кусок магнитного железняка укрепить так, чтобы они могли свободно поворачиваться в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси, то, как хорошо известно, их концы будут показывать на север и юг.

Подобный инструмент называется компасом. Тот конец иголки, который указывает на север, был назван северным полюсом (его обозначение N или С), противоположный конец — южным полюсом (обозначается S или Ю).

Почему компас показывает направление с севера на юг?

Тот факт, что разноименные магнитные полюсы притягиваются друг к другу, может объяснить, почему стрелка компаса показывает определенное направление. Так как северный конец стрелки указывает на север, то, видимо, где-то в этом направлении должен находиться противоположный магнитный полюс. Это же можно сказать и в отношении южного полюса. Но если эти полюсы действительно существуют, то где же они находятся?

В течение долгого времени считалось, что источником магнитного притяжения для компаса является Полярная звезда. Однако если бы это было так, то направление стрелки компаса должно было бы меняться по крайней мере на 1 градус через каждые 12 часов, вследствие видимого кругового движения Полярной звезды на небосводе. Наблюдения же не показывают поворота стрелки компаса в течение суток, так что это объяснение ошибочно.

Находится ли источник магнитного притяжения на Земле?

Английский ученый Уильям Джилберт (1540 - 1603) был одним из первых, кто предположил, что магнитом является сама Земля. Для проверки своего предположения Джилберт построил большой глобус из магнитного железа, который назвал «маленькой Землей», и поместил его магнитные полюса в места географических полюсов. Затем он поднес к этому глобусу компас и нашел, что во всех точках глобуса, за исключением его полюсов, стрелка компаса показывает направление с севера на юг. Джилберт жил в Англии; он думал, что такое положение стрелка компаса сохраняет и во всех других точках земной поверхности.

Для дальнейшего сравнения магнетизма своего глобуса и Земли Джилберт использовал иглу наклонения, которая укреплялась так, что могла свободно поворачиваться в вертикальной плоскости вокруг горизонтальной оси. Возле магнитных полюсов глобуса эта стрелка устанавливалась вертикально. На половине же расстояния между магнитными полюсами - на магнитном экваторе - стрелка устанавливалась горизонтально, параллельно поверхности Земли. Угол, который такая игла образует с горизонтальной плоскостью, называется углом наклонения, или просто наклонением. На магнитном экваторе глобуса Джилберта наклонение было равно нулю, на полюсах составляло 90 градусов, а между экватором и каждым из полюсов оно постепенно менялось от нуля до 90 градусов.

Перейти на страницу:  1  2  3  4