Po ukończeniu tej sekcji będziesz w stanie wykonać następujące czynności:
- Wyjaśnić, czym jest kompas i jak wpływa na niego magnes.
- Zrozumieć, jak kompas pomaga nam w nawigacji na ziemi.
Większość ludzi zna ogólne właściwości magnesów, ale są mniej zaznajomieni ze źródłem magnetyzmu. Tradycyjna koncepcja magnetyzmu koncentruje się wokół pola magnetycznego i tego, co jest znane jako dipol. Pola magnetyczne zostaną omówione bardziej szczegółowo w dalszej części tego modułu, ale na razie termin „pole magnetyczne” po prostu opisuje objętość przestrzeni, w której następuje zmiana energii w tej objętości. Ta zmiana energii może być wykryta i zmierzona. Miejsce, w którym można wykryć pole magnetyczne wychodzące lub wchodzące do materiału nazywa się biegunem magnetycznym.
Pole magnetyczne nigdy nie były wykrywane w izolacji, ale zawsze występują w parach, stąd nazwa dipol. Dlatego dipol to obiekt, który ma biegun magnetyczny na jednym końcu i drugi, równy, ale przeciwny, biegun magnetyczny na drugim.
Magnes sztabkowy można uznać za dipol z biegunem północnym na jednym końcu i południowym na drugim. Pole magnetyczne można zmierzyć opuszczając dipol na biegunie północnym i zwracając magnes na biegunie południowym. Jeśli magnes jest przecięty na pół, to z jednego powstają dwa magnesy lub dipole. To dzielenie i tworzenie dipoli może być kontynuowane aż do poziomu atomowego. Zatem źródło magnetyzmu leży w podstawowym budulcu wszelkiej materii… atomie. Poniższe aplety pokazują jak magnesy i ich bieguny oddziałują ze sobą.
Doświadczenie 1
Doświadczenie 2
Doświadczenie 3
.
Ważność biegunów magnetycznych
To, co obserwowałeś powyżej, to zachowanie północnego i południowego bieguna magnesu. Jeden koniec dowolnego magnesu sztabkowego zawsze będzie chciał skierować się na północ, jeśli jest swobodnie zawieszony. Nazywa się to biegunem północnym magnesu, lub po prostu biegunem północnym. Przeciwległy koniec nazywany jest biegunem południowym. Igła kompasu sama w sobie jest magnesem, a zatem biegun północny magnesu zawsze wskazuje północ, chyba że znajduje się w pobliżu silnego magnesu. W eksperymencie 1, gdy zbliżysz kompas do silnego magnesu sztabkowego, igła kompasu będzie wskazywać kierunek południowego bieguna magnesu sztabkowego. Kiedy odsuwamy kompas od magnesu sztabkowego, znów wskazuje on północ. Możemy więc stwierdzić, że północny koniec kompasu jest przyciągany przez południowy koniec magnesu.
To może być trochę mylące, ponieważ wydaje się, że to, co nazywamy biegunem północnym Ziemi, jest w rzeczywistości jej magnetycznie południowym biegunem. Pamiętaj, że kompas jest magnesem, a północny biegun magnesu przyciąga południowy biegun magnesu. Tę sytuację widać również w eksperymencie 1 & 2. W eksperymencie 2, gdy przesuwamy północny biegun magnesu w kierunku południowego bieguna drugiego magnesu, oba magnesy przyciągają się. Jednak w eksperymencie 3, gdy przesuwasz południowy biegun magnesu w kierunku południowego bieguna innego magnesu, oba magnesy odpychają się i nie możesz ich przesunąć razem. Regułą dla biegunów magnetycznych jest to, że bieguny podobne odpychają się, a niepodobne przyciągają się nawzajem.
Użycie kompasu
Ponieważ biegun północny kompasu zawsze chce wskazywać północ, kompas może być użyteczny w pomaganiu nam w nawigacji. Z kompasem możemy zawsze powiedzieć, który kierunek jest północny, a jeśli znasz północ, to znasz wszystkie inne kierunki. Kompas i mapa są niezbędnymi narzędziami podczas wędrówek po lesie. Ponieważ północny biegun szukający igły kompasu jest zawsze przyciągany na północ, to ziemia musi być jak ogromny magnes z biegunem magnetycznym na każdym końcu. Tak właśnie jest, ale północ magnetyczna jest nieco inna niż północna oś obrotu Ziemi. Naukowcy uważają, że ruch płynnego żelaznego jądra Ziemi i inne rzeczy są odpowiedzialne za pole magnetyczne wokół Ziemi.
Przegląd:
- Miejsce, w którym można wykryć pole magnetyczne wychodzące lub wchodzące do materiału, nazywane jest biegunem magnetycznym.Bieguny magnetyczne nigdy nie były wykrywane pojedynczo, ale zawsze występowały parami, stąd nazwa dipol.
- Dipol jest zatem obiektem, który ma biegun magnetyczny na jednym końcu i drugi, równy, ale przeciwny, biegun magnetyczny na drugim.
- Szukający biegun magnesu sztabkowego zawsze będzie chciał skierować się na północ, jeśli jest swobodnie zawieszony.