Электромагнетизм

Задание №3. Физические Явления

№2. Задание 3

ID: 00029696

Выберите правильный ответ. Полосовой магнит южным полюсом поднесли к стальным скрепкам. Скрепки притянулись к магниту (см. рисунок). Что произойдёт, если эти скрепки отцепить и поднести к ним магнит северным полюсом? 1) Скрепки являются маленькими постоянными магнитами, поэтому они притянутся, но другим концом. 2) Скрепки оттолкнутся от северного полюса, так как сами превратились в северный магнитный полюс. 3) Скрепки притянутся, так как скрепки заново намагнитятся в поле полосового магнита. 4) Нельзя ответить однозначно, так как скрепки могут намагнититься по-разному.

Источник: ФИПИ

Решение

Идея

Скрепка — не постоянный магнит. Она сделана из магнитно-мягкой стали: во внешнем магнитном поле она намагничивается, а как только поле убрали — практически полностью размагничивается. Поэтому её «полюса» не запоминаются: каждый раз, когда рядом оказывается магнит, скрепка намагничивается заново — и всегда так, чтобы притянуться.

Рассуждаем

Первый опыт. Поднесли южный полюс. В поле магнита скрепка намагнитилась: её ближний к магниту конец стал СЕВЕРНЫМ, дальний — южным. Разноимённые полюса притягиваются — скрепки прилипли. Пока всё как в условии.

Скрепки отцепили. Внешнее поле исчезло, области намагниченности внутри стали снова разориентировались — скрепка вернулась в почти ненамагниченное состояние. Остаточная намагниченность у мягкой стали ничтожна: отцепленные скрепки не притягивают ни друг друга, ни железные опилки.

Второй опыт. Подносим северный полюс. Скрепка намагничивается ЗАНОВО, уже под новое поле: теперь её ближний конец становится ЮЖНЫМ. Снова разноимённые полюса рядом — скрепки притянутся. Это вариант 3.

Почему не подходят остальные варианты. Вариант 1 предполагает, что скрепки остались постоянными магнитами и должны развернуться другим концом. Для магнитно-мягкой стали это неверно: разворачивать нечего, намагниченность не сохранилась — и притяжение возникает не «другим концом», а заново наведённым полюсом. Вариант 2 противоречит самому свойству ферромагнетика: незакреплённый кусок железа или стали любым полюсом магнита ПРИТЯГИВАЕТСЯ, оттолкнуть его магнит не может. Вариант 4 объявляет ответ неоднозначным, хотя итог как раз однозначен: каким полюсом ни поднеси — скрепки притянутся.

Проверим себя

Простой опыт-проверка: возьмите магнит и скрепку и поднесите магнит сначала одним полюсом, потом другим — притяжение будет в обоих случаях, одинаковое по силе. Это и есть главный признак наведённого (индуцированного) магнетизма: тело само подстраивает свои полюса под внешнее поле, поэтому притяжение получается всегда.

Отталкивание между магнитом и куском стали можно было бы получить, только если скрепка была бы жёстко закреплённым ПОСТОЯННЫМ магнитом (например, из магнитно-твёрдого сплава) и её нельзя было бы развернуть. В нашей задаче ни того, ни другого нет.

Ответ

Другие задания по теме «Электромагнетизм» (8)