Свободна лаборатория · 11–16 години
Компасът и невидимото поле
Около магнитите и около всеки проводник с ток има невидимо магнитно поле. Компасът го „вижда“. Прочети как, после провери сам.
Какво показва стрелката
Стрелката на компаса е малък магнит. Тя се завърта по посоката на полето там, където е самата тя. Обикновено най-силно е земното поле и стрелката сочи на север. Но близо до магнит или до проводник с ток стрелките сочат накъде ли не – дори на юг.
Полето на магнита
Магнитът има два полюса – северен и южен. Полето излиза от северния полюс, обикаля навън и се връща в южния. Затова встрани от пръта стрелката е почти успоредна на него, а не сочи към него.
По-големият магнит не е пропорционално по-силен: феритният прът е 9 пъти по-голям от неодимовото кубче, а действа само около 3 пъти по-силно. Важно е и от какво е магнитът.
Ток в мед прави поле
Медта не се привлича от магнит. Но когато по меден проводник тече ток, около него се появява магнитно поле: стрелките се подреждат в кръг около проводника. Обърнеш ли тока, кръгът се обръща. Опитът е класически – с компас до проводник с ток.
Как отслабват полетата
- Около дълъг прав проводник: два пъти по-далеч – два пъти по-слабо поле.
- Около малък магнит, гледан отдалеч: два пъти по-далеч – около осем пъти по-слабо поле. Двата полюса почти се унищожават отдалеч.
Тихата точка
Компасът винаги показва сбора на всички полета: земното и на магнитите и токовете наоколо. Където те са еднакво силни и сочат в противоположни посоки, се унищожават. Там стрелката не знае накъде да сочи – това е тихата точка.
Земята също е магнит
Земното поле не е хоризонтално: в София то е наклонено на около 60° към земята. На екватора е хоризонтално, а на полюсите сочи право надолу. Близо до Северния географски полюс силовите линии влизат в Земята – там е южният полюс на магнита Земя. Затова той привлича северния край на стрелката. Магнитните полюси се местят с годините.
Масата не спира полето
Дърво, хартия, пластмаса и стъкло не спират магнитното поле. Затова в мисията „Скритият магнит“ компасите усещат магнита през масата. Точно над него стрелката сочи обратно на северния му полюс.
Под капака (за 15–16 години)
Полето на дълъг прав проводник с ток I на разстояние r е
B = μ₀·I / (2π·r) ≈ 2·10⁻⁷·I / r
При 5 A на 2 cm това е 50 μT – два пъти повече от земното поле на масата (около 24 μT в София). Магнитът в модела е два точкови полюса в краищата си; отдалеч полето му намалява като 1 / r³. Земята в сцената „Планетата“ е магнит в центъра, по оста на въртене, и наклонът следва от tg I = 2·tg λ.
Моделът е опростен: проводникът е безкрайно дълъг, земното поле на масата е еднакво, а истинският земен магнит е наклонен и се мести. Числата близо до магнита са „на модела“, не измерване.
Безопасност
- Неодимовите магнити са много силни. Пази пръстите си: два магнита могат да се ударят и да те прищипят или да се натрошат. Никога не ги слагай в устата – ако малко дете глътне два магнита, те могат тежко да наранят червата.
- Опитът с проводник прави само с батерия и с възрастен. Не свързвай краищата на батерията направо за дълго – проводникът и батерията се нагорещяват. Никога не ползвай контакта!
- Дръж силните магнити далеч от компютри, банкови карти и от хора с вграден сърдечен апарат.