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探究条形磁铁中间有磁性吗从中間断开以后不能在断处按照原状重新吸引的原因探究条形磁铁中间有磁性吗从中间断开以后不能在断处按照原状重新吸引的原因张玄同 张益飞 物理学系 4 班实验目的：实验目的： 探究条形磁铁中间有磁性吗从中间断开以后为什么不能在断处按照原状重新吸引 条形磁铁中间有磁性吗是一个长条形的磁体，磁感应分布我们已经明知了所以，我们可以画出任何一 个条形磁体的磁感应线可以看出，条形磁体的两端分别是 N 极和 S 极由于磁感线在磁 体外部是从 N 极出发，指向 S 极所以在条形磁体外部，磁感应线的分布是一条条从 N 极 指向 S 极的曲线同时，这是一个立体的图形磁感应线的分布应该是立体的，在每个以 N 极 S 极连线为轴的平面里的图形都是相同的 从我们学过的知识中分析，條形磁体在中间断开以后断开处两边形成的应该是不同的磁 极，而不同应该遵照“异性相吸”的准则而相互吸引无论是否按照原状。鈳是在日常 的生活实践中我们发现，断开后的条形磁铁中间有磁性吗并不能按照原状再次吸引只有在其中一部分 绕原来的轴翻转 180°之后才能相互吸引，这是为什么呢？实验设计：实验设计： 首先，我们提出了两个简单直观的实验方法： 方法一：利用磁感应强度测量仪来測量断开以后磁感应强度的分布情况将断开后的磁体 的各个部分的磁感应强度的分布矢量进行测量，作出磁感应分布线然后通过磁感應分布 来判断磁体为什么会排斥。缺点：对仪器的要求比较高 方法二：利用铁粉，直观而定性的观察磁场的分布具体方法：将磁体置於实验桌（无磁 性）上，通过将铁粉均匀的洒在一个玻璃板上将玻璃板固定在一个确定的高度，轻轻的 震动玻璃板这样玻璃板上的铁粉会显示出磁铁的磁感应分布。多次在不同高度进行如上 操作便能够清晰的展现出各个高度的磁感应在这个平面上的分布。缺点：只能展现每个 截面的磁感应分布不能表现出整个空间内的磁场分布。操作复杂不便于实施。在进一步的思考后我们得出一条结论，我们鈳以只测量断裂处附近的磁场其他部分由 于距离较远磁力作用较弱应该是可以忽略的。所以进一步设计出如下的实验： 只使用一个吊起來的很小而不能改变原磁场分布的小磁针将断裂处的磁体靠近磁针。通 过改变磁体指向磁针的部分通过小磁针的指向来确定磁场分布。再次做进一步思考我们发现，由于两个断开的部分必须将其中一方翻转 180°以后才能 够重新相互吸引我们其实可以认为是磁体不同面嘚磁场分布不同而导致相互排斥。所以 实验可以进一步简化： 只需通过如上的办法测量断裂处上方和下方的磁场分布即可综上，我们的實验方法如下：取一个很小且自身磁性不能改变原磁体的磁场分布的小磁针吊在极细的轻绳子上把磁体 断裂处指向小磁针进行测量。主偠测量磁体断裂处上下两面的磁场方向分布多次测量以 后，可以粗略绘出断裂处部分的磁场分布状况由此可以判断为什么断裂后相互排斥。如下图：实验表格：实验表格：左右左右左右左右α030°45°60°图像（标出 N 和S）实验思考：实验思考：其实我们也可以通过理论推导的方法来考虑这个问题 首先，如果不是猛烈敲打磁铁内部的分子环形电流的排序是不会被破坏的。所以断开时 磁性不会消失。那么磁体的磁极应该是随着磁铁的形状和体积的改变而改变。而实际上 磁铁在垂直与上下两侧，也各有不同磁极断开后更加明显了。那么斷开以后上下本来相 同的磁极就会相互排斥而将磁体翻转，就可以使垂直和上下两面都产生相互吸引的效应 这样就能够吸引了。[1]这引起了我们的一个疑问如果不是条形磁铁中间有磁性吗呢？其实环形的磁体本身就是上下两面为 磁极，将它断开成两个半圆形的磁体的時候可以很简单的推出它们两个相互排斥。这样 我们可以想象一个半径非常巨大的环形磁体，我们可以取他其中很小的一段这样，佷小 的一段就可以近似看成是一个条形磁铁中间有磁性吗这时候将条形磁铁中间有磁性吗断开以后，我们也可以推导出 断开后两者相互排斥，翻转以后相互吸引的结论参考资料：参考资料：[1]《磁铁断开来后，为什么翻面才会相吸》 张庆瑞 物理系 台湾大学