Магнетизмом називається особливе властивість рухомих електричних зарядів. Якщо по дроті пропустити електричний струм, т. Е. Змусити рухатися по ній електричні заряди, то навколо дроту в просторі виникає магнетизм, або, як його інакше називають, магнітне поле. Виявити магнетизм можна по взаємодії тіл, що володіють магнетизмом.
Рамочка, обтічна струмом поблизу провідника, по якому тече електричний струм прагне повернутися так, щоб її площину була паралельна напрямку провідника.
Підвісимо на гнучкому шнурі рамочку, обтічну струмом, і біля неї помістимо провід, також обтічний струмом. Рамочка буде прагнути повернутися так, щоб її площину була паралельна дроті: якщо площину рамки була в положенні ABCD, то при пропущенні струму по аб рамочка прийме положення A1B1C1D1. Це означає, що магнітні поля провідників, обтічних електричним струмом, діють один на одного і викликають руху провідників.
Деякі речовини, як наприклад залізо і його сплави, мають здатність сильно намагнічуватися, якщо внести зроблені з них тіла в магнітне поле. Іншими словами, навколо намагнічених тіл, зроблених із заліза або його сплавів, виникають магнітні поля; ці поля в тій чи іншій мірі можуть зберігатися і після того, як тіло буде вилучено з поля, що намагнічує; утворюється так звана залишкова намагніченість тел.
Так виходять, наприклад, постійні магніти зі сталі, намагнічені сталеві стрілки, що вживаються в шкільних дослідах з фізики і в практиці (в компасах і інших приладах).
Намагнічення сталевої кульки за допомогою саморобного електромагніту.
Візьмемо картонну трубку, намотаємо на неї кілька рядів ізольованого мідного дроту і пропустимо по дроті електричний струм від акумулятора або від батареї сухих елементів. Усередині котушки утворюється сильне магнітне поле.
Вкладемо в середину котушки сталеве перо і виймемо його звідти: воно сильно намагнітиться і буде притягувати інші пір'я і шматочки заліза.
Візьміть великий шкільний магніт у вигляді бруска і помістіть над ним маленький компас: як би ви не повертали коробку компаса, стрілка його завжди буде розташовуватися уздовж магніту.
Сталевий намагнічений кульку поміщають в середину картонного листа і посипають залізними тирсою; тирса розташовуються по лініях напрямку магнітного поля навколо кульки.
Але відставте цей магніт в сторону, щоб його дія на стрілку стало нечутливим: як би ви не повертали після того коробку компаса, стрілка встановлюється в одному напрямку: північ - південь. Звідси слід зробити висновок, що Земля теж є великим магнітом.
Магнітне поле невидимо, але в його існуванні можна легко переконатися. Накрийте магніт листом щільного паперу і насипте на нього дуже дрібні залізні або сталеві тирсу. Вони Намагнітити і витягнуться ланцюжками вздовж невидимих ліній магнітного поля. У цьому ж напрямку встановиться і стрілка компаса.
Магнітне поле землі
Земля, як магніт, має навколо себе магнітне поле, яке діє на стрілку компаса. Приблизне розташування магнітного поля Землі можна простежити на наступному досвіді. Візьміть сталева кулька з шарикопідшипника і намагнітьте його.
Як намагнітити сталева кулька? Треба взяти невеликий електромагніт з набору з електротехніки або зібрати його з окремих частин. Для цього потрібно мати П-образно зігнутий залізний стрижень діаметром 12-15 мм, дві котушки ізольованого дроту та наконечники з квадратного заліза. Між цими наконечниками поміщається, як показано на малюнку, сталева кулька від шарикопідшипника діаметром 2-3 см. Необхідно відзначити кінці діаметра, якими він буде стикатися з наконечниками електромагніта при намагнічуванні; на цих кінцях будуть полюси намагніченого кульки.
Після намагнічування помістіть кулька в отвір, зроблене в середині картонного листа, так щоб кулька заглибився в нього наполовину, а полюси кульки збіглися б з площиною картону.
На лист з кулькою насипте дрібні сталеві або залізні ошурки через ситечко або з марлевого мішечка. Тирса розташуються навколо кульки по лініях його магнітного поля. Так само приблизно розташовуються лінії магнітного поля і навколо земної кулі.
Магнітне відхилення. магнітні полюси
Властивості магнітного поля, що утворюється навколо земної кулі, використовуються людьми для визначення напрямку па Землі за допомогою компаса.
Вгорі: стрілка компаса, покладеного на магніт, завжди орієнтується у напрямку полюсів магніту, як би не повертали коробку компаса. Внизу: Земля являє собою великий магніт, на поверхні якого стрілка компаса орієнтується також у напрямку до магнітних полюсів.
Вгорі: стрілка компаса, покладеного на магніт, завжди орієнтується у напрямку полюсів магніту, як би не повертали коробку компаса. Внизу: Земля являє собою великий магніт, на поверхні якого стрілка компаса орієнтується також у напрямку до магнітних полюсів.
Компас був відомий в Китаї близько двох тисяч років тому. В Європі їм користуються близько тисячі років. Вже Колумб під час подорожі до Америки виявив, що стрілка компаса показує північний напрям не зовсім точно. Згодом встановили: відбувається це через те, що магнітні полюси земної кулі не збігаються з географічними. Магнітний полюс в Північній півкулі розташований на широті близько 72 °, поблизу берегів Північної Америки.
Кінець стрілки компаса, який показує на північ, ми називаємо північним; отже, магнітний полюс в Північній півкулі Землі є, по суті, південним, так як тільки різнойменні полюси магнітів притягуються. А в Південній півкулі, теж осторонь від географічного Південного полюса, розташований північний магнітний полюс. До нього спрямований південний кінець стрілки компаса.
Спостереження за станом магнітних полюсів Землі показують, що з часом магнітні полюси зміщуються, дуже повільно змінюючи своє положення.
Координати магнітних полюсів для 1950 р були: магнітний полюс на півночі - широта 72 °, західна довгота 96 °; магнітний полюс на півдні - широта 70 °, східна довгота 150 °.
З огляду на те що географічний і магнітний полюси розташовані в різних місцях, напрямок стрілки компаса на магнітний полюс не збігається з напрямком географічного меридіана. Між цими двома напрямками утворюється кут, який називається магнітним відміною. Кожне місце поверхні Землі має свій кут відміни.
В районі Москви схиляння має величину близько 7 ° на схід; в Ленінграді - близько 4 °, також на схід; в Жовті Водие - близько 17 ° на захід; у Кременчуге- близько 9 °, також на захід. Це означає, що для визначення за допомогою компаса напрямки географічного меридіана, що проходить через Москву, потрібно взяти направлення на 7 ° вліво від північного кінця стрілки компаса, а для Кременчука напрямок географічного меридіана треба визначити у напрямку вправо на 9 ° від північного кінця компасної стрілки.
Знаючи схиляння магнітної стрілки в даному місці земної кулі, ми завжди можемо знайти і напрямок меридіана місця. Якщо до того ж нам відома широта цього місця, то ми можемо визначити географічні координати, або місце розташування, даного пункту. Тому вже давно стали складати магнітні картки, на яких проведені лінії, що з'єднують всі точки поверхні, що мають один і той же схиляння. Така карта дає можливість визначати положення корабля в море або літака в повітрі. Для цього штурман повинен точно знати географічні координати місця, з якого корабель вирушає в плавання. Коли корабель пройде відоме відстань по курсу, штурман може звірити з компасом карту магнітного відхилення і точно визначити географічні координати корабля в даний момент.