8 - 1
§13. Магнітні властивості речовин. Гіпотеза Ампера (92-96), §14. Електромагніти та їх застосування (97-101)
Чому атоми схожі на крихітні кругові струми?
Коли в 1820 році стало відомо, що електричний струм створює навколо себе магнітне поле, французький фізик Андре-Марі Ампер висунув сміливу на той час гіпотезу: магнітні властивості будь-якого тіла (наприклад, постійного магніту чи шматка заліза) пояснюються не особливими «магнітними рідинами», а незліченними мікроскопічними електричними струмами, що циркулюють усередині кожного атома. З погляду сучасної фізики, Ампер виявився абсолютно правим! Усередині речовини електрони безперервно рухаються навколо атомних ядер (орбітальні струми) та обертаються навколо власних осей (спінові магнітні моменти). У більшості речовин ці мікроструми орієнтовані хаотично і компенсують один одного, але у феромагнетиках (залізо, нікель, кобальт) вони об'єднуються в цілісні області — домени, створюючи потужне спільне магнітне поле.
Домашній міні-експеримент: «Фехтування доменів»
Мета: Наочно порівняти магнітні властивості різних матеріалів (феромагнетиків та звичайних нерухомих речовин) за допомогою постійного магніту.
Обладнання: Сильний магніт (наприклад, неодимовий або від старого магнітного тримача), залізна канцелярська скріпка, звичайна мідна монета чи алюмінієва ложка, шматочок дерева або пластику.
Хід роботи:
Покладіть на стіл у ряд скріпку, мідну монету, алюмінієву ложку та пластиковий предмет.
По черзі підносьте сильний магніт на дуже близьку відстань (1–2 см) до кожного з цих предметів.
Що відбувається: Залізна скріпка миттєво притягнеться до магніту, оскільки під дією зовнішнього поля її внутрішні магнітні домени миттєво зорієнтувалися в одному напрямку, перетворивши її на тимчасовий магніт (феромагнетик). Мідь, алюміній та пластик не виявлять помітного притягання, оскільки належать до слабких пара- чи діамагнетиків, чиї внутрішні атомні структури не здатні утворювати стійкі макроскопічні домени.