图版 39 · 物质
磁铁周围看不见的线
磁铁不用碰到铁钉,就能把它吸过去,它周围一定有什么看不见的东西。在磁铁上放一张纸,撒上细细的铁屑,轻轻敲几下,铁屑就自己排成一条条弧线。这些线,画出了磁场的形状。
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隔着纸也能吸
磁铁能隔着纸、隔着桌面、甚至隔着你的手,把铁吸过去。它周围的空间被改变了,科学家把这种改变叫作“磁场”。
磁场看不见、摸不着,但我们能让它现出原形。
书桌上的条形磁铁 · 红色一端是 N 极
铁屑排成线
撒上铁屑,轻轻敲一敲纸。每一粒铁屑都被磁化,变成一块小小的磁铁,顺着磁场的方向转过去,首尾相接,连成一条条线。
这些线从磁铁的一头出发,绕一个弯,回到另一头。
两头最密
线在磁铁两端挤得最密,那里磁铁外面的磁场最强,叫作磁极:一端是 N 极,另一端是 S 极。
放几个小指南针,它们的指针都顺着线的方向:在磁铁外面,从 N 极指向 S 极。
两块磁铁
N 极对着 N 极,线互相躲开,在正中间留下一个铁屑稀疏的地方,那里两块磁铁的磁场正好互相抵消。两块磁铁互相推开。
把其中一块掉个头,让 N 极对着 S 极(下面的实验室里可以试),线就从一块直直连到另一块,两块磁铁互相吸引。
地球也是一块磁铁
地球自己就有磁场,形状很像一块大条形磁铁的磁场。指南针的 N 极之所以指向北方,是因为地球北边的那个磁极,其实是 S 型的磁极。
地球的磁场还在保护我们:它把太阳吹来的大部分带电粒子挡开,只有少数被引导着从两极附近钻进大气,变成极光。
你来试试
换一种摆法:一块磁铁、异极相对、同极相对。点“敲一敲”,看铁屑怎样重新排列;打开指南针,看它们指向哪里。
试一试选“N 对 N”,敲一敲:两块磁铁正中间的铁屑怎么了?
模型省略了什么
磁场按“磁铁两端端面上各有一片磁荷”的简化模型计算;对均匀磁化的条形磁铁,这在磁铁外面是精确的,这里把每个端面近似成一排点。铁屑被画成沿着计算出的磁场线排列,并加了一些随机;真实的铁屑还会互相吸引、聚成更粗的链。磁场其实是立体的,纸面只截取了它的一个切面。
一个常见的误解
磁场线不是真的有一条条线,铁屑排成线,是因为每粒铁屑变成了小磁铁:磁场把它转到顺着磁场的方向,相邻的铁屑再首尾相吸。线画得越密,只是表示磁场越强。另外,磁铁并不能吸所有金属:铁、钴、镍会被吸,铝、铜、金这些就基本不会。

