7.22. Egyéb kísérletek permanens mágnessel

A kísérletek célja

A mágnesség és a mágneses mező egyéb fontos tulajdonságainak szemléltetése egyszerű kísérletekben.

Szükséges eszközök

• Törött mágnes, rúdmágnes, iránytű
• Üvegpohár, (ferromágneses) kulcs
• Erős mágnes (esetleg neodímium, külön tárolva, laborvezetőtől kell kérni)
• Fa állvány

a) Mágnes „kettétörése”

Leírás

Rúdmágnes kettétörésével a mágneses pólusokat nem lehet kettéválasztani, hiszen nem létezik mágneses monopólus. A kettétört mágnes darabjait egyenként közelítsük az iránytűhöz, és határozzuk meg a darabok polarizációját!

Módszertani kiegészítések

• Mágnes kettétörését bemutathatjuk felmágnesezett borotvapenge eltörésével vagy akár két rúdmágnes hosszában való összefogásával majd szétválasztásával.

b) Felmágnesezés, mágnesség elvesztése

Leírás

Helyezzünk egy vasból készült (ferromágneses) kulcsot az üvegpohárra, egy iránytű közelébe – az iránytűhöz ne túl közel, hogy ne vonzza jelentősen vasat. Ekkor az iránytű továbbra is észak felé mutat. Ezután a kulcsot elvéve, rajta erős (neodímium) mágnest többször azonos irányban végig húzva, a kulcs atomi mágnesei – bizonyos mértékben – rendeződnek, s így a kulcs felmágneseződik. A kulcsot az üvegpohárra visszahelyezve az iránytű kitér a felmágnesezett kulcs felé. Végül a kulcsot néhányszor erőteljesen ütögessük kemény felületnek – pl. az asztalhoz. Ha ezután visszahelyezzük a kulcsot a pohárra, az iránytű ismét észak felé mutat, mert a kulcs elvesztette mágneses tulajdonságát.

Kísérlethez kapcsolódó kérdések

• Vázlatpontokba szedve röviden ismertessük a felmágnesezés és a mágnesezettség elvesztésének folyamatát!
• Az ütögetés mellett milyen más hatás következtében vesztheti el mágneses tulajdonságát egy ferromágneses anyag?

Módszertani kiegészítések

• Figyeljünk oda, hogy nem azzal dönthető el, hogy a kulcs fel van mágnesezve, vagy nincs, hogy az iránytűt vonzza-e. Természetesen a vasat minden esetben vonzza a mágneses iránytű. Még szemléletesebben mutathatjuk be a kulcs mágnesként való viselkedését, ha előbb az egyik, majd a másik oldalát közelítjük az iránytű északi pólusához. Ebben az esetben, ha a kulcs fel van mágnesezve, akkor egyszer taszítás, máskor vonzást tapasztalunk. Ha nincs felmágnesezve, akkor mindig vonzást.

c) Mágneses megosztás

Leírás

Nem mágneses ferromágneses anyagból készült testek akkor is mutathatnak ideiglenes mágneses tulajdonságokat, ha hozzájuk csak közelítünk egy mágnest. Ennek demonstrálására helyezzünk a fa állványba egy nem mágneses kulcsot, s alá – nem túl közel – egy iránytűt, mely ilyenkor észak felé mutat. Ekkor felülről, hogy az iránytűt direkten ne zavarjuk meg jelentősen, közelítsünk lassan kulcshoz egy – nem túl erős – állandó mágnessel. A külső mágneses mező hatására a ferromágneses anyag – jelen esetben a kulcs – atomi mágnesei részben rendeződnek, így a külső mágneses mező jelenlétéig mágnesként viselkedik, így a mágnes a kulcs felé kitér. Amint elvesszük az állandó mágnest a kulcs felől, a mágnes újra északi irányba áll be. A kísérletet végezzük el úgy is, hogy a kulcshoz a permanens mágnes déli, és úgy is, hogy az északi pólusával közelítünk!

Kísérlethez kapcsolódó kérdések

• Készítsünk ábrát a jelenség magyarázatához!
• Hasonlítsuk össze a jelenséget az elektromos megosztással!

Módszertani kiegészítések

Szokásos kísérlet még ehhez a jelenséghez kapcsolódóan, hogy a levegőben egy mágnesrúd egyik pólusához vascsavart, majd ehhez láncszerűen újabb csavarokat érintünk (felfüggesztve egymás alá). Ha a legelsőt elválasztjuk a mágnestől, az egész lánc leesik. (Lehet tippelni a diákoknak, hány csavarból álló láncot „bír el” a mágnes.)