この実験について
磁石を反転させたり、強さを変えたり、2つ目の磁石を試料に置き換えたりします。距離を一定に保って力を測定し、強い永久磁石どうしの相互作用と、弱い常磁性・反磁性の応答を比較します。
学習目標
- 磁極を反転すると、永久双極子間の力がどのように変化するかを予測します。
- 常磁性体の引力と反磁性体の斥力を比較します。
- 力表示の検出しきい値と、ゼロではない計算上の応答との関係を確認します。
使い方
- 1初期設定での2つの磁石間の力を測定し、一方の磁石を反転させて力の符号を比較します。
- 2距離を変え、同軸双極子の力が距離の4乗に反比例するかを検証します。
- 3磁石Bをアルミニウム、銅、および有効鉄試料に置き換えます。
- 4磁石Aの強さを増し、計算された正確な力を、表示分解能のしきい値である0.1 µNと比較します。
モデル
前提条件
- 位置は固定されています。棒の長さと力を示す矢印の長さは模式的なものであり、点双極子近似では磁石どうしの接触は考慮されません。
- 誘導された試料の体積は10 cm³です。有効磁化率は説明用の値です。鉄は1、アルミニウムは2.2×10⁻⁵、銅は−1×10⁻⁵、木材は−8×10⁻⁶、プラスチックは−1×10⁻⁵です。
- 線形誘導磁化では、ヒステリシス、残留磁化、減磁に関わる形状効果、飽和を考慮していません。有効鉄試料は、校正済みの実際の鉄試料ではありません。
- 0.1 µN未満の力は、選択した表示分解能未満と表示しつつ、数値の読み取り値には保持されます。
授業で試してみましょう
- Q1永久磁石の向きを反転させると、別の永久磁石に働く力の向きも反転するのはなぜですか？
- Q2磁場源の向きを反転させても、誘導材料に働く力が変わらないのはなぜですか？
- Q3表示分解能未満の力でも、ゼロではないことがありますか？
よくある質問
銅、木材、プラスチックが弱く反発するのはなぜですか？
選択された説明用の磁化率は負であるため、より強い磁場から離れる向きに小さな反磁性力が生じます。
力が働いているのに、なぜ磁石はその場にとどまるのですか？
仮想の固定位置式力学実験台に取り付けられています。間隔は制御されたパラメーターなので、並進運動は計算に含まれません。