關於此實驗
翻轉磁鐵、改變其強度，或將第二塊磁鐵替換為材料樣品。在受控間距下測量力，並比較強永磁體之間的相互作用與較弱的順磁和抗磁響應。
學習目標
- 預測磁極反轉會如何改變永久偶極子之間的作用力。
- 比較順磁吸引與抗磁排斥。
- 將力顯示的偵測閾值與非零的計算響應連結起來。
使用方法
- 1測量預設情況下兩塊磁鐵之間的作用力，然後翻轉其中一塊磁鐵並比較力的符號。
- 2改變間距，並檢驗同軸偶極子的作用力是否與距離的四次方成反比。
- 3將磁鐵B替換為鋁、銅和有效鐵樣品。
- 4增強磁鐵A的強度，並將精確計算出的作用力與0.1 µN的顯示解析度閾值進行比較。
模型
假設
- 位置保持固定。條形磁鐵的長度和力箭頭的長度僅為示意；點偶極子近似不考慮磁鐵接觸。
- 感應樣品的體積為 10 cm³。有效磁化率為示意值：鐵為 1，鋁為 2.2×10⁻⁵，銅為 −1×10⁻⁵，木材為 −8×10⁻⁶，塑膠為 −1×10⁻⁵。
- 線性感應磁化模型未考慮磁滯、剩磁、退磁幾何效應和飽和。有效鐵樣品並非經過校正的真實鐵樣品。
- 小於 0.1 µN 的力仍保留在數值讀值中，同時標示為低於所選顯示解析度。
在課堂上試試這個實驗
- Q1為什麼反轉一塊永久磁鐵會使另一塊永久磁鐵所受的力反向？
- Q2為什麼反轉磁場源不會改變感應材料所受的力？
- Q3低於顯示解析度的力仍可能不為零嗎？
常見問題
為什麼銅、木材和塑膠會產生微弱的排斥力？
所選的示意磁化率為負，因此會產生一個微弱的抗磁力，使物體遠離較強磁場。
儘管有力作用，磁鐵為什麼仍保持在原位？
它們安裝在虛擬的固定位置力學實驗台上。間距是受控參數，因此不對平移運動進行積分。