关于此实验
翻转磁铁、改变其强度，或将第二块磁铁替换为材料样品。在受控间距下测量力，并比较强永磁体之间的相互作用与较弱的顺磁和抗磁响应。
学习目标
- 预测磁极反转会如何改变永久偶极子之间的作用力。
- 比较顺磁吸引与抗磁排斥。
- 将力显示的检测阈值与非零的计算响应联系起来。
使用方法
- 1测量默认情况下两块磁铁之间的作用力，然后翻转其中一块磁铁并比较力的符号。
- 2改变间距，并检验同轴偶极子的作用力是否与距离的四次方成反比。
- 3将磁铁B替换为铝、铜和有效铁样品。
- 4增强磁铁A的强度，并将精确计算出的作用力与0.1 µN的显示分辨率阈值进行比较。
模型
假设
- 位置保持固定。条形磁铁的长度和力箭头的长度仅为示意；点偶极子近似不考虑磁铁接触。
- 感应样品的体积为 10 cm³。有效磁化率为示意值：铁为 1，铝为 2.2×10⁻⁵，铜为 −1×10⁻⁵，木材为 −8×10⁻⁶，塑料为 −1×10⁻⁵。
- 线性感应磁化模型未考虑磁滞、剩磁、退磁几何效应和饱和。有效铁样品并非经过校准的真实铁样品。
- 小于 0.1 µN 的力仍保留在数值读数中，同时标记为低于所选显示分辨率。
在课堂上试试这个实验
- Q1为什么反转一块永磁体会使另一块永磁体所受的力反向？
- Q2为什么反转磁场源不会改变感应材料所受的力？
- Q3低于显示分辨率的力仍可能不为零吗？
常见问题
为什么铜、木材和塑料会产生微弱的排斥力？
所选的示意磁化率为负，因此会产生一个微弱的抗磁力，使物体远离较强磁场。
尽管有力作用，磁铁为什么仍保持在原位？
它们安装在虚拟的固定位置力学实验台上。间距是受控参数，因此不对平移运动进行积分。