W opracowaniu (multimedialna wersja artukułu)
Rys. 1. Magnetyczna dyskusja. Rysunek satyryczny, którego autorem jest wybitny fizyk jądrowy, pochodzenia austriackiego, Bruno Touschek (1921-1978) [4].
|
JW Player goes here
|
 |
Ryc. 2. Doświadczenie z wsuwaniem magnesu i model z projektu EU „Supercomet”. Rysunek na prawo jest kompletnie niejasny: magnes wsuwamy, czy wysuwamy? Nieco sarkastycznie, wynik „do zapamiętania” dla ucznia to: gdy wsuwamy czerwony koniec, to wskazówka idzie w prawo.
JW Player goes here
Ryc. 3. Pomoce dydaktyczne potrzebne do wykonania doświadczenia nr 1.
Ryc. 4. Linie sił pola magnetycznego w pobliżu magnesu neodymowego, jak z doświadczenia nr 1. Model numeryczny MatLab według [9]. Zwraca uwagę, że linie „zawracają” już w pobliżu podstaw magnesu (czyli jego biegunów).
Ryc. 5. Dlaczego indukowany prąd jest największy, gdy magnes jest blisko? Próba modelu matematycznego dla magnesu sztabkowego. Gdy magnes jest daleko, przesunięcie o tę samą odległość powoduje mniejszą zmianę strumienia, niż gdy magnes jest bliżej. Mały magnes „wirtualny”, narysowany tu wewnątrz pętli, przeciwdziała wsuwaniu magnesu rzeczywistego. Kierunek prądu pokazuje czarna strzałka, a przyjmowane zwyczajowo kierunki linii sił pola magnetycznego („tak jak poruszałyby się północne monopole magnetyczne”) – strzałki czerwone.
JW Player goes here
Ryc. 6. Leniwe wahadło – przykład silnie tłumionego oscylatora harmonicznego.
Ryc. 7. Zsuwająca się poprzeczka w polu magnetycznym (zadanie nr 2). Siła „oporu Lenza” T, wynikająca z indukowanego w obwodzie prądu, zaznaczona jest niebieską strzałką. Kierunek indukowanego prądu, niezależnie od kierunku pola B jest taki, że ruch poprzeczki jest spowolniony.
JW Player goes here
Ryc. 8. Neodymowy magnes zsuwający się po miedzianej równi.
Rys. 9. W jakim kierunku płyną prądy w sztabce, gdy zsuwa się po niej magnes? Magnes przesuwa się w lewo: rysunek pokazuje linie sił pola przed (zielone) i po (niebieskie) po interwale Δt. Strumienie przechodzące przez przekrój poprzeczny miedzianej sztabki (lnie brązowe) przed i po Δt są zaznaczone tymi samymi kolorami co odpowiednie linie pola. Zmianę strumienia ΔΦ w danym przekroju płytki ilustrujemy czerwoną strzałką. Indukowane prądy płyną w poprzek sztabki, co wyjaśnia, dlaczego musi ona być gruba. Podobnie działa patelnia z grubym dnem z doświadczenia prof. Wibiga [1].
JW Player goes here
Ryc. 10. „Pijany magnes” zatacza się, ale zawraca tak, aby nie spaść z równi.
Ryc. 11. Staczanie się magnesu neodymowego po pochyłej desce. Strzałkami zaznaczono kierunki magnetyczne N i S. Północny biegun magnesu znajduje się początkowo po prawej ręce spuszczającego (położenie biegunów ustalono magnetometrem). Magnes staczając się ustawia się jak igła magnetyczna.
JW Player goes here
Ryc. 11a. Staczanie się magnesu neodymowego po pochyłej desce.
Ryc. 12. Magnes przyciąga czy odpycha? Miedziana równia na rurkach z pleksi i duży magnes.
(dokręcić film)
 |
Zestaw dwóch rurek – pełnej i naciętej podłużnie. (Ta ostatnia rurka jest powszechnie kopiowana, choć zapewne „kopiści” nie wiedzą dlaczego jest nacięta.) |
|
JW Player goes here
Rurka nie nacięta
|
JW Player goes here
Rurka nacięta
|
Ryc. 13. Zestaw dwóch rurek do ilustracji wpływu drogi całkowania pola elektrycznego w III równaniu Maxwella: jedna pełna, druga nacięta wąskimi szczelinami, częściowo na siebie zachodzącymi. (C) GK.
JW Player goes here
Ryc. 14. Działo Faradaya-Lenza: zmienne pole magnetyczne generowane przez miedzianą cewkę dookoła żelaznego rdzenia działa jak wyrzutnia – aluminiowy pierścień nanizany na ten rdzeń, po włączeniu przełącznika nagle wyskakuje w górę. Efekt nie pojawia się, jeśli pierścień jest przecięty. Mała cewka nanizana na rdzeń „wyłapuje” zmiany pola magnetycznego w rdzeniu a podłączona do niej żaróweczka jarzy się.
Ryc. 15. (a) Jak zdemaskować „podrobiony” magnes sztabkowy? (b) Należy porównać zmierzony rozkład pola magnetycznego za pomocą opiłków i rozkład wyliczony z prawa Biota-Savarta. Podejrzane zagęszczenie linii wokół wierzchołka magnesu sugeruje, że magnes nie jest dipolem, ale ma bardziej skomplikowaną konfigurację biegunów. Jego rozebranie (c) pokazuje „oszustwo”: dwa małe magnesy neodymowe umieszczono w wierzchołkach a środek połączono żelazną sztabką. Zwraca uwagę odmienne, „angielskie” oznaczenie kolorów biegunów: jeszcze jeden powód, aby przestać wymagać od uczniów znajomości reguły reki lewej pub prawej.
