探究圆形磁铁的磁极_教学参考-查字典物理网

一、观察现象，提出问题

我们知道磁铁有南北两个磁极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。一个磁体无论被如何分割，南北两极总是同时存在的，磁单极子迄今还尚未发现。扬声器中的磁铁大多是圆形的，该磁铁外形如图1。它有四个面，我们姑且称之为正面、反面、外侧和内侧。

用这种磁铁做实验，能够观察到这样一些有趣的现象：两块圆形磁铁以正面或反面靠拢时，出现了类似于条形磁铁那样“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”的现象。但是，当两磁铁以外侧靠拢时，情况就不大一样，若此时出现吸引，那么外侧的任何位置靠拢，两块磁铁都是吸引：如果再把其中一块磁铁翻一面，那么两块磁铁外侧的任何位置靠拢，都出现排斥。该磁铁的南、北极究竟在哪里？是在正、反面还是内、外侧面？

二、猜想与假设

当圆形磁铁的正、反面靠拢时，出现与条形磁铁类似的现象，于是我们很容易想到，圆形磁铁的南、北极可能出现在正、反面上。这个猜想是否正确，需要进一步的实验验证。

那么，南、北极会不会在内、外侧面上呢？如果在内、外侧面上，如假设两个磁铁的外侧都是南极，是内外侧面，为什么把其中一块磁铁翻一面后，它们又会变成排斥？

如果这块圆形磁铁摔成了两块半圆形磁铁，那这两块半圆形磁铁按原来的纹路拼起来，是吸引还是排斥呢？现象是排斥。根据我们已具有的知识，一根条形磁铁，分成两段后不会形成单一磁极，而是又产生新的磁极，如图2所示。根据此图磁铁摔断后按原纹路拼合应该吸引才对，怎么会出现排斥的现象呢？难道安培的分子电流假说是错误的？

三、实验过程及分析

首先，笔者在实验室找了根条形磁铁，将其摔成两段并按原纹路拼合，结果拼合处为吸引状态，与圆形磁铁摔断后拼合的情况不一样。圆形磁铁形状比较像蹄形磁铁，那么蹄形磁铁断开后又有什么现象呢？实验发现仍然是吸引。那么圆形磁铁究竟特殊在哪里呢？

然后，笔者用多个磁铁试图根据其排斥吸引现象得出圆形磁铁的南北极，但都没有令人满意的结果。最后想到，用小磁针来判断其磁感线方向以判断南北极。当用摔断的圆形磁铁一端在小磁针前面上下移动时，发现小磁针受力会发生突变，也就是说该磁铁的南北极是横向从中间划分，如图3所示。当两块圆形磁铁以外侧靠近时，如果都是N极上S极下则排斥，如果两块磁铁N、S极方向相反则吸引。当磁铁断开后，按原纹路拼合时，由于断裂处极性都相同所以是排斥，这样我们所遇到的两个问题就迎刃而解了。

四、总结

圆形磁铁由于出厂时磁化方向不同，导致了它与一般的条形磁铁、蹄形磁铁是有差异的，对于这种差异老师可以鼓励学生自己去研究分析，这种原材料是很常见的，同时问题难度也不大，有助于学生分析解决问题能力的提高。

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