§ 50. Постоянные магниты

тела, способные длительное время сохранять намагниченность и создавать в окружающем пространстве собственное постоянное магнитное поле, притягивая к себе железо, сталь и их ферромагнитные сплавы:

• 1. Происхождение термина — название «магнит» происходит от древнего региона Магнесия в Фессалии (Древняя Греция), богатого природными залежами магнитного железняка.
• 2. Естественные и искусственные магниты — естественными (природными) магнитами являются куски минерала магнетита (магнитного железняка $\text{Fe}_3\text{O}_4$). Искусственные магниты изготавливают путем намагничивания специальных сортов закаленной углеродистой стали, сплавов альнико, ферритов и неодима.

процесс приобретения телом магнитных свойств при внесении его во внешнее магнитное поле:

• 1. Магнитомягкие материалы — железо легко намагничивается, но после удаления внешнего поля быстро размагничивается (применяется в трансформаторах и электромагнитах).
• 2. Магнитотвёрдые материалы — закаленная высокоуглеродистая сталь, сплавы альнико и неодима с трудом намагничиваются, но сохраняют остаточную намагниченность десятилетиями (применяются для постоянных магнитов).

те места магнита, вблизи которых обнаруживается наиболее сильное магнитное действие (наибольшая концентрация силы притяжения):

• 1. Северный магнитный полюс ($N$) — полюс, который при свободном вращении магнита на нити или острие поворачивается в сторону географического севера Земли. Традиционно окрашивается в синий цвет.
• 2. Южный магнитный полюс ($S$) — полюс, который указывает в сторону географического юга Земли. Традиционно окрашивается в красный цвет.

одноимённые магнитные полюсы магнитов отталкиваются друг от друга ($N$ отталкивает $N$, $S$ отталкивает $S$), а разноимённые полюсы притягиваются друг к другу ($N$ притягивает $S$):

• 1. Зависимость от расстояния — сила магнитного взаимодействия резко возрастает при сближении полюсов и быстро убывает по мере их удаления друг от друга.

фундаментальное физическое свойство, заключающееся в принципиальной невозможности изолировать один магнитный полюс (получить магнитный монополь):

• 1. Дробление магнита — при разрезании любого магнита на две или более части каждая часть всегда становится самостоятельным магнитом с обоими полюсами — северным и южным.
• 2. Отсутствие магнитных монополей — в природе существуют свободные электрические заряды (электроны, протоны), но одиночных магнитных зарядов не существует.

Постоянными магнитами называют тела, способные длительное время сохранять своё состояние намагниченности и свойство притягивать к себе железные, стальные предметы и изделия из ферромагнитных сплавов (никеля, кобальта).

Постоянные магниты бывают природными (естественными) — минерал магнитный железняк, и искусственными — изделия из специальной стали и сплавов, намагниченные во внешнем магнитном поле.

Магнитными полюсами называют те участки (места) на поверхности магнита, вблизи которых его магнитное действие проявляется сильнее всего (где наблюдается максимальное притяжение железных опилок и других ферромагнитных тел).

Каждый магнит имеет как минимум два полюса: северный магнитный полюс ($N$) и южный магнитный полюс ($S$). В центральной нейтральной зоне магнита магнитное действие практически отсутствует.

Постоянные магниты взаимодействуют между собой по фундаментальному закону:

• Одноимённые полюсы магнитов отталкиваются (северный отталкивает северный: $N \leftrightarrow N$; южный отталкивает южный: $S \leftrightarrow S$);
• Разноимённые полюсы магнитов взаимно притягиваются (северный притягивает южный: $N \to \leftarrow S$).

При этом сила взаимодействия быстро нарастает при уменьшении расстояния между магнитами и падает при их удалении.

Нет, изготовить магнит только с одним полюсом невозможно.

Если распилить или разломить полосовой магнит ровно пополам (по нейтральной линии), мы не получим отдельно изолированный северный и южный полюсы. В месте распила немедленно возникнут новые полюсы, и каждый из образовавшихся осколков превратится в полноценный самостоятельный двухполюсный магнит с северным и южным полюсами. Неделимость полюсов подтверждает, что магнетизм обусловлен микроскопическими замкнутыми молекулярными токами внутри вещества (в природе магнитных зарядов — монополей — не обнаружено).

Магнитное и электростатическое взаимодействия имеют совершенно разную физическую природу, что доказывается серией неопровержимых фактов:

• Отсутствие утечки заряда через проводники: наэлектризованное тело при касании проводником или рукой мгновенно разряжается и теряет способность притягивать предметы. Магнит можно заземлять, мыть в воде, оборачивать металлической фольгой — он сохраняет магнитное притяжение полностью неизменным.
• Неделимость полюсов: положительный и отрицательный электрические заряды можно легко разделить в пространстве (например, зарядив стекло положительно, а шелк отрицательно). Магнитные полюсы разделить невозможно ни при каком дроблении вещества.
• Избирательность притяжения: наэлектризованная палочка притягивает любые лёгкие тела независимо от вещества (бумагу, пылинки, дерево, воду). Магнит избирательно притягивает только ферромагнетики (железо, никель, кобальт), оставаясь совершенно индифферентным к бумаге, пластику, стеклу или меди.
• Действие на воздух и компас: наэлектризованное тело притягивает оба конца нейтральной магнитной стрелки одинаково (через электростатическую индукцию), тогда как магнит строго ориентирует стрелку: один конец отталкивает, а другой притягивает.

Объяснение:

Такое поведение деталей обусловлено тем, что внутри пластиковых граней или вершин треугольных элементов свободно вращаются маленькие цилиндрические или сферические постоянные магниты (либо внутри находятся свободные стальные шарики, а магниты расположены в стержнях).

Когда детали подносят друг к другу любыми сторонами, свободно посаженные внутри магнитики под действием магнитного поля мгновенно самостоятельно разворачиваются навстречу противоположными (разноимёнными) полюсами ($N$ к $S$). В результате между деталями всегда действует устойчивая сила магнитного притяжения, независимо от того, какой гранью ребенок соединяет детали.