球形磁鐵的磁極
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我們知道,條形磁鐵的磁極實在兩端,馬蹄形磁鐵的磁極也在兩端。但是球形磁鐵呢?如果說一個是在球心,一個在表面某部位或是球面,顯然是不成立的,因為這樣的話,球形磁鐵周圍就不存在磁場了。而如果說是球面上相對的任意兩點,那麼顯然可以有無數個磁極,這也是不可能的。
事實上,自然界球形磁鐵的磁極通常都是在某一直徑的兩端,比如地球的NS極。當然也可能存在著稍微的偏差,但大體上不會差太多。而至於人造的球形磁鐵,它的磁極與製造時的磁化方向有關。人造磁鐵的材料有很多種,但不論是哪種材料,都是在做成一定形狀之後,再對其進行充磁,所以,它的磁極位置是由充磁方法決定的。磁化方向確定後,磁極就在該方向球體直徑的兩端了。
地球磁場
我們還可以通過一個理想實驗來考慮這件事兒。如果將一塊條形磁鐵用一條從N指向S的直線對稱地左右分開,然後在左邊削下很小的一塊,同時在右邊對稱的地方,也削下很小的一塊。那麼剩餘的大塊的N和S兩極,還是保持著原始朝向。重複做這個削磁鐵的動作,直到把這塊磁鐵削成球形。這時,這塊磁鐵必然還保留著N極和S極的原始朝向。也就是說,球形磁鐵的磁極應該跟地球的磁場一樣,在效果上,等同於一個長條磁鐵。磁力線從N極發出,在外部空間形成一個弧線,指向S極。而在磁鐵內部,磁力線則是從S極指向N極。
球形磁鐵的磁場
根據類似的道理,空心的球體磁鐵外部磁場和實心球一樣,磁極分布在對立的兩極。在內部空間,也是一個兩極對立的磁場,事兒就是這麼個事兒,不信你買個球鐵磁鐵看一下就知道了。