Трактат об электричестве и магнетизме. Том 2.
Шрифт:
Если бы значения D и L были одинаковы для всех молекул, то малейшее увеличение X1 сорвало бы весь слой молекул, оси которых имели наклон 0+0, и повернуло бы их в положение с наклоном 0+1 относительно отрицательно о направления OB.
Действительное размагничивание происходит не так мгновенно, но всё же достаточно быстро, чтобы было допустимо считать его некоторым подтверждением данного варианта процесса.
Предположим теперь, что при должном значении обратной силы X1 можно после удаления её получить полностью
Оси молекул при этом уже не будут расположены безразлично к любому направлению, как это имело место в куске железа, никогда не подвергавшегося намагничиванию. Они распределятся по трём группам:
(1). В пределах конуса с половинным углом 1– 0, окружающего положительный полюс, оси молекул сохранят свои первоначальные положения.
(2). То же самое и в пределах конуса с половинным углом 0– 0, окружающего отрицательный полюс.
(3). Оси всех остальных молекул образуют коническую поверхность, окружающую отрицательный полюс, угол наклона их равен 1+0.
При значениях X0, больших D, вторая группа отсутствует. При X1 больше D отсутствует также и первая группа.
Таким образом, состояние этого железа, хотя и кажущегося размагниченным, отличается от состояния куска железа, ни разу не подвергавшегося намагничению.
Чтобы показать это, рассмотрим влияние намагничивающей силы X2, действующей в положительном или отрицательном направлениях. Эффект постоянного намагничивания будет обусловлен прежде всего действием силы на молекулы третьей группы, оси которых составляют углы 1+0 с отрицательной осью.
Если сила X2 действует в отрицательном направлении, она начнёт приводить к эффекту постоянного намагничивания, как только угол 2+0 окажется меньшим, чем 1+0, т.е. как только X2 превысит X1. Если же сила X2 действует в положительном направлении, она вновь начнёт намагничивать железо, как только угол 2– 0 станет меньше угла 1+0, т.е. начиная с 2=1+20, или пока сила X2 всё ещё много меньше, чем X1.
Таким образом, из сделанной нами гипотезы, по-видимому, вытекает следующее.
Если кусок железа был намагничен силой X0, его остаточная намагниченность не может быть увеличена без приложения к нему силы, превышающей X0. Для уменьшения остаточной намагниченности достаточно приложить в противоположном направлении силу, меньшую чем X0.
Если железо полностью размагничено обратной силой X1 оно не может быть намагничено в противоположном направлении без приложения к нему силы, большей чем X1, но для повторного намагничивания железа в первоначальном направлении достаточно положительной силы, меньшей чем X1.
Эти результаты согласуются с тем, что было действительно обнаружено Ритчи 6,
6Phil. Mag., 3, 1833.
7Pogg. Ann., 31, 367, 1834.
8Ann. de Chimie et de Physique, 16, p. 436 and 448, 1846.
9Phil. Trans., 1856, p. 287.
Очень полные данные для отношения намагниченности железа и стали к магнитным силам и механическим напряжениям содержатся в книге Видемана «Гальваника». Подробно сравнивая эффекты намагничивания и кручения, он показал, что идеи упругости и пластичности, заимствованные нами из опытов с упругими (временно возникающими) и неупругими (постоянными) скручиваниями проволок, могут быть приложены с равной приемлемостью к индуцированной (временно возникающей) и постоянной намагниченностям железа и стали.
447. Маттьюччи 10 обнаружил, что растяжение стержня из твёрдого железа, производимое во время действия намагничивающей силы, увеличивает индуцированную намагниченность стержня, что было подтверждено Вертхаймом. В случае стержней из мягкого железа магнетизм при растяжении уменьшается.
10Ann. de Chimie et de Physique, 53, p. 385, 1858.
Постоянный магнетизм железного стержня увеличивается при его растяжении и уменьшается при сжатии.
В частности, если кусок железа, первоначально намагниченный в одном направлении, затем растягивается в другом, то направление намагниченности в нём стремится сблизиться с направлением растяжения. Если его сжимать, то направление намагниченности стремится стать нормальным относительно направления сжатия.
Это объясняет результаты эксперимента Видемана. По вертикальной проволоке пропускался ток сверху вниз. Если во время прохождения тока или после того, как он прекратился, проволоку скрутить в направлении правого винта, нижний: конец становится северным полюсом.
Рис. 11
Здесь ток, текущий вниз, намагничивает каждую часть проволоки в тангенциальном направлении, как это показано на рис. 11 буквами NS.
Рис. 12
Скручивание проволоки по правому винту приводит к тому, что участок ABCD оказывается растянутым по диагонали AC и сжатым по диагонали BD (см. рис. 12). Поэтому направление намагниченности стремится приблизиться к AC и удалиться от BD, в результате чего нижний конец становится северным полюсом, а верхний - южным.
Влияние намагниченности на размеры магнита
448. В 1842 г. Джоуль обнаружил 11, что железный стержень удлиняется, когда он становится магнитным из-за электрического тока, протекающего в окружающей его катушке. Впоследствии, помещая стержень в стеклянную трубку с водой, он показал 12, что объём железа при намагничивании не увеличивается, и сделал вывод, что поперечные размеры сокращаются.
11Sturgeon’s Annals of Electricity, vol. VIII, p. 219.