大家一定都聽過這樣一個諺語:

一個和尚挑水喫

兩個和尚抬水喫

三個和尚沒水喫

這說明責任與分工真的很重要!

如果磁鐵也懂得這個道理的話

幾個磁鐵排列起來

是不是可以獲得更強的磁力呢?

實驗器材

所標杯、繩子、透明塑料袋、小磁針、5個方形磁鐵、長方體盒子、膠槍、鋼珠

實驗過程

首先用小磁針判斷磁鐵的磁力方向

並在每一小塊上做好標記

用膠槍在長方體盒子上粘上一小段繩子

當做掛鉤與塑料袋連接起來

先試試第一種排列方式

將排列好的磁鐵條放入盒子內

利用磁鐵的磁性將裝置固定在鐵板上

慢慢的向塑料袋中放入鋼珠

發現第一種排列方式最多能放14個鋼珠

換一種排列方式

採取與上述相同的方法

發現可以放入的鋼珠大大增加

最多可以放112個!

也可以試試這種排列的另一側

則只可以放9個鋼珠

用下面這種排列方式時

則可以放41個

原理解說

不同磁體以不同方式排列起來,各自的磁場經過疊加,其磁場強度的空間分佈會有不同。這件事很容易理解,即使是單個磁體,其周圍磁場的強度大小也不是均勻分佈的。

這次實驗,我們把磁體按照不同的順序縱向、橫向交替排列,下面可以懸掛不同數目的鋼珠,這說明小磁體上方的磁場強度是不同的。其中有一些排列順序使得小磁鐵某個方向的磁場強度得到了加強。這種特殊結構稱爲海爾貝克陣列,各個磁體的磁化方向按照陣列依次旋轉某個角度,可以用最少量的磁體產生最強的磁場。周圍的磁力線在小磁鐵的上方聚集,達到最強;而下方的磁力線卻非常稀疏,在空間中近似正弦分佈。

海爾貝克陣列

海爾貝克陣列磁力線分佈

(圖源AZLoop Final Design Package)

海爾貝克陣列有不止一種,可以按照不同的需求設計不同的種類。將直線型海爾貝克陣列首尾相接,就可以得到環形海爾貝克陣列。製造海爾貝克陣列,可以像我們一樣把小磁鐵按照不同的排列順序粘起來,也可以先把各個分段磁體粘起來,再一起充磁。

環形海爾貝克陣列

海爾貝克陣列可以加強單邊磁場,在生活中有着廣泛的應用。比如磁懸浮列車中應用到的電動懸浮原理,可以通過加強的單邊磁場提高懸浮時的浮阻比,減小能量損失,同時減小對乘客的輻射。生活中的冰箱貼多應用價格低廉但磁力弱的釹鐵硼材料,通過海爾貝克陣列,使其可以牢牢吸附。

上期回顧

NO.235 小怪獸:被奧特曼的激光瞄準,我還有救嗎? | 正經玩

01.Jenny的實驗分享如下:

02.夏目漱石的實驗分享如下:

03.我的世界666的實驗分享如下:

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