環(huán)形磁鐵有磁極嗎

作者簡介鐘俊敏，江西省特級教師，在報刊上發(fā)表文章多篇，其中7篇獲省級一等獎，1篇獲國家級二等獎，主持的國家級課題已取得階段性成果．

一、 提出問題

我們知道，條形磁鐵和蹄形磁鐵各有兩個磁極（N極和S極）.那么，環(huán)形磁鐵有磁極嗎？若有，磁極是如何分布的呢？

二、 猜想與假設

蹄形磁鐵是由條形磁鐵彎折而成的，按照安培的分子環(huán)流學說，由磁分子定向排列形成磁極（如圖1）.組成環(huán)形磁鐵的材料和條形磁鐵相同，磁分子應該也可以定向排列形成磁極.猜想環(huán)形磁鐵的磁極分布情況可能是：

①磁極呈橫向分布，如圖2甲所示；

②磁極呈軸向分布，如圖2乙所示；

③磁極呈徑向分布，如圖2丙所示.

三、 設計方案，進行實驗

我們廣泛收集環(huán)形磁鐵，做了大量的實驗．

1. 指向性實驗.

如下頁圖3所示，將環(huán)形磁鐵用細線懸掛起來，觀察到圖3甲沒有指向性，圖3乙有指一定的向性，但沒有條形磁鐵那樣明顯，難以穩(wěn)定地指南北.因此不能斷定有無磁極及磁極分布，必須進一步實驗.

2. 鐵屑實驗.

將環(huán)形磁鐵（如圖4甲）放入鐵屑中，再輕輕地抖動磁鐵，看到如圖4乙、丙所示的現(xiàn)象.

由圖4乙、丙中鐵屑的分布情況看，環(huán)形磁鐵是有磁極的．由于磁鐵厚度不夠，還難以斷定磁極是呈軸向分布還是呈徑向分布．但可以排除磁極呈橫向分布的可能性，即猜想①錯誤．

3. 相互作用實驗.

（1）將兩個環(huán)行磁鐵用細繩拴住，水平相互靠近，發(fā)現(xiàn)它們只相互排斥，不相互吸引，如圖5所示.如果磁極呈徑向分布，一定會出現(xiàn)相互吸引的現(xiàn)象.由此可以排除磁極呈徑向分布的可能，即猜想③錯誤.

（2）在一個玻璃管上套上三個環(huán)形磁鐵，發(fā)現(xiàn)它們既可以互相吸引，也可以互相排斥（看到了磁懸浮現(xiàn)象），如圖6所示.此實驗可證實環(huán)形磁鐵的磁極呈軸向分布，即猜想②正確.

4. 南、北極的確定.

因環(huán)形磁鐵的高度（厚度）一般較小，指向性實驗現(xiàn)象不明顯，難以斷定其南、北極.故用如圖7所示的磁場對小磁針的作用，和如圖8所示的磁場對通電直導線的作用，能確定環(huán)形磁鐵的南、北極.

四、 結論

由以上實驗可以確定，環(huán)形磁鐵和條形磁鐵一樣，有N、S兩個磁極，它們是沿圓環(huán)的軸向分布的.

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”