(一)经典实验——磁场之间的相互作用力
实验人:卢山 实验助手:赤壁一中实验班高二(4)班 卢婷
目的:观察磁场之间相互作用力的影响。
器材:1.按图安装,摆放实验器材。(如下图)
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结论:具有变化磁场的磁铁在转动时,具有固定磁场(不变磁场)的圆磁珠发生相对运动,即圆磁珠自转并绕转动磁铁公转,自转和公转的方向都与转动磁铁的方向一致。
(二)行星自转和公转产生的原因
在太阳系八大行星之中,除了金星没有测出固有磁场以外,其余七大行星都有固有磁场。先来了解一下八大行星的磁场:美国的“水手10号”曾3次探测了水星的磁场,分别是1974年的3月29日和9月21日,以及1975年3月16日,水星赤道上的磁场约0.004高斯,两极处略微强些,约0.007高斯,水星的偶极磁场与地球的很相似,极性也相同。到现在已有多艘空间探测器探测了金星的磁场,包括“水手2号”、“水手5号”、“水手10号”、“先驱者金星1号”等。但都没有找到金星存在固有磁场的证据。地球磁南极的磁场强度为0.68高斯,磁北极的磁场强度为0.61高斯,磁赤道的磁场强度约为0.29~0.40高斯,具有偶极磁场。“水手4号”、“火星2号”、“火星3号”和“火星5号”先后探测了火星的磁性。火星存在微弱的固有磁场,极性同地球极性相反,在火星的磁赤道上磁场强度为0.0006高斯。“先锋10号”和11号宇宙飞船在1974年飞经木星时,对木星的磁场进行了测量。木星存在偶极磁场,在磁赤道面上磁场强度约为4.1高斯,磁极区的磁场强度约为8高斯,磁场的极性和地球磁场的极性相反。“先锋11号”飞经土星时,发现土星存在偶极磁场,磁性与地球磁场的磁性相反,赤道上磁场强度为0.21高斯。“旅行者2号”于1986年第一次探测了天王星的磁场,发现与木星、土星、地球一样存在较强的偶极磁场,磁场的磁性与地球磁场的磁性相反。其磁轴偏离自转轴,交角达55º之多,磁赤道处的磁场强度约为0.23高斯。1989年8月,“旅行者2号”飞近海王星探测磁场,发现海王星磁场竟与天王星磁场的磁性类似,磁场中心偏离行星中心,磁场强度为1高斯。
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通过以上经典实验证明,行星自转和公转产生的原因是由于太阳自转引起的,太阳在自转时具有变化的磁场,行星在自转时具有固有的不变磁场(金星除外),并且自转和公转的方向与太阳自转的方向一致。
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那么为什么金星的自转与太阳的自转相反呢?金星形成之初肯定是存在固有磁场的,是与太阳自转方向一致的,后来由于环境的恶化,加之金星上的火山经常爆发,不断形成现在恶劣的高温环境,致使其表面温度近500度,使固有磁场消磁了,而只存在行星际磁场了。在磁场“冻结”的情况下,太阳风的粒子带着磁力线跑,于是太阳磁场便弥漫于整个太阳系空间。因为太阳在自转,太阳风所携带的磁力线就不是直线,而是螺旋线。此外,日面上有整体磁场,相邻的极性是相反的。这些因素同时起作用,形成行星际磁场的扇形结构。它和太阳整体磁场密切相关,它们的极性几乎完全一致。太阳整体磁场的极性一旦转换,行星际磁场的极性立即跟着转换。金星随着固有磁场的消失慢慢停止转动,由于外层包围着行星际磁场,转动方向被磁场的排斥力而改为了相反的方向了。