О движении магнитного диполя по проводящей поверхности

Аннотация

Экспериментально исследованы движения небольших ниодимовых магнитов по наклонной проводящей неферромагнитной (дюралюминиевой) поверхности. Измерялось время соскальзывания магнита по наклонному желобу при трех его разных наклонах. Установлено, что в случае, когда вектор магнитного момента магнита параллелен поверхности, его скорость при скольжении по поверхности в перпендикулярном вектору магнитного момента направлении в 2 – 3 раза (в зависимости от параметров магнита) больше скорости движения в случае, когда векторы скорости и магнитного момента параллельны. Эти движения удавалось пронаблюдать с помощью направляющей пластинки, установленной на магнитах. Если направляющую пластинку убрать, то движение магнита по плоской поверхности в случае параллельных векторов скорости и магнитного момента неустойчиво – магнит достаточно быстро (на пути в один, два его характерных размеров) самопроизвольно разворачивается так, чтобы эти векторы были взаимно перпендикулярны. При скатывании таблеткообразного цилиндрического магнита, намагниченного вдоль диаметра, когда основание цилиндра скользит по проводящей поверхности, его вращение неравномерно. Относительно быстрое вращение периодически сменяется медленным. При свободном падении в поле тяжести (например, в неферромагнитной проводящей трубке) магниты ориентируются магнитным полем Земли так, что всегда падают своим северным полюсом вниз. Приведены качественные теоретические оценки, объясняющие наблюдаемые эффекты. Объяснение различия в скоростях скольжения магнита при разной его ориентации основывается на предположении о постоянстве скорости изменения магнитной индукции, пересекающей поверхность под магнитом. Объяснение явления неустойчивого движения связано с движением проводника в неоднородном поле. Оценка времени разворота магнита за счет действия механического момента со стороны магнитного поля Земли дает примерно 3 с, что вполне достаточно для совершения разворота. Сравнение экспериментальных результатов с известными теоретическими демонстрирует удовлетворительное согласие.