冰箱貼的秘密

你發(fā)現(xiàn)了嗎？

為何它總是一面粘得牢，

一面使不上勁？

這種單向的磁鐵

是怎么做出來的？

今天帶你揭開玄機，

教你打造強力“單向磁鐵”！

實驗器材

方形磁鐵（8個）、記號筆、彈簧測力計、鐵尺、膠水、塑料板、所標杯

實驗步驟

將八塊方形磁鐵吸附成一列，用記號筆在每一塊上統(tǒng)一畫好方向箭頭，以標示磁感線方向。（無需區(qū)分磁鐵南北極，畫反了也沒關系）

將磁鐵按下圖特定方向排列：

此結(jié)構(gòu)以四塊磁鐵為一個周期性序列，是一種海爾貝克陣列，冰箱貼單向磁性的秘密就在其中。操作時請務必小心，因磁鐵間作用力復雜，極易相互吸引導致排列失敗?。ㄐ【幰彩×藷o數(shù)次 T_T）

第三步：

將排列好的磁鐵陣列用膠水牢固地粘貼在塑料板上，以保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

第四步：

將鐵尺下端吸附在磁鐵陣列的一側(cè)，并用彈簧測力計勾住鐵尺上端，準備測量陣列兩側(cè)的吸引力大小。

第五步：

緩慢拉動塑料板，同時讀取測力計示數(shù)。可觀察到，該陣列一側(cè)（左圖）的磁吸力遠遠大于另一側(cè)（右圖），差值可達數(shù)倍！

原理解說

如果你發(fā)現(xiàn)家里的冰箱貼是這種單面磁體（也有一些冰箱貼是普通的雙面磁體），那大概率它就是使用了海爾貝克陣列結(jié)構(gòu)。如果家里恰好有兩個單面磁體冰箱貼，可以嘗試把兩個冰箱貼有磁性的一面吸在一起，緩慢平行搓開——你會感受到一會是吸引力一會是排斥力，這也側(cè)面說明冰箱貼里磁體是按照某種周期性陣列排列的。

海爾貝克陣列可以把磁感線都盡量集中到一側(cè)，以實現(xiàn)用最少量的磁體產(chǎn)生最強的磁場。從下面這張磁場分布圖可以看出，陣列上方的磁感線密集，磁場很強；陣列下方的磁感線稀疏，磁場很弱。

海爾貝克陣列磁感線分布 | 圖源：wzmagnetics.com

生活中的冰箱貼通常使用價格低廉但磁力弱的橡膠磁鐵制作，通過海爾貝克陣列增強磁性后，卻可以牢牢吸附在冰箱上。

其實單面磁體并不稀奇，常見的馬蹄形磁鐵就是“單面”的。為了便于理解這種單面磁性的成因，我們可以根據(jù)磁感線的方向把我們實驗中制作的海爾貝克磁鐵陣列等效為一系列馬蹄形磁鐵：

這樣就可以很直觀地根據(jù)磁鐵排列看出為什么一側(cè)磁場強，一側(cè)磁場弱。同學們在復刻實驗時，也不妨先在理論上判斷一下哪邊磁場更強，然后再用實驗檢驗一下自己的判斷哦~

海爾貝克陣列可以加強單邊磁場，工業(yè)應用十分廣泛。除了冰箱磁貼，它還經(jīng)常被應用于無刷直流電機、粒子加速器、自由電子激光器、磁懸浮列車的軌道等各種場景。

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編輯：余蔭鎧 & 王驍天