Две иглы, подвешенные на нитях, отталкиваются, если к ним поднести полюс магнита. Почему?

Для понимания процесса, описанного в задаче, необходимо рассмотреть несколько ключевых физических явлений: магнетизм, взаимодействие магнитного поля с материальными объектами, а также свойства железа и стали, из которых обычно изготавливают иглы.

1. Магнитное поле.
Магнитное поле — это особый вид силового поля, которое возникает вокруг магнитов, проводников с электрическим током, а также вокруг движущихся заряженных частиц. Оно характеризуется наличием магнитных силовых линий, которые выходят из северного полюса магнита и входят в южный. Магнитное поле может взаимодействовать с веществами, которые имеют магнитные свойства, например, железо, никель, кобальт и их сплавы.

2. Магнитные свойства материалов.
Материалы условно делят на три группы по их реакции на внешнее магнитное поле:
− Ферромагнетики: материалы, которые сильно притягиваются магнитом (например, железо, сталь, кобальт).
− Парамагнетики: материалы, которые слабо притягиваются магнитом (например, алюминий, платина).
− Диамагнетики: материалы, которые слабо отталкиваются магнитным полем (например, медь, серебро).

Иглы, как правило, изготовлены из стали (сплава железа), являющегося ферромагнетиком. Это объясняет их способность взаимодействовать с магнитным полем.

3. Магнетизация игл.
Когда иглы оказываются в зоне действия магнитного поля, они подвергаются процессу намагничивания. Внутри материала начинают упорядочиваться магнитные домены — микроскопические области, где магнитные моменты атомов ориентированы одинаково. В результате иглы становятся временными магнитами, то есть приобретают собственное магнитное поле.

4. Принципы взаимодействия магнитов.
Магниты и намагниченные тела взаимодействуют по принципу притяжения и отталкивания:
− Разноимённые полюсы (северный и южный) притягиваются.
− Одинаковые полюсы (например, два северных или два южных) отталкиваются.

Таким образом, когда полюс магнита подносится к одной из игл, она намагничивается. Если поднести магнит к двум иглам одновременно, обе иглы становятся временными магнитами. В зависимости от ориентации магнитной поляризации (какая часть игл становится северным полюсом, а какая — южным), иглы либо притягиваются, либо отталкиваются.

5. Отталкивание игл.
Процесс отталкивания происходит, если магнитное поле магнита и намагниченных игл приводит к тому, что их одинаковые полюсы оказываются обращены друг к другу. Например, если обе иглы намагничиваются так, что их концы, обращённые друг к другу, становятся северными полюсами, они начнут отталкиваться. Это происходит из−за действия закона взаимодействия одноимённых магнитных полюсов.

6. Дополнительные факторы.
Важным аспектом здесь является то, что иглы свободно подвешены на нитях, что позволяет им двигаться под действием отталкивающей силы. Если бы иглы были закреплены, их движение было бы ограничено, и эффект отталкивания мог бы быть менее заметным.

В итоге, ключевая причина отталкивания игл заключается в их способности намагничиваться под воздействием внешнего магнитного поля и формировать одноимённые магнитные полюсы, которые взаимно отталкиваются.