·阅读· 寻找磁单极子

在电现象里有电荷，而且正、负电荷可以单独存在。在磁现象里却没有发现磁荷，南北极也不能单独存在。一块磁体，无论把它分得多么小，总是有南极和北极。

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1931 年，英国物理学家狄拉克从理论上预言存在着只有一个磁极的粒子——磁单极子。根据磁单极子的理论，电和磁之间的相似将更加完美。理论的动人前景，吸引了一批物理学家，用各种方法，在岩石中，在宇宙射线(即从宇宙空间飞来的粒子)中，在加速器实验中，去寻找磁单极子。但是到现在还没有找到。人们推测，磁单极子可能是在宇宙形成初期产生的，残存下来的为数较少，而且分散在广漠的宇宙之中，要找到它不是很容易的。

美国的一位物理学家卡布莱拉用实验寻找磁单极子，实验根据的原理就是电磁感应现象。仪器的王要部分是由超导体做成的线圈。设想有一个磁单极子穿过超导线圈(图 4—22)，穿过超导线圈的磁通量将发生改变，而且引起的感应电动势的方向不变，于是在超导线圈中将引起感应电流。超导体的电阻为零，这个电流将长期维持下去而不减弱。1982 年 2 月，这位物理学家发现在超导线圈中出现了稳定的电流，认定这是磁单极子穿过了超导线圈。不过以后没有重复观察到那次实验中观察到的现象，所以这一事例还不能确证磁单极子的存在。

目前，寻找磁单极子的实验还在进行中。如果磁单极子确实存在，现在的电磁理论就要做重大的修改，对整个物理学基础理论的发展将产生重大的影响。

■ 图 4—22

把一个条形磁铁从闭合螺线管的一端插入，由另一端抽出，在整个过程中，螺线管里产生的感应电流的方向是否改变？一个磁单极子(比如是 N 极)穿过螺线管时，感应电流的方向是否改变，说明理由。

练习三

在图 4－10 中，当线圈远离通电导线而去时，线圈中感应电流的方

向如何？

如图 4－23 所示，导线 AB 和 CD 互相平行。试确定在闭合和断开开关 S
时导线 CD 中感应电流的方向。

■ 图 4—23

在图 4－24 中 CDEF 是金属框。当导体 AB
向右移动时，试应用楞次定律确定 ABCD 和 ABFE 两个电路中感应电流的方向。我们能不能用这两个电路中的任意一个来判定导体 AB 中感应电流的方向？

■ 图 4—24

在图 4－25 中，线圈 M 和线圈 P 绕在同一铁芯上。a.当合上开关 S
的一瞬时，线圈 P 里有没有感应电流？

b.当线圈 M 里有恒定电流通过时，线圈 P 里有没有感应电流？ C.当断开开关 S 的一瞬时，线圈 P 里有没有感应电流？

d.在上面三种情况里，如果线圈 P 里有感应电流，指出线圈 P 的哪一端是 N 极。

■ 图 4—25

图 4－26 中的 A 和 B 都是很轻的铝环，环 A 是闭合的，环 B
是断开的。用磁铁的任一极来接近 A 环，会产生什么现象？把磁铁从 A 环移开，会产生什么现象？磁极移近或远离 B 环时，又会产生什么现象？解释所发生的现象。

■ 图 4—26

如图 4－27 所示，让线圈 A
自由落下，并通过一段有匀强磁场的空间。试定性地讨论线圈运动的加速度变化情况。(不考虑空气阻力)

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