Вопросы § 34 » ГДЗ (решебник) по физике 7-11 классов

1.Что является источником магнитного поля?

Магнитное поле порождается электрическим током (направленным движением заряженных ча­стиц).

2. Чем создаётся магнитное поле постоянного магнита?

Магнитное поле постоянного магнита созда­ется за счет того, что внутренние кольцевые токи в нем ориентированы одинаково и усиливают друг друга.

3. Что такое магнитные линии? Что принимают за их направление в какой-либо её точке?

Магнитные линии или линии магнитного поля — используемые для наглядности воображае­мые линии — направление которых в каждой точ­ке совпадает с направлением маленькой магнитной стрелки, помещенной в магнитное поле.

4. Как располагаются магнитные стрелки в магнитном поле, линии которого прямолинейны; криволинейны?

В магнитном поле с прямолинейными и кри­волинейными линиями стрелки будут располагать­ся по касательной к магнитным линиям.

5. О чём можно судить по картине линий магнитного поля?

О направлении и величине магнитного поля.

6. Какое магнитное поле — однородное или неоднородное — образуется вокруг полосового магнита; вокруг прямолинейного проводника с током; внутри соленоида, длина которого значительно больше его диаметра?

Неоднородное магнитное поле: вокруг по­лосового магнита и прямолинейного проводника с током. Однородное магнитное поле: внутри соляноида.

7. Что можно сказать о модуле и направлении силы, действующей на магнитную стрелку в разных точках неоднородного магнитного поля; однородного магнитного поля?

Сила, действующая на магнитную стрелку в однородном поле, в разных точках имеет одинако­вый модуль и направление. В неоднородном поле они различны.

8. Чем отличается расположение магнитных линий в неоднородном и однородном магнитных полях?

В однородном поле магнитные линии распо­ложены параллельно друг другу и с одинаковой густотой. В неоднородном магнитном поле их гу­стота и их направления могут отличаются, одна­ко они никогда не пересекаются.

Источники магнитного поля

Издревле человеку были известны вещества, способные притягивать железные предметы. Около древнего греческого города Магнесия подобные минералы встречались в изобилии, эти вещества получили название магниты в честь данного города. Речь идет о постоянных магнитах.

Характеристики магнитного поля

Экспериментально легко понять, что так же как электрические заряды окружены электрическим полем, так в пространстве, окружающем токи и постоянные магниты имеется силовое поле, которое названо магнитным полем.

Присутствие магнитного поля можно обнаружить по его воздействию на постоянный магнит или проводник с током.

Отличительными чертами магнитного поля являются:

1. Магнитные поля оказывают свое воздействие только на движущиеся в нем электрические заряды. Электрическое поле оказывает силовое действие на движущиеся в нем и неподвижные заряды.
2. Характер действия магнитного поля зависит от формы проводника с током, расположения этого проводника в магнитном поле и направления текущего в проводнике тока.
3. Для изучения магнитного поля применяют рамку с током, обладающую малыми размерами в сравнении с расстоянием до источника магнитного поля.

Замечание 1

Рамка с током – это замкнутый плоский контур, по которому течет ток. Ориентацию рамки с током характеризует нормаль к контуру. Положительным направлением нормали считают направление, которое связывает с током правило правого винта.

Определение 1

Силовое поле, которое создают постоянные магниты и постоянные токи, называют постоянным магнитным полем.

Эксперименты Эрстеда

В 1820 году Эрстед доказал, что магнитные поле, помимо магнитов могут создавать электрические токи.

История открытия магнитного поля Эрстедом не лишена интереса. Ученый на лекции проводил эксперименты, которые должны были продемонстрировать нагрев проводников, если сквозь него проходит электрический ток. Студент, присутствовавший на лекции, сказал преподавателю о том, что в то время, когда он замыкает цепь, стрелка компаса, лежащего на столе, отклоняется от положения равновесия. Эрстед с большим вниманием отнесся к этому явлению и детально его изучил. В итоге он понял, что вокруг электрических токов возникает силовое поле, которое в полной мере аналогично полям, которые создают вокруг себя постоянные магниты.

Постоянный электрический ток – источник постоянного магнитного поля

На сегодняшний день достоверно установлено, что источником постоянного магнитного поля служит постоянный электрический ток.

Может возникнуть вопрос, что служит источником магнитного поля у постоянных магнитов, и нет ли противоречия со сказанным выше?

Магнитное поле постоянных магнитов тоже создают токи. Это микроскопические замкнутые молекулярные токи и собственные магнитные моменты микрочастиц.

Магнитное поле стоит исследовать в отдельности от электрического поля, в том случае, если это поле создано постоянными во времени электрическими токами.

Замечание 2

В веществах, магнитное поле внешних электрических токов складывается с магнитными полями, которые создаются молекулярными токами.

Источники переменного магнитного поля

Переменные электрические токи порождают переменные магнитные поля. В этом случае магнитное поле невозможно рассматривать в отдельности от электрического поля. Изменяющиеся электрические токи являются источником переменного магнитного поля. Это поле в свою очередь становится источником переменного электрического поля. Вновь созданное переменное электрическое поле порождает новое переменное магнитное поле. Как результат, мы имеем электромагнитное поле, в котором электрическую и магнитную компоненты невозможно отделить друг от друга, исследование магнитного поля в таком случае становится принципиально невозможным от электрического.

Определение 2

Магнитным полем называют особую разновидность материи, при помощи которой реализуется силовое действие на перемещающиеся электрические заряды, находящиеся в нем, и другие тела имеющие магнитный момент. Магнитное поле – компонент электромагнитного поля.

Количественные и качественные характеристики магнитного поля

Поместим малую рамку с током в магнитное поле. Экспериментально установим, что в этом поле на рамку действует момент силы $M$, который зависит от ряда параметров, и от положения рамки в поле. Наибольшая величина момента силы ( $M_{max}$) связана с магнитным полем, в котором она локализована и от параметров самого контура (силы тока $I$, текущего в нем, его площади ($S$ )):

$M_{max}\sim IS=p_{m}\left( 1 \right)$

где $p_m$ – магнитный момент контура с током. Магнитный момент — это характеристика контура с током и большого числа элементарных частиц, который определяет их поведение в магнитном поле.

Силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции ($\vec{B})$. Магнитную индукцию поля в точке можно определить как отношение наибольшего вращающего момента, который оказывает воздействие на виток с током в магнитном поле, и магнитного момента рассматриваемого витка:

$B=\frac{M_{max}}{p_{m}}\left( 2 \right)$

Направление вектора магнитной индукции такое же, как у вектора магнитного момента ($\vec{p}_{m}$) при устойчивом положении равновесия контура.

Магнитное поле можно изображать при помощи линий магнитной индукции. Касательные к линиям магнитной индукции указывают направление B ⃗. Количество силовых линий поля, которые приходятся на единичную площадь, нормальную к линиям магнитной индукции, равно модулю $\vec{B}$. Линии магнитной индукции замкнуты (без конца и начала).

Магнитные поля являются вихревыми. Это означает, что циркуляция вектора $\vec{B}$ вдоль любой линии магнитной индукции отлична от нуля:

$\oint {B_{l}dl\ne 0\left( 3 \right).} $

Величина магнитной индукции поля при одном и том же токе и прочих равных условиях в разных веществах будет различаться.

Магнитное поле можно описывать при помощи вектора напряженности ($\vec{H}$). Если рассматриваемое вещество является однородным и магнитоизотропным, то

$\vec{B}=\mu \mu_{0}\vec{H}\left( 4 \right)$

где $\mu_{0}$ – магнитная постоянная; $\mu$ – магнитная проницаемость вещества.

Замечание 3

Магнитная проницаемость (μ) показывает, во сколько раз магнитное поле макротоков H увеличивается из-за наличия микротоков вещества.

Аналогии между характеристиками электрического и магнитного полей:

• Аналогом вектора напряженности электрического поля ($\vec{E}$) служит вектор магнитной индукции соответствующего поля ($\vec{B}$).
• Вектору диэлектрического смещения ($\vec{D}$) электрического поля соответствует вектор напряженности магнитного поля ($\vec{H}$).

Что является источником магнитного поля?

Магнитное поле — очень интересное явление. В настоящее время его свойства нашли применение во многих областях. А знаете ли вы, что является источником магнитного поля? Прочитав статью, вы узнаете об этом. Кроме того, мы расскажем о некоторых фактах, связанных с магнетизмом. Для начала обратимся к истории.

Немного истории

Магнетизм и электричество — это отнюдь не два разных явления, как ошибочно считалось долгое время. Их взаимосвязь стала понятной лишь в 1820 г., когда датский ученый Ханс Кристиан Эрстед (1777-1851 гг.) показал, что текущий по проводу электрический ток отклоняет стрелку компаса. Ток всегда создает магнитное поле. При этом не важно, где он протекает — между облаком и землей в виде молнии или в мышце нашего тела.

Еще в древние времена люди пытались выяснить, что является источником магнитного поля. Более того, сделанные открытия применялись на практике. Магнетизм наблюдали и использовали (особенно для целей навигации) за тысячи лет до того, как была выяснена природа электричества, и оно нашло практическое применение. Лишь когда стало известно, что вещество состоит из атомов, было, наконец, установлено, что магнетизм и электричество взаимосвязаны. Где бы ни наблюдался магнетизм, там всегда должен присутствовать и какой-то электрический ток. Однако это открытие было лишь началом новых исследований.

Чем же определяется проявление магнитных свойств материалов в отсутствие какого-либо внешнего источника тока? Движением электронов, создающих электрические токи внутри атомов. Этот тип магнетизма мы и будем здесь рассматривать. Источник вихревого магнитного поля (переменный ток) мы вкратце охарактеризовали.

Магнетит и другие материалы

Свойство притягивать железо и железосодержащие материалы наблюдается в природе у одного интересного минерала. Речь идет о магнетите, одном из химических соединений железа. Вероятно, какая-то его разновидность применялась в первых компасах, изобретенных китайцами. Источником возникновения магнитного поля является не только этот минерал. Некоторым материалам также относительно просто преднамеренно сообщить необходимые свойства. Среди них наиболее известны железо и сталь. И тот, и другой материал легко становится источником магнитного поля.

Постоянные магниты

Вещества, притягивающие железо, образуют особый класс. Их называют постоянными магнитами. Несмотря на название, они способны сохранять необходимые свойства только в течение ограниченного времени. Постоянный магнит в форме бруска демонстрирует силу земного магнетизма. Если он может свободно двигаться, то один его конец всегда поворачивается в направлении Северного полюса Земли, а другой — в направлении Южного. Два конца магнита называются северным и южным полюсами соответственно.

Магниты могут иметь практически любую форму: бруска, подковы, кольца или более сложную. Они используются в электроизмерительных приборах. Полюсы магнитов обозначают так: N (северный) и S (южный). Поговорим о том, как они взаимодействуют.

Притяжение и отталкивание

Разноименные магнитные полюсы притягиваются. Это нам известно еще со школы. Притягивая какой-то другой материал, магнит сначала превращает его в слабый магнит. Одноименные полюсы отталкиваются (хотя это не столь очевидно, как притяжение). Испытывая воздействие магнита, железо и сталь сами становятся магнитами, приобретая противоположную полярность. Именно поэтому они притягиваются к нему. Но если два одинаковых магнита с равными «зарядами» установить близко друг к другу одноименными полюсами, что же произойдет? Наблюдаемая сила отталкивания будет равна силе притяжения, которая действует между двумя разноименными полюсами, установленными на том же расстоянии друг от друга.

Влиянию магнетизма подвержены не только железосодержащие материалы. Однако магнитные явления легче всего наблюдать в чистых металлах. Это, например, железо, никель, кобальт.

Домены

Металлы, которые могут стать источником магнитного поля, состоят из маленьких магнитиков, расположенных случайным образом внутри вещества. Они одинаково ориентированы лишь на малых участках, называемых доменами, которые можно увидеть через электронный микроскоп. В ненамагниченном веществе — поскольку сами домены также ориентированы там в различных направлениях — магнитное поле равно нулю. Следовательно, никакие магнитные свойства в этом случае не наблюдаются. Таким образом, вещество приобретает необходимые свойства лишь при определенных условиях.

Процесс намагничивания состоит в том, что все домены заставляют выстраиваться в одном направлении. Когда они повернуты должным образом, их действия складываются. Вещество в целом становится источником магнитного поля. Если все домены выстроились точно в одном направлении, материал достигает предела своих магнитных способностей. Следует отметить одну важную закономерность. Намагниченность материала в конечном счете зависит от намагниченности доменов. А она, в свою очередь, определяется тем, как расположены внутри доменов отдельные атомы.

Магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли уже давно точно измерено и описано, однако до сих пор его не удалось полностью объяснить. Очень упрощенно его можно представить так, как будто между Северным и Южным географическими полюсами расположен некий простой плоский магнит. Это и вызывает некоторые из наблюдаемых эффектов. Но это не объясняет ни весьма необычных изменений интенсивности и даже направления магнитных силовых линий над земной поверхностью, ни того, почему миллионы лет назад расположение магнитных полюсов было противоположно нынешнему, ни того, почему они, хотя и медленно, постоянно движутся. Таким образом, все несколько сложнее.

Модель магнитного поля Земли

Опишем несколько подробнее ее упрощенный вариант. Представим в центре Земли длинный плоский магнит, который будет источником магнитного поля. Что еще необходимо учесть? Магнитные вещества на поверхности земного шара должны быть расположены так, чтобы их полюс, указывающий на север, повернулся в ту сторону, которую мы называем северной (в действительности к южному полюсу воображаемого магнита), а другой полюс — на юг (северный полюс магнита).

Понимание сложных физических процессов вызывает некоторые трудности. И земной магнетизм, и магнетизм маленьких кусочков железа легче объяснить, предполагая, что магнитные силовые линии (часто именуемые линиями магнитного потока) исходят из северного конца магнита, а входят в южный. Это весьма произвольное представление, применяемое только ради удобства, подобно тому, как используются линии широты и долготы, нарисованные на карте. Однако оно помогает нам понять, каков источник магнитного поля Земли.

Силовые линии простого плоского магнита, проходя от одного полюса к другому и охватывая весь магнит, образуют нечто вроде цилиндра. Силовые линии одинакового направления как бы отталкиваются. Они всегда начинаются в полюсе одного типа и оканчиваются в полюсе другого типа и никогда не пересекаются.

В заключение

Итак, мы раскрыли тему «Источник возникновения магнитного поля». Как вы видите, она достаточно обширна. Мы рассмотрели лишь основные понятия, касающиеся этой темы.

Источником магнитного поля не является — Мегаобучалка

При применении правила левой руки не используется

а) направление тока;

+б) величина тока;

в) направление линий индукций магнитного поля;

г) направление силы.

Катушка замкнута на гальванометр.

А. В катушку вдвигают постоянный магнит.

Б. Катушку надевают на постоянный магнит.

Электрический ток возникает

а) только в случае А; в) только в случае Б;

+б) в обоих случаях; г) ни в одном из перечисленных случаев.

В схеме, состоящей из конденсатора и катушки, происходят свободные электромагнитные колебания. Энергия конденсатора в произвольный момент времени t определяется выражением

+а) ; б) ; в) ; г) LI(t).

5.Какой ток можно подавать на обмотку трансформатора для его нормальной работы?

А. Переменный.

Б. Постоянный.

а) только А; б) только Б; в) А и Б; г) ни А, ни Б.

6.Заряженная частица, движется в однородном магнитном поле. Величина силы Лоренца

F, действующей на частицу не зависит

а) от заряда частицы q;

б) от скорости частицы ;

+в) от массы частицы;

г) от величины вектора магнитной индукции .

7.Сила Лоренца – это сила действующая со стороны … поля на … заряд? Вставьте верные слова.

а) электрического, движущийся;

+б) магнитного, движущийся;

в) магнитного, покоящийся;

г) электромагнитного, покоящийся.

Закон Фарадея

а) ;

+б) ;

в) ;

г) .

9.Плоский виток провода площадью S=2 см² расположен в однородном магнитном поле с индукцией В= 3 мТл угол между вектором В и нормалью к плоскости витка равен =0. Магнитный поток Ф через виток

а) ;

+б) ;

в);

г) .

10.Магнитное поле направлено перпендикулярно плоскости рисунка от нас. Каким будет направление действия силы на проводник с током?

а) 1;

б) 2;

+в) 3;

г) 4.

11.Заряженная частица движется в однородном магнитном поле так, как показано на рисунке. Линии магнитной индукции направлены к наблюдателю. Сила, действующая на положительно заряженную частицу, направлена…

а) Вниз;

б) Вверх;

в) Вправо;

+г) Влево.

12.Контур, в котором изменяется ток, индуцирует ток не только в других, соседних контурах, но и в самом себе. Это явление называется …

а) взаимной индукцией;

б) электромагнитной индукцией;

+в) самоиндукцией;

г) индукцией.

13.На рисунке изображены электрические и магнитные поля с помощью силовых линий. На каких рисунках изображены магнитные поля?

а) На рисунках 1 и 3;

+б) На рисунках 2 и 4;

в) Только на рисунке 1;

г) Только на рисунке 3.

При применении правила левой руки не используется

а) направление тока;

+б) величина тока;

в) направление линий индукций магнитного поля;

г) направление силы.

Траектория заряженной частицы окружность

а) ;

 

 

б) ;

 

+в) ;

 

г) .

Источником магнитного поля не является

а) электрический ток;

б) движущийся электрический заряд;

+ в) покоящийся электрический заряд;

г) постоянный магнит.