Магнитное поле. Магнитные линии. Однородное и неоднородное магнитное поле
Магнитное поле. Магнитные линии. Однородное и неоднородное магнитное поле
Магнитное поле, что это? — особый вид материи;
Где существует? — вокруг движущихся электрических зарядов (в том числе вокруг проводника с током)
Как обнаружить? — с помощью магнитной стрелки (или железных опилок) или по его действию на проводник с током.
Опыт Эрстеда:
Магнитная стрелка поворачивается, если по проводнику начинает протекать эл. ток, т.к. вокруг проводника с током образуется магнитное поле.
Взаимодействие двух проводников с током:
Каждый проводник с током имеет вокруг себя собственное магнитное поле, которое с некоторой силой действует на соседний проводник.
В зависимости от направления токов проводники могут притягиваться или отталкиваться друг от друга.
Вспомни прошлый учебный год:
магнитное поле
МАГНИТНЫЕ ЛИНИИ (или иначе линии магнитной индукции)
Магнитные линии, что это?
— это воображаемые линии , вдоль которых располагаются магнитные стрелки, помещенные в магнитное поле. Магнитные линии можно провести через любую точку магнитного поля, они имеют направление и всегда замкнуты.
Вспомни прошлый учебный год:
Магнитное поле прямого проводника с током; магнитные линии.
НЕОДНОРОДНОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
Характеристика неоднородного магнитного поля: магнитные линии искривлены;густота магнитных линий различна;сила, с которой магнитное поле действует на магнитную стрелку, ична в разных точках этого поля по величине и направлению.
Где существует неоднородное магнитное поле?
— вокруг прямого проводника с током;
— вокруг полосового магнита;
— вокруг соленоида (катушки с током).
ОДНОРОДНОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
Характеристика однородного магнитного поля: магнитные линии параллельные прямые;густота магнитных линий везде одинакова; сила, с которой магнитное поле действует на магнитную стрелку, динакова во всех точках этого поля по величине направлению.
Где существует однородное магнитное поле?
— внутри полосового магнита и внутри соленоида , если его длина много больше, чем диаметр.
КНИЖНАЯ ПОЛКА
Бури, которые не видит глаз.
Может ли бритва самозатачиваться?
ИНТЕРЕСНО
Способность железа и его сплавов сильно намагничиваться исчезает при нагревании до высокой температуры. Чистое железо теряет такую способность при нагревании до 767 °С.
___
Мощные магниты, используемые во многих современных товарах, способны влиять на работу электронных стимуляторов сердца и вживленных сердечных устройств у кардиологических пациентов. Обычные железные или ферритовые магниты, которые легко отличить по тускло-серой окраске, обладают небольшой силой и практически не вызывают беспокойств.
Однако недавно появились очень сильные магниты — блестяще-серебристые по цвету и представляющие собой сплав неодима, железа и бора. Создаваемое ими магнитное поле очень сильно, благодаря чему они широко применяются в компьютерных дисках, наушниках и динамиках, а также в игрушках, украшениях и даже одежде.
Однажды на рейде главного города Майорки, появилось французское военное судно «Ля-Ролейн». Состояние его было настолько жалким, что корабль едва дошел своим ходом до причала.. Когда на борт судна взошли французские ученые, в том числе двадцати двухлетний Араго, выяснилось, что корабль был разрушен молнией. Пока комиссия осматривала судно, покачивая головами при виде обгоревших мачт и надстроек, Араго поспешил к компасам и увидел то, что ожидал: стрелки компасов указывали в разные стороны…
___
Через год, копаясь в останках разбившегося вблизи Алжира генуэзского судна, Араго обнаружил, что стрелки компасов ыли размагничены. В кромешной тьме туманной ночи капитан, направив по компасу судно к северу, подальше опасных мест, на самом деле неудержимо гался к тому, чего так старался избежать. Корабль шел к югу, о к скалам, обманутый пораженным молнией магнитным компасом.
В. Карцев. Магнит за три тысячелетия.
Магнитный компас был изобретен в Китае.
Уже 4000 лет тому назад караванщики брали с собой глиняный горшок и «берегли его в пути пуще всех своих дорогих грузов». В нем на поверхности жидкости на деревянном поплавке лежал камень, любящий железо. Он мог поворачиваться и , все время указывал путникам в сторону юга, что при отсутствии Солнца помогало им выходить к колодцам.
И только через тысячу лет намагниченную иглу для компаса стали применять европейцы.
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ
Земля — это большой постоянный магнит.
Южный магнитный полюс, хоть и расположен, по земным меркам, вблизи Северного географического полюса, их, тем не менее, разделяют около 2000 км.
На поверхности Земли имеются территории, где ее собственное магнитное поле сильно искажено магнитным полем железных руд, залегающих на небольшой глубине. Одна из таких территорий – Курская магнитная аномалия, расположенная в Курской области.
___
Магнитная индукция магнитного поля Земли составляет всего около 0,0004Теслы.
___
На магнитное поле Земли оказывает влияние повышенная солнечная активность. Примерно один раз в каждые 11.5 лет она возрастает настолько, что нарушается радиосвязь, ухудшается самочувствие людей и животных, а стрелки компасов начинают непредсказуемо «плясать» из стороны в сторону. В таком случае говорят, что наступает магнитная буря. Обычно она длится от нескольких часов до нескольких суток.
___
Магнитное поле Земли время от времени изменяет свою ориентацию, совершая и вековые колебания (длительностью 5–10 тыс. лет), и полностью переориентируясь, т.е. меняя местами магнитные полюсы (2–3 раза за миллион лет). На это указывают «вмороженное» в осадочные и вулканические породы магнитное поле отдаленных эпох. Поведение геомагнитного поля нельзя назвать хаотичным, оно подчиняется своеобразному «расписанию».
___
Направление и величина геомагнитного поля задаются процессами, происходящими в ядре Земли. Характерное время переполюсовки, определяемое внутренним твердым ядром, составляет от 3 до 5 тыс. лет, а определяемое внешним жидким ядром – около 500 лет. Этими временами и может обьясняться наблюдаемая динамика геомагнитного поля. Компьютерное моделирование с учетом различных внутриземных процессов ьпоказало возможность переполюсовки магнитного поля примерно за 5 тыс. лет.
ФОКУСЫ С МАГНИТАМИ
«Храм очарований, или механический, оптический и физический кабинет г. Гамулецкого де Колла» известного русского иллюзиониста Гамулецкого, просуществовавший до 1842 года, прославился помимо всего прочего тем, что посетители, поднимавшиеся по украшенной канделябрами и устланной коврами лестнице, еще издали могли заметить на верхней площадке лестницы золоченую фигуру ангела, выполненную в натуральный человеческий рост, которая парила в горизонтальном положении над дверью кабинета не будучи подвешена, ни оперта. В том, что фигура не имела никаких подпорок, мог убедиться каждый желающий. Когда посетители вступали на площадку, ангел поднимал руку, подносил ко рту валторну и играл на ней, шевеля пальцами самым естественным образом. Десять лет — говорил Гамулецкий, — я трудился, чтобы найти точку и вес магнита и железа, дабы удержать ангела в воздухе. Помимо трудов немало и средств употребил я на это чудо».
___
В средние века весьма распространенным иллюзионным номером были так называемые «послушные рыбы», изготовлявшиеся из дерева. Они плавали в бассейне и повиновались малейшему мановению руки фокусника, который заставлял их двигаться во всевозможных направлениях. Секрет фокуса был чрезвычайно прост: в рукаве у фокусника был спрятан магнит, а в головы рыб вставлены кусочки железа.
Современным воплощением такой идеи является хорошо известные электрикам электромагнитные муфты, с помощью которых можно вращать устройства, отделенные от двигателя какой-нибудь преградой, например, стеной.
___
В середине 80-х годов 19 века пронеслась молва об ученом слоне, который умел не только складывать и вычитать, но даже умножать, делить и извлекать корни. Делалось это следующим образом. Дрессировщик, например, спрашивал слона: «Сколько будет семью восемь?» Перед слоном стояла доска с цифрами. После вопроса слон брал указку и уверенно показывал цифру 56. Точно так же производилось деление и извлечение квадратного корня. Фокус был достаточно прост: под каждой цифрой на доске был спрятан небольшой электромагнит. Когда слону задавался вопрос, в обмотку магнита, расположенного означающей правильный ответ, подавался ток. Железная указка в хоботе слона сама притягивалась к правильной цифре. Ответ получался автоматически. Несмотря на всю простоту этой дрессировки, секрет фокуса долгое время не могли разгадать, и «ученый слон» пользовался громадным успехом.
Источник: Вл. Карцев «Магнит за три тысячелетия».
___
Самое мощное постоянное поле величиной 35,3 ± 0,3 Тесла было получено в Национальной магнитной лаборатории им. Фрэнсиса Биттера в Массачусетском технологическом институте, США, 26 мая 1988 г. Для его получения использовался гибридный магнит с гольмиевыми полюсами. Под его воздействием усиливалось магнитное поле, создаваемое сердцем и мозгом.
Самое слабое магнитное поле было измерено в экранированном помещении той же лаборатории. Его величина составила 8·10–15 Тесла. Оно использовалось д-ром Дэвидом Коэном для изучения чрезвычайно слабых магнитных полей, создаваемых сердцем и мозгом.
Электромагнитное поле — Класс!ная физика
Магнитное поле — Определение направления линий магнитного поля — Обнаружение магнитного поля по его действию на проводник с током — Магнитная индукция. Магнитный поток — Явление электромагнитной индукции — Электромагнитное поле. Электромагнитные волны
МАГНИТНЫЕ СИЛОВЫЕ ЛИНИИ — это… Что такое МАГНИТНЫЕ СИЛОВЫЕ ЛИНИИ?
- МАГНИТНЫЕ СИЛОВЫЕ ЛИНИИ
МАГНИТНЫЕ СИЛОВЫЕ ЛИНИИ — (линии напряженности) — воображаемые линии, которые проводят для изображения силового магнитного поля, при этом они располагаются таким образом, что касательные к ним в каждой точке пространства совпадают по направлению с вектором напряжённости. Через каждую точку может проходить только одна силовая линия, а их густота (т. е. число силовых линий, проходящих через единичную площадку, перпендикулярную к ним) пропорциональна напряжённости поля на этой площадке. М. с. л. наглядно отражают картину распределения силового магнитного поля в пространстве.
Большая политехническая энциклопедия. — М.: Мир и образование. Рязанцев В. Д.. 2011.
- МАГНИТНЫЕ ПОЛЮСЫ ЗЕМЛИ
- МАГНИТНЫЙ БАРАБАН
Смотреть что такое «МАГНИТНЫЕ СИЛОВЫЕ ЛИНИИ» в других словарях:
МАГНИТНЫЕ СИЛОВЫЕ ЛИНИИ — воображаемые линии, по направлению к рых действуют магнитные силы в магнитном поле. Представление о характере магнитного поля какого либо магнита можно получить, насыпав на картон, положенный на магнит, железные опилки, к рые при этом… … Технический железнодорожный словарь
магнитные силовые линии — Воображаемые замкнутые кривые линии, направление касательных к которым в каждой точке совпадает с направлением вектора индукции магнитного поля в этих точках. [Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и технология неразрушающего контроля.… … Справочник технического переводчика
Силовые линии векторного поля — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей … Википедия
МАГНИТНЫЕ ПОЛЮСЫ — области на поверхности магнита (намагниченного тела), где (см.) магнитного поля наибольшая. Обычно участок поверхности, из которого выходят магнитные силовые (см.) магнитного поля, называется северным (N) или положительным М. п., а участок, в… … Большая политехническая энциклопедия
МАГНИТНЫЕ ЛОВУШКИ — конфигурации магнитного поля, способные длит. время удерживать заряж. ч цы внутри определ. объёма пр ва. М. л. природного происхождения явл. магн. поле Земли; огромное кол во захваченных и удерживаемых им косм. заряж. ч ц высоких энергий (эл нов… … Физическая энциклопедия
МАГНИТНЫЕ ЛОВУШКИ — конфигурации магн. поля, способные длительное время удерживать заряж. частицы или плазму в ограниченном объёме. Естеств. М. л. является, напр., магн. поле Земли, захватившее плазму солнечного ветра и удерживающее её в виде радиац. лоясов Земли.… … Физическая энциклопедия
МАГНИТНЫЕ ПОЛЮСЫ — (Magnetic poles) 1. Точки земной поверхности, где сходятся все изогоны, а наклонение равно 90° (т. е. стрелка стоит вертикально). 2. Магнитные полюсы в магните точки, из которых как бы выходят силовые линии. Эти точки лежат на некотором… … Морской словарь
Магнитные ловушки — конфигурации магнитного поля (См. Магнитное поле), способные длительное время удерживать заряженные частицы внутри определённого объёма пространства. М. л. природного происхождения является магнитное поле Земли; огромное число захваченных … Большая советская энциклопедия
МАГНИТЫ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА — Простейшие проявления магнетизма известны очень давно и знакомы большинству из нас. Однако объяснить эти, казалось бы, простые явления на основе фундаментальных принципов физики удалось лишь сравнительно недавно. Существуют магниты двух разных… … Энциклопедия Кольера
ГОСТ 16110-82: Трансформаторы силовые. Термины и определения — Терминология ГОСТ 16110 82: Трансформаторы силовые. Термины и определения оригинал документа: 8.2. Аварийный режим трансформатора Режим работы, при котором напряжение или ток обмотки, или части обмотки таковы, что при достаточной… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Определение направления линий магнитного поля. Правило буравчика. Правило правой руки
Определение направления линий магнитного поля. Правило буравчика. Правило правой руки
ПРАВИЛО БУРАВЧИКА для прямого проводника с током
— служит для определения направления магнитных линий ( линий магнитной индукции)
вокруг прямого проводника с током.
Если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитного поля тока.
Допустим, проводник с током расположен перпендикулярно плоскости листа:
1. направление эл. тока от нас ( в плоскость листа)
Согласно правилу буравчика, линии магнитного поля будут направлены по часовой стрелке.
или
2. направление эл. тока на нас ( из плоскости листа),
Тогда, согласно правилу буравчика, линии магнитного поля будут направлены против часовой стрелки.
ПРАВИЛО ПРАВОЙ РУКИ для соленоида, т.е. катушки с током
— служит для определения направления магнитных линий (линий магнитной индукции) внутри соленоида.
Если обхватить соленоид ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца были направлены вдоль тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида.
ПОДУМАЙ
1.Как взаимодействуют между собой 2 катушки с током?
2. Как направлены токи в проводах, если силы взаимодействия направлены так, как на рисунке?
3. Два проводника расположены параллельно друг другу. Укажите раправление тока в проводнике СД.
Жду решений на следующем уроке на «5»!
ИНТЕРЕСНО
Известно, что сверхпроводники ( вещества, обладающие при определенных температурах практически нулевым электрическим сопротивлением) могут создавать очень сильные магнитные поля. Были проделаны опыты по демонстрации подобных магнитных полей. После охлаждения керамического сверхпроводника жидким азотом на его поверхность помещали небольшой магнит. Отталкивающая сила магнитного поля сверхпроводника была столь высокой, что магнит поднимался, зависал в воздухе и парил над сверхпроводником до тех пор, пока сверхпроводник, нагреваясь, не терял свои необыкновенные свойства.
Электромагнитное поле — Класс!ная физика
Магнитное поле — Определение направления линий магнитного поля — Обнаружение магнитного поля по его действию на проводник с током — Магнитная индукция. Магнитный поток — Явление электромагнитной индукции — Электромагнитное поле. Электромагнитные волны
определения и понятие линий магнитных индукций
С помощью классического компаса можно практически определить направление силового вектора в любой точке линии магнитной индукции. В этой публикации рассмотрены теоретические знания по заданной теме и рекомендации для решения практических задач.
Определение линий магнитной индукции
Источники магнитного поля
Приведенный выше эксперимент наглядно демонстрирует, как любой человек может определить направление силовых линий магнитного поля Земли. Стрелка прибора покажет направления на южный и северный полюс. Продольная ось этого индикатора будет совпадать с вектором (В).
Электромагнитное поле проводника
Если аналогичный опыт выполнить около проводника с током, по движению стрелки можно определить круговое расположение силовых линий. Они образуют замкнутые кольца, перпендикулярные осевой линии кабеля.
Электромагнитная индукция
Достаточно сильное поле образует индукционная катушка. Практический пример – соленоид реле или запорного устройства. При включении такой узел втягивает внутрь металлический сердечник.
Схематический рисунок поясняет направление втягивающей силы, которая образуется в центральной оси соленоида
Что такое электромагнитная индукция
Это явление сопровождается возникновением поля в определенной среде, тока – в проводящем материале или поляризации отдельных предметов. Электромагнитная индукция зависит от изменения магнитных параметров со временем или соответствующего перемещения функциональных компонентов.
Установлена точная дата данного открытия – 29.08.1831 г. Известен автор – М. Фарадей. Ученый выявил пропорциональную зависимость ЭДС в замкнутом контуре от скорости, с которой изменяется магнитный поток.
Законы Ленца и Фарадея
Закон Фарадея показывает математическое соотношение важнейших параметров этого явления:
E = – dФ/dt,
где:
- Е – ЭДС;
- Ф – поток, образованный проникающим через ограниченный контур вектором магнитной индукции;
- t – время.
В этом выражении «-» перед основной частью обозначает правило, сформулированное Э. Ленцем. Этот российский ученый установил, что ток в рассматриваемом контуре создает направленность поля, противоположную силовой компоненте магнитного потока.
Для практического применения удобнее выразить отмеченные выше закономерности следующим образом:
Е = -N*(dФв/dt).
В этом примере представлена индукционная катушка, помещенная в магнитное (переменное) поле. Дополнительные компоненты:
- N – количество витков соленоида;
- Фв – поток через единичный виток.
В дифференциальном представлении этот закон описывают интегралом по произвольной поверхности от вектора магнитной индукции, который пронизывает область с определенными границами. Подобная форма позволяет учесть только изменения поля. Магнитным потоком называют совокупность линий, которые проходят через определенную площадку. Для упрощения расчетов полагают, что поле является однородным.
Правило правой руки для магнитных и электрических сил
Если проводник перемещается в постоянном магнитном поле, в нем образуется движение заряженных частиц. Для уточнения основных параметров явления не нужны расчеты и эксперименты. Достаточно запомнить простую технологию, изображенную на следующем рисунке.
Правило «правой руки»
При таком расположении постоянного магнита перемещают проводник снизу вверх в сторону, куда указывает поднятый большой палец. Ладонь поворачивают в сторону северного полюса. Четыре сомкнутых пальца покажут направление движения индукционного тока.
Сведения о линиях магнитной индукции
Из приведенных данных понятна силовая природа поля, созданного переменным током или перемещением проводника. Векторное выражение используют для точного выражения воздействий на индикаторный элемент. В начале публикации таким компонентом была стрелка компаса. Далее показана возможность применения проводящей рамки с током.
Линии индукции магнитного поля применяют для наглядного изображения данного явления. Если в любой точке такой кривой нарисовать вектор (В) по касательной, он укажет направление воздействия. Размером в масштабе показывают определенную силу.
Элементарной проверкой геометрических параметров можно установить уникальность каждого вектора. Они, как и линии силового поля, не пересекаются. Ниже представлены способы для уточнения распределения энергетических потоков в проводнике и окружающем пространстве.
Два способа определения направленности силового поля (электрического тока)
Для варианта с прямолинейным проводником правую руку сжимают, как показано на первом рисунке. Большой палец направляют в сторону движения тока. Сжатые пальцы покажут направление силовых линий. Вторая часть картинки демонстрирует определение параметров поля при пропускании тока через кольцевую рамку – «правило буравчика». Вращение этого инструмента аналогично направлению тока.
К сведению. Если соленоид достаточно большой по длине, поле в большей части рабочего объема будет однородным. Допустимо считать, что линии магнитного поля в этом случае расположены параллельно.
Изображение линий магнитной индукции
Чтобы наглядно изучить распределение поля в пространстве, уменьшают размеры измерительных элементов. Для эксперимента подойдут железные опилки, равномерно рассыпанные на поверхности картонного листа или другой электрически нейтральной плоскости.
Линии магнитной индукции – наглядное изображение распределения силового поля
Если поднести с обратной стороны магнит, металлические частицы, как миниатюрные стрелки компаса, распределяться вдоль силовых полос. По расстоянию между ними можно судить об энергетических параметрах поля в определенном месте. Аналогичным образом создают рисунок. Большая густота (около полюсов) свидетельствует об увеличенном значении индукции.
К сведению. Физическим разделением постоянного магнита на части не получится создать отдельные полюса. В этом – принципиальное отличие от электростатических зарядов определенной полярности, которые также создают силовое поле.
Представленные знания применяют для решения разных инженерных задач. В частности, пригодятся простые правила определения направления тока в проводнике и стороны, в которую перемещается сердечник соленоида.
Поезд на магнитной подушке разгоняется до высоких скоростей с минимальными энергетическими потерями
Видео
Магнитная индукция. Линии магнитной индукции
Магнитная индукция. Линии магнитной индукции
«Физика — 11 класс»
Электрическое поле характеризуется напряженностью электрического поля.
Напряженность электрического поля — это величина векторная.
Магнитное поле характеризуется магнитной индукцией.
Магнитная индукция — это векторная величина, она обозначается буквой .
Направление вектора магнитной индукции
За направление вектора магнитной индукци принимается направление, которое показывает северный полюс N магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле.
Это направление совпадает с направлением положительной нормали к замкнутому контуру с током.
Используя рамку с током или магнитную стрелку, можно определить направление вектора магнитной индукции в любой точке поля.
В магнитном поле прямолинейного проводника с током магнитная стрелка в каждой точке устанавливается по касательной к окружности, плоскость которой перпендикулярна проводу, а центр ее лежит на оси провода.
Правило буравчика
Направление вектора магнитной индукции устанавливают с помощью правила буравчика.
Если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика указывает направление вектора магнитной индукции.
Линии магнитной индукции
Магнитное поле можно показать с помощью линий магнитной индукции.
Линиями магнитной индукции называют линии, касательные к которым в любой их точке совпадают с вектором в данной точке поля. Линии вектора магнитной индукции аналогичны линиям вектора напряженности электростатического поля.
Линии магнитной индукции можно сделать видимыми, воспользовавшись железными опилками.
Магнитное поле прямолинейного проводника с током
Для пряого проводника с током линии магнитной индукции являются концентрическими окружностями, лежащими в плоскости, перпендикулярной этому проводнику с током. Центр окружностей находится на оси проводника. Стрелки на линиях указывают, в какую сторону направлен вектор магнитной индукции, касательный к данной линии.
Магнитное поле катушки с током (соленоида)
Если длина соленоида много больше его диаметра, то магнитное поле внутри соленоида можно считать однородным.
Линии магнитной индукции такого поля параллельны и находятся на равных расстояниях друг от друга.
Магнитное поле Земли
Линии магнитной индукции поля Земли подобны линиям магнитной индукции поля соленоида.
Магнитная ось Земли составляет с осью вращения Земли угол 11,5°.
Периодически магнитные полюсы меняют свою полярность.
Вихревое поле
Силовые линии электростатического поля всегда имеют источники: они начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных.
А линии магнитной индукции не имеют ни начала, ни конца, они всегда замкнуты.
Поля с замкнутыми векторными линиями называют вихревыми.
Магнитное поле — вихревое поле.
Магнитное поле не имеет источников.
Магнитных зарядов, подобных электрическим, в природе не существует.
Итак, магнитное поле — это вихревое поле, в каждой его точке вектор магнитной индукции указывает магнитная стрелка, направление вектора магнитной индукции можно определить по правилу буравчика.
Источник: «Физика — 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин
Магнитное поле. Физика, учебник для 11 класса — Класс!ная физика
Магнитное поле и взаимодействие токов — Магнитная индукция. Линии магнитной индукции — Модуль вектора магнитной индукции. Сила Ампера — Электроизмерительные приборы. Громкоговоритель — Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца — Магнитные свойства вещества — Примеры решения задач — Краткие итоги главы
Магнитное поле прямого тока — урок. Физика, 8 класс.
Существование магнитного поля вокруг проводника с электрическим током можно обнаружить различными способами. Один из таких способов заключается в использовании мелких железных опилок.
В магнитном поле опилки — маленькие кусочки железа — намагничиваются и становятся магнитными стрелочками. Ось каждой стрелочки в магнитном поле устанавливается вдоль направления действия сил магнитного поля.
Линии, вдоль которых в магнитном поле располагаются оси маленьких магнитных стрелок, называют магнитными линиями магнитного поля.
С помощью магнитных линий удобно изображать магнитные поля графически. Так как магнитное поле существует во всех точках пространства, окружающего проводник с током, то через любую точку можно провести магнитную линию. Магнитные линии магнитного поля тока представляют собой замкнутые кривые, охватывающие проводник.
Обрати внимание!
Направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки в каждой точке поля, принято за направление магнитной линии магнитного поля.
Цепочки, которые образуют в магнитном поле железные опилки, показывают форму магнитных линий магнитного поля (рис. 1).
Рис. 1
Если прямой проводник пропустить сквозь лист картона, на который насыпан тонкий слой железных опилок, включить ток и опилки слегка встряхнуть, то под действием магнитного поля тока железные опилки расположатся вокруг проводника не беспорядочно, а по концентрическим окружностям (рис. 2).
Рис. 2
На рисунке показано расположение магнитных стрелок вокруг проводника с током, расположенного перпендикулярно плоскости чертежа, ток в нём направлен от нас, что условно обозначено кружком с крестиком. Оси этих стрелок устанавливаются вдоль магнитных линий магнитного поля прямого тока (рис. 3, а).
При изменении направления тока в проводнике на противоположное (к нам), что условно обозначено кружком с точкой, все магнитные стрелки поворачиваются на \(180\)° (рис. 3, б).
Рис. 3
Направление магнитных линий магнитного поля тока связано с направлением тока в проводнике.
Направление линий магнитного поля можно определить с помощью правила правой руки:
если обхватить проводник с током ладонью правой руки так, чтобы отставленный большой палец был сонаправлен с током (рис. 4), то согнутые четыре пальца укажут направление линий магнитного поля.
Рис. 4
Магнитное поле. Магнитные линии. Магнитное поле Земли. Электромагниты
1226. На столе перемешались железные и деревянные опилки. Можно ли их отделить друг от друга?
Можно, при помощи магнита.
1227. В мастерской рассыпались вперемежку железные и латунные мелкие стружки. Как отделить их друг от друга?
Можно, при помощи магнита. Латунь притягивать не будет.
1228. Если к компасу поднести кусок железа, изменится ли при этом направление стрелки?
Изменятся. Стрелка будет примагничиваться к железу.
Стрелка компаса будет взаимодействовать с большими залежами железной руды расположенными на небольшой глубине.1230. К северному полюсу магнитной стрелки поднесли железный предмет, и стрелка отклонилась от железа. Почему?
Стрелка займет такое положение, при котором большая часть силовых линий будет проходить через кусок железа.
1231. Почему корпус компаса никогда не делают из железа?
Чтобы стрелка взаимодействовала только с магнитным полем Земли, а не с корпусом.
1232. Намагнитьте стальную спицу (или лезвие безопасной бритвы). Испытайте вашим компасом, намагнитилась ли спица. Потом сильно накалите ее в пламени в течение 2-3 минут. Дайте остыть и вновь испытайте компасом. О результатах опыта напишите краткий отчет.
При поднесении намагниченной спицы, стрелка компаса будет отклоняться на одном конце и притягиваться на другом. При нагревании спица размагнитится.
1233. Почему при ударе магнит размагничивается?
При ударе может нарушиться положение доменов которые в магните расположены сонаправленно.
1234. Направление силовой линии магнита указано стрелкой (рис. 135). Определите полюса магнита.
Силовая линия выходит из северного полюса магнита и заходит в южный.
1235. Одна из двух совершенно одинаковых по внешнему виду стальных палочек намагничена. Как узнать, какая из этих палочек намагничена, не имея под рукой никаких других предметов, кроме этих палочек?
Нужно одним концом палочки прикоснуться к середине другой. Намагниченная палочка будет притягивать ненамагниченную.
1236. К северному полюсу магнитной стрелки поднесли кусок железа, вследствие чего стрелка отклонилась от куска железа. Как объяснить данное явление?
См. 1221
1237. Можно ли при помощи магнитной стрелки выяснить, намагничен ли стальной стерженек?
Можно. Одноименные полюса (стрелки и стерженька) должны отталкиваться, разноименные – притягиваться.
1238. Можно ли намагнитить стальную полоску так, чтобы оба ее конца имли одинаковые полюса?
Нет. Любой магнит должен иметь два разных полюса.
1239. Существуют ли магниты с одним полюсом?
Нет, не существуют.
1240. Железные опилки, притянувшись к полюсу магнита, образуют гроздья, отталкивающиеся друг от друга. Объясните это явление.
Попадая в магнитное поле, опилки намагничиваются и одноименными полюсами отталкиваются друг от друга.
1241. Тонкие железные пластинки, висящие на нитях рядом, отталкиваются друг от друга, если к ним поднести магнит (рис. 136). Почему?
Попадая в магнитное поле пластинки намагничиваются и одноименными полюсами отталкиваются друг от друга.
1242. В шляпке железного винта, не касаясь его, приблизили южный полюс магнита. Какой полюс появился у заостренного конца винта?
Южный полюс.
1243. Деталь покрыта слоем краски. Можно ли при помощи магнитной стрелки определить, железная она или нет?
Если стрелка будет отклоняться, значит деталь железная.
1244. Намагниченный прут разломали на несколько частей. Какие из полученных кусков окажутся намагниченными сильнее – находившиеся ближе к середине прута или к концам?
Все части прута будут намагничены одинаково.
1245. Большое количество стальных гвоздиков можно намагнитить одним и тем же магнитом. За счет какой энергии происходит намагничиваение этих гвоздиков?
За счет энергии магнитного поля.
1246. Как определить, где север и где юг, пользуясь магнитом?
Если магнит – тоненькая неметаллическая полоска – можно использовать ее как компас.
1247. Какой магнитный полюс находится в Южном полушарии Земли?
Северный.
1248. Почему рельсы, долгое время лежащие в штабелях, оказываются намагниченными?
Рельсы намагничиваются под действием магнитного поля Земли.
1249. Существует ли место на Земле, где стрелка компаса концами показывает на юг?
Северный полюс.
1250. Если на магните не указаны названия полюсов, можно ли определить, какой из полюсов магнита южный, а какой северный? Если да, то как это сделать?
Можно с помощью компаса или магнита с известной полярностью. Одноименные полюса будут отталкиваться, разноименные – притягиваться.
1251. Как расположиться магнитная стрелка в магнитном поле магнита?
Вдоль силовых линий магнитного поля. Своим южным к северному полюсу магнита и наоборот северным к южному.
1252*. Между полюсами магнита поместили железное кольцо (рис. 137). Нарисуйте, как будут направлены силовые магнитные линии.
1253. Оказавшись вблизи сильного магнита, механические часы начинают идти неправильно и иногда только через несколько дней они вновь восстанавливают правильный ход. Как можно объяснить это явление?
1254. Магнитная стрелка расположена под проводом с током. Ток идет с севера на юг. В каком направлении отклонится северный полюс стрелки?
Северный полюс стрелки отклонится в северо-западном направлении.
1255. Провод с током расположен над магнитной стрелкой (рис. 138). В какую сторону отклонится северный конец в момент замыкания ключа в цепи?
Северный конец повернется против часовой стрелки на 90°
1256. Магнитная стрелка расположена под проводом с током (рис. 139). После замыкания ключа в цепи магнитная стрелка отклонилась от начального положения (изображенного на рисунке пунктиром) так, как показано на рисунке. Определите полюсы источника тока.
1257. Провод АВ образует петлю, внутри которой помещена магнитная стрелка (рис. 140). Ток идет так, как показано на рисунке. Будет ли двигаться магнитная стрелка, если да, то куда отклонится северный конец стрелки?
1258. На рисунке 141 по проводу А ток идет от нас, перпендикулярно плоскости рисунка, по проводу В — к нам, перпендикулярно плоскости рисунка. Нарисуйте расположение силовых магнитных линий около проводов А и В.
1259.На рисунке 142 маленькие кружки изображают сечение проводов, а большие круги со стрелками — направление магнитных силовых линий. Определите направление тока в проводниках.
1260. На рисунке 143 изображен проволочный прямоугольник, по которому идет ток в направлении стрелок.
Начертите вокруг каждой из четырех сторон прямоугольника по одной магнитной силовой линии и определите их направление. Если этот проволочный прямоугольник площадью, обращенной к нам, поднести сбоку к северному полюсу стрелки, то как отклонится стрелка?
1261. На рисунке 144 изображены круговые токи. Стрелки показывают направление тока. Определите направление магнитных силовых линий для случаев а и б.
1262. Замкнутый контур с током проявляет свойства постоянного магнита. Какому полюсу соответствует контур с током, изображенный на рисунке 144, а? на рисунке 144, б?
1263. На тонких подводящих проводах подвешен кольцевой проводник с током (рис. 145). Когда к нему поднесли южный магнитный полюс — проводник оттолкнулся. Можно ли на основании этих данных определить направление тока в проводнике?
1264. Две катушки, по которым идет ток, висят рядом на тонких металлических нитях. Катушки притягиваются друг к другу. О чем это говорит?
Ток в катушках идет в разных направлениях.
1265. На рисунке 146 изображен сосуд с серной кислотой. На поверхности плавает пробка, в которую вставлены медная и цинковая пластинки. Пластинки погружены в кислоту. Верхние концы пластинок соединены друг с другом жесткой спиралью. При установлении равновесия будет ли вся система ориентирована в каком-то определенном направлении? Если да, то почему?
В катушке образуется магнитное поле под действием электрического тока. Система повернется своим южным полюсом к северному полюсу Земли, и северным к южному.
1266. На рисунке 147 изображена катушка соленоида. Нарисуйте силовые линии магнитного поля такой катушки.
1267. Если в катушку, по которой идет ток, внести железный сердечник, ее магнитное действие усиливается. Почему?
Железо – ферромагнетик при внесении его в магнитное поле, изменяется ориентация магнитных доменов. Магнитное поле резко усиливается.
1268. На каком конце соленоида будет его северный полюс, если внутрь соленоида вставить железный стержень (рис. 148)?
На конце А
1269. Чем определяется величина магнитного действия электромагнита?
Силой тока в нем, числом витков и величиной сердечника.
1270. На рисунке 149 изображен электромагнит. Нарисуйте полюсы на его концах.
А — южный, В — северный.
1271. Если на совершенно однородный стержень намотать провод так, как изображено на рисунке 150, и пустить ток через обмотку, намагнитится ли железный стержень?
Да, намагнитится.
1272. Два соленоида расположены как показано на рисунке 151. Обращенные друг к другу концы катушек будут притягиваться или отталкиваться?
1273. Поскольку катушка с током является магнитом, она имеет магнитные полюсы. Как можно изменить их полярность?
Изменить направление тока в катушке.
1274. Через электромагнит проходит небольшой ток. Можно ли, не меняя силу тока, усилить электромагнит? Если да, то как это сделать?
Да, можно, увеличить размер сердечника.
1275. Электромагниты бывают различной мощности. На производстве используют электромагниты большой мощности, например, для подъема машин, металлолома и т.д., а в медицинских приборах применяют очень слабые электромагниты. Каким образом достигается такая разница в их мощностях?
Различия можно достичь, пуская ток различной силы в электромагнитах, меняя их размер, число витков в катушках, величину сердечника.
