III. Основы электродинамики
Уже в VI в. до н.э. в Китае было известно, что некоторые руды обладают способностью притягиваться друг к другу и притягивать железные предметы. Куски таких руд были найдены возле города Магнесии в Малой Азии, поэтому они получили название магнитов.
Посредством чего взаимодействуют магнит и железные предметы? Вспомним, почему притягиваются наэлектризованные тела? Потому что около электрического заряда образуется своеобразная форма материи — электрическое поле. Вокруг магнита существует подобная форма материи, но имеет другую природу происхождения (ведь руда электрически нейтральна), ее называют магнитным полем.
Для изучения магнитного поля используют прямой или подковообразный магниты. Определенные места магнита обладают наибольшим притягивающим действием, их называют полюсами (северный и южный). Разноименные магнитные полюса притягиваются, а одноименные — отталкиваются.
Для силовой характеристики магнитного поля используют вектор индукции магнитного поля B. Магнитное поле графически изображают при помощи силовых линий (линии магнитной индукции). Линии являются замкнутыми, не имеют ни начала, ни конца. Место, из которого выходят магнитные линии — северный полюс (North), входят магнитные линии в южный полюс (South).
Магнитное поле можно сделать «видимым» с помощью железных опилок.
Магнитное поле проводника с током
А теперь о том, что обнаружили Ханс Кристиан Эрстед и Андре Мари Ампер в 1820 г. Оказывается, магнитное поле существует не только вокруг магнита, но и любого проводника с током. Любой провод, например, шнур от лампы, по которому протекает электрический ток, является магнитом! Провод с током взаимодействует с магнитом (попробуйте поднести к нему компас), два провода с током взаимодействуют друг с другом.
Силовые линии магнитного поля прямого тока — это окружности вокруг проводника.
Направление вектора магнитной индукции
Направление магнитного поля в данной точке можно определить как направление, которое указывает северный полюс стрелки компаса, помещенного в эту точку.
Направление линий магнитной индукции зависит от направления тока в проводнике.
Определяется направление вектора индукции по правилу буравчика или правилу правой руки.
Вектор магнитной индукции
Это векторная величина, характеризующая силовое действие поля.
Индукция магнитного поля бесконечного прямолинейного проводника с током на расстоянии r от него:
Индукция магнитного поля в центре тонкого кругового витка радиуса r:
Индукция магнитного поля соленоида (катушка, витки которой последовательно обходятся током в одном направлении):
Принцип суперпозиции
Если магнитное поле в данной точке пространства создается несколькими источниками поля, то магнитная индукция — векторная сумма индукций каждого из полей в отдельности
Сравнительная таблица магнитного и электрического полей
Магнитное поле Земли
Земля является не только большим отрицательным зарядом и источником электрического поля, но в то же время магнитное поле нашей планеты подобно полю прямого магнита гигантских размеров.
Географический юг находится недалеко от магнитного севера, а географический север приближен к магнитному югу. Если компас разместить в магнитном поле Земли, то его северная стрелка ориентируется вдоль линий магнитной индукции в направлении южного магнитного полюса, то есть укажет нам, где располагается географический север.
Характерные элементы земного магнетизма весьма медленно изменяются с течением времени — вековые изменения. Однако время от времени происходят магнитные бури, когда в течение нескольких часов магнитное поле Земли сильно искажается, а затем постепенно возвращается к прежним значениям. Такое резкое изменение влияет на самочувствие людей.
Магнитное поле Земли является «щитом», прикрывающего нашу планету от частиц, проникающих из космоса («солнечного ветра»). Вблизи магнитных полюсов потоки частиц подходят гораздо ближе к поверхности Земли. При мощных солнечных вспышках магнитосфера деформируется, и эти частицы могут переходить в верхние слои атмосферы, где сталкиваются с молекулами газа, образуются полярные сияния.
Внутренняя структура магнита
Применение магнитного поля
Частицы диоксида железа на магнитной пленке хорошо намагничиваются в процессе записи.
Поезда на магнитной подушке скользят над поверхностью совершенно без трения. Поезд способен развивать скорость до 650 км/ч.
Работа головного мозга, пульсация сердца сопровождается электрическими импульсами. При этом в органах возникает слабое магнитное поле.
Тесты по теме «Магнитное поле»
Использование тестов на уроках дает возможность осуществлять реальную индивидуализацию и дифференциацию обучения; вносить своевременную коррекционную работу в процесс преподавания; достоверно оценивать и управлять качеством обучения. Предлагаемые тесты по теме “Магнитное поле” содержат по 10 заданий.
Тест №1
1. Магнит создает вокруг себя магнитное поле. Где будет проявляться действие этого поля наиболее сильно?
А. Около полюсов магнита.
Б. В центре магнита.
В.Действие магнитного поля проявляется равномерно в каждой точке магнита.
2. Можно ли пользоваться компасом на Луне для ориентирования на местности?
А. Нельзя.
Б. Можно.
В. Можно, но только на равнинах.
3. При каком условии магнитное поле появляется вокруг проводника?
А. Когда в проводнике возникает электрический ток.
Б. Когда проводник складывают вдвое.
В. Когда проводник нагревают.
4. На рисунке показано расположение магнитной стрелки. Как в точке А направлен вектор магнитной индукции?
А. Вверх.
Б. Вниз.
В. Направо.
Г. Налево.
5. Укажите фундаментальное свойство магнитного поля?
А. Его силовые линии всегда имеют источники: они начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных.
Б. Магнитное поле не имеет источников. Магнитных зарядов в природе нет.
В. Его силовые линии всегда имеют источники: они начинаются на отрицательных зарядах и оканчиваются на положительных.
6.Выберите рисунок, где изображено магнитное поле.
Верный ответ: рис.2
7. По проволочному кольцу протекает ток. Укажите направление вектора магнитной индукции.
А. Вниз.
Б. Вверх.
В. Направо.
8. Как ведут себя катушки с сердечниками, изображенные на рисунке.
А. Не взаимодействуют.
Б. Поворачиваются.
В. Отталкиваются.
9. Из катушки с током убрали железный сердечник. Как изменится картина магнитной индукции?
А. Густота магнитных линий многократно возрастет.
Б. Густота магнитных линий многократно уменьшится.
В. Картина магнитных линий не изменится.
10. Каким способом можно изменить полюса магнитного катушки с током?
А. Ввести в катушку сердечник.
Б. Изменить направление тока в катушке.
В. Отключить источник тока.
Г. Увеличить силу тока.
Тест №2
1. В Исландии и Франции морской компас начали использовать в 12-13 веках. Магнитный брусок закрепляли в центре деревянного креста, затем эту конструкцию помещали в воду, и крест, повернувшись, устанавливался в направлении север-юг. Каким полюсом магнитный брусок повернётся к северному магнитному полюсу Земли?
А. Северным.
Б. Южным.
2. Какое вещество совсем не притягивается магнитом?
А. Железо.
Б. Никель.
В. Стекло.
3. Внутри стенового покрытия проложен изолированный провод. Как обнаружить местонахождения провода не нарушая стенового покрытия?
А. Поднести к стене магнитную стрелку. Проводник с током и стрелка будут взаимодействовать.
Б. Осветить стены. Усиление света укажет на нахождение провода.
В. Местонахождение провода нельзя определить, не ломая стенового покрытия.
4. На рисунке показано расположение магнитной стрелки. Как в точке А направлен вектор магнитной индукции?
А. Вниз.
Б. Вверх.
В. Направо.
Г. Налево.
5. В чем состоит особенность линий магнитной индукции?
А. Линии магнитной индукции начинаются на положительных зарядах, оканчиваются на отрицательных.
Б. Линии не имеют ни начала, ни конца. Они всегда замкнуты.
6. Проводник с током расположен перпендикулярно плоскости. На каком рисунке линии магнитной индукции изображены правильно.
Рис.1 Рис.2 Рис.3 Рис.4
Верный ответ: рис. 4.
7. По проволочному кольцу протекает ток. Укажите направление тока, если вектор магнитной индукции направлен вверх.
А. Против часовой стрелки.
Б. По часовой стрелке.
8. Определите характер взаимодействия катушек, изображенных на рисунке.
А. Притягиваются.
Б. Отталкиваются.
В. Не взаимодействуют.
9. Рамка с током в магнитном поле поворачивается. В каком приборе используется это явление?
А. Лазерный диск.
Б. Амперметр.
В. Электромагнит.
10. Почему рамка с током, помещенная между полюсами постоянного магнита вращается?
А. Из-за взаимодействия магнитных полей рамки и магнита.
Б. Из-за действия электрического поля рамки на магнит.
В. Из-за действия магнитного поля магнита на заряд в витке.
Литература: Физика. 8 кл.: учебник для общеобразовательных документов/ А.В. Перышкин. — Дрофа, 2006.
Тест по теме «Направление тока и направление линий магнитного поля»
1) г 2) б 3) в 4) а
На рисунке изображены электрические и магнитные поля с помощью силовых линий. На каких рисунках изображены магнитные поля?
1) На рисунках 2 и 4 2) Только на рисунке 3
3) На рисунках 1 и 3 4) Только на рисунке 1
На рисунке изображен проводник с током. Символ «+» означает, что ток в проводнике направлен от наблюдателя. Какое направление имеет вектор магнитной индукции поля в точке а?
1) 1 2) 3 3) 4 4) 2
Какое направление имеет вектор магнитной индукции в точке А?
1) 5 2) 1 3) 2 4) 6 5) 3 6) 4
Направление тока в круговом витке изменили на противоположное. Вектор магнитной индукции витка с током повернулся на:
1) 90 2) 360 3) 0 4) 180
Как ведут себя катушки с сердечниками, изображенные на рисунке.
1) Не взаимодействуют. 2) Отталкиваются.
3) Поворачиваются. 4) Притягиваются
Определите характер взаимодействия катушек, изображенных на рисунке.
1) Не взаимодействуют 2) Поворачиваются
3) Притягиваются 4) Отталкиваются
Почему рамка с током, помещенная между полюсами постоянного магнита вращается?
1) Из-за действия магнитного поля магнита на заряд в витке.
2) Из-за взаимодействия магнитных полей рамки и магнита.
3) Среди ответов нет правильного
4) Из-за действия электрического поля рамки на магнит.
какие клеммы аккумулятора подключены в точках А и В, если лини магнитного поля выглядят так, как показано на рисунке
1) А = «-«, В = «-» 2) А = «+», В = «+» 3) А = «-«, В = «+» 4) А = «+», В = «-«
Силовой характеристикой магнитного поля служит.
1) магнитная индукция 2) потенциал
3) магнитная проницаемость 4) работа
1) (1 б.) Верные ответы: 4;
2) (1 б.) Верные ответы: 1;
3) (1 б.) Верные ответы: 1;
4) (1 б.) Верные ответы: 1;
5) (1 б.) Верные ответы: 4;
6) (1 б.) Верные ответы: 1;
7) (1 б.) Верные ответы: 4;
8) (1 б.) Верные ответы: 2;
9) (1 б.) Верные ответы: 4;
10) (1 б.) Верные ответы: 1;
ФИЗИКА
Уже в VI в. до н.э. в Китае было известно, что некоторые руды обладают способностью притягиваться друг к другу и притягивать железные предметы. Куски таких руд были найдены возле города Магнесии в Малой Азии, поэтому они получили название магнитов.
Посредством чего взаимодействуют магнит и железные предметы? Вспомним, почему притягиваютсянаэлектризованные тела? Потому что около электрического заряда образуется своеобразная форма материи -электрическое поле. Вокруг магнита существует подобная форма материи, но имеет другую природу происхождения (ведь руда электрически нейтральна), ее называют магнитным полем.
Для изучения магнитного поля используют прямой или подковообразный магниты. Определенные места магнита обладают наибольшим притягивающим действием, их называют полюсами (северный и южный). Разноименные магнитные полюса притягиваются, а одноименные — отталкиваются.
Для силовой характеристики магнитного поля используют вектор индукции магнитного поля B. Магнитное поле графически изображают при помощи силовых линий (линии магнитной индукции). Линии являются замкнутыми, не имеют ни начала, ни конца. Место, из которого выходят магнитные линии — северный полюс (North), входят магнитные линии в южный полюс (South).
Магнитное поле можно сделать «видимым» с помощью железных опилок.
Магнитное поле проводника с током
А теперь о том, что обнаружили Ханс Кристиан Эрстед и Андре Мари Ампер в 1820 г. Оказывается, магнитное поле существует не только вокруг магнита, но и любого проводника с током. Любой провод, например, шнур от лампы, по которому протекает электрический ток, является магнитом! Провод с током взаимодействует с магнитом (попробуйте поднести к нему компас), два провода с током взаимодействуют друг с другом.
Силовые линии магнитного поля прямого тока — это окружности вокруг проводника.
Направление вектора магнитной индукции
Направление магнитного поля в данной точке можно определить как направление, которое указывает северный полюс стрелки компаса, помещенного в эту точку.