שדה מגנטי (MF), תמונה גרפית. אינדוקציה מגנטית של מוליכים בצורות שונות.

בשנת 1820 גילה אורסטד את הקשר בין חשמל למגנטיות. חוזר על הניסויים של אורסטד, אנדרה מארי אמפר הגיע למסקנה שמוליך עם זרם בעצמו הופך למגנט, ולכן הוא פועל על מחט מגנטית ומסובב אותה. שדה מגנטי הוא סוג מיוחד של חומר שקיים באמת, כלומר. בלי קשר אלינו, הידע שלנו על זה.

מאפייני MP. הוא נוצר על ידי הזזת מטענים חשמליים, זרמים.

פועל על הזזת מטענים חשמליים, זרמים.

קווי השדה של ה-MP סגורים, ולכן ה-MP הוא

שדה מערבולת

הסגירות של קווי השדה המגנטי היא תוצאה של היעדר קטבים מגנטיים מבודדים בטבע.

שדות וקטורים שקווי הכוח שלהם סגורים נקראים שדות מערבולת.

השדה המגנטי הוא מערבולת.

אינדוקציה מגנטית B - מאפיין כוח שדה מגנטי. אינדוקציה של שדה מגנטי יכולה להיקבע על ידי הכוח הפועל על מוליך נושא זרם בשדה מגנטי.המודולוס של וקטור האינדוקציה המגנטי הוא היחס בין הכוח המרבי הפועל מהשדה המגנטי על קטע המוליך עם הזרם, למכפלת עוצמת הזרם ואורך קטע זה.

קווי הכוח של השדה המגנטי - קווי האינדוקציה המגנטית, מצוירים כך שהמשיקים אליהם בכל נקודה של השדה מציינים את כיוון השדה בנקודה זו, מחט מגנטית קטנה חופשית בכל נקודה של המגנטי. השדה ימוקם בכיוון וקטור האינדוקציה המגנטי. קווי האינדוקציה המגנטית נכנסים לקוטב הדרומי ויוצאים מהקוטב הצפוני.

יחידת האינדוקציה המגנטית היא האינדוקציה המגנטית של שדה הומוגני, שבו כוח מרבי של 1 N פועל מצד השדה על קטע של המוליך באורך 1 מ' עם חוזק זרם של 1 A. לכן, אינדוקציה מגנטית הוא הכוח המאפיין את MP. אם בכל הנקודות של חלק מסוים של החלל לוקטור האינדוקציה של השדה המגנטי יש אותו ערך בערך מוחלט ובאותו כיוון, אז השדה המגנטי נקרא הומוגנית.

השדה בתוך רצועת מגנט קבוע וסליל עם זרם הוא MF אחיד.

כיוון קווי השדה המגנטי של הזרם הישר.כלל היקפו של יד ימין. אם אתה תופס מוליך ישר בכף ידך הימנית כך שהאגודל מכוון לאורך הזרם, אז ארבע אצבעות יראו את הכיוון של קווי ההשראה המגנטית של שדה הזרם.

כיוון קווי השדה המגנטי של הזרם המעגלי. אם ארבע האצבעות של יד ימין מכוונות לאורך הזרם, האגודל הנסוג יראה את כיוון קווי ההשראה המגנטית של השדה הנוכחי.

תמונה של זרמים ושדות מגנטיים.

כיוון הזרם במוליך מאונך למישור הגיליון. - כיוון הזרם במוליך מאיתנו מאונך למישור היריעה.

תיאור ביבליוגרפי: Nasekin K. G., Mayurov S. G. השגת תמונה של השדה המגנטי // מדען צעיר. 2015. №1. ש' 75-78..04.2019).

מבוא. מַגנֶטִיוּת

מגנטים טבעיים, בפשטות, חתיכות של עפרת ברזל מגנטית - מגנטיט (הרכב כימי: 31% ברזל ו-69% חמצן) לא נקראו מגנטים בכל מקום. במדינות שונות נקרא המגנט בצורה שונה, אך יותר מכל השמות הללו מתורגמים ל"אוהבים". אז השפה הפואטית של הקדמונים תיארה את התכונה של פיסות מגנט - למשוך ברזל.

"אבן אוהב" - שם פיוטי כזה ניתן על ידי הסינים למגנט טבעי. חוזקם של מגנטים טבעיים זניח, ולכן השם היווני למגנט מתורגם כ"אבן הרקולס".

אין לחשוב שהמגנט פועל רק על ברזל. ישנם מספר גופים נוספים שחווים גם הם את פעולתו של מגנט חזק, אם כי לא באותה מידה כמו ברזל. מתכות: ניקל, קובלט, מנגן, פלטינה, זהב, כסף, אלומיניום - נמשכות במידה חלשה על ידי מגנט. תכונה יוצאת דופן נוספת של מה שנקרא גופים דיאמגנטיים, כגון אבץ, עופרת, גופרית, ביסמוט: גופים אלה נדחים על ידי מגנט חזק!

גם נוזלים וגזים חווים את המשיכה או הדחייה של המגנט, עם זאת, במידה חלשה מאוד; המגנט חייב להיות חזק מאוד כדי להפעיל את השפעתו על חומרים אלו.

חלק ראשי

קווים של כוחות מגנטיים

לאדם אין איבר חישה התופס שדה מגנטי, לכן הוא יכול רק לנחש לגבי קיומם של כוחות מגנטיים המקיפים מגנט. עם זאת, לא קשה לגלות בעקיפין דפוסי התפלגות של כוחות אלו. הדרך הטובה ביותר לעשות זאת היא בעזרת סיבי ברזל קטנים.

כדי לעשות זאת, קח מגנט, כסה אותו בצלחת זכוכית מעל. שים דף נייר על הצלחת. לאחר מכן, יוצקים את הנסורת בשכבה דקה אחידה על דף נייר, מנערים את הנסורת במכות קלות. כוחות מגנטיים עוברים בחופשיות דרך נייר וזכוכית; כתוצאה מכך, סיבי ברזל תחת פעולת מגנט יהפכו לממגנטים; כשאנחנו מנערים אותם, הם נפרדים לרגע מהרשומה ויכולים בקלות להסתובב בהשפעת כוחות מגנטיים.

כתוצאה מכך, הנסורת מסודרת בשורות, וחושפת בבירור את ההפצה של קווים מגנטיים בלתי נראים. כוחות מגנטיים יוצרים מערכת מורכבת של קווים מעוקלים. ניתן לראות כיצד הם מקרינים מכל קוטב של המגנט. ככל שהמוט קרוב יותר, כך קווי הנסורת עבים וברורים יותר; להיפך, עם מרחק מהקוטב, הם הופכים נדירים ומאבדים את הבולטות שלהם, מה שמוכיח בבירור את היחלשות הכוחות המגנטיים עם המרחק.

הרלוונטיות של העבודה

העבודה מוקדשת לשיפור רכישת תמונות שדה מגנטי המציגות בבירור קווים מגנטיים. באמצעות שיטות מוכרות להשגת תבניות שטוחות, יש צורך לפתח שיטה לקבלת תבניות תלת מימדיות של השדה המגנטי.

הדמיה עם מגנט וסיבי ברזל

כדי לקבל ציור כזה, אתה צריך לקחת: מגנט, כוס קטנה, דף נייר, סיבי ברזל. ראשית, שמנו את המגנט על שולחן העבודה, ואז כיסינו אותו בזכוכית. על הזכוכית הונח דף נייר ולאחר מכן יוצקים סיבי ברזל. כדי לקבל ציור יפה אתה צריך:

1) אין לשפוך סיבי ברזל מגובה קטן מהמגנט. בגלל זה, נסורת נדבקת באוויר ונופלת על הסדין בערימה.

2) עדיף לצקת סיבי ברזל ליד הקטבים כדי שניתן יהיה לראות בבירור את הקווים המגנטיים.

השפעת השדה המגנטי על מסך התצוגה

השדה המגנטי של המגנט פועל גם על מסך התצוגה. אם אתה לוקח מגנט ומביא אותו למסך התצוגה, אז מתרחשות תופעות רבות ושונות:

1. עיוות של התמונה במסך התצוגה.

2. שנה את לוח הצבעים של מסך התצוגה.

אם המגנט מובא ישירות לזכוכית התצוגה, מופיעה עליו תמונה מוזרה ויפה. ככל שהמגנט מתרחק מהמסך, התמונה הופכת פחות ברורה. בתמונות שצולמו ברגע זה, ניתן לראות דפוס כלשהו. אם מניחים שני מגנטים בצורת טבעת על מסך התצוגה, נוצרת תבנית השונה מהתבנית שנוצרה על ידי מגנט אחד. על גבול הציורים הללו, ניתן לראות קווים הקשורים איכשהו לשדה המגנטי. אם מספר המגנטים משתנה או סידור הקטבים של המגנט משתנה, אזי הדפוס יהיה שונה. אם מניחים על מסך התצוגה מגנט בצורת טבעת עם כוח מגנטי גדול, מסך התצוגה יהפוך לכהה, ובתוך הטבעת המסך יאיר בצבעים שונים.

הספר אומר ששדה מגנטי פועל על אלקטרונים. באינטראקציה זו האלקטרונים לא מגיעים למקום הנכון ומתרחש עיוות. ניסויים בוצעו על צג ישן.

השגת תמונות תלת מימדיות של השדה המגנטי

במהלך העבודה התקבלו תמונות של השדה המגנטי של מגנטים שונים שצולמו באמצעות סיבי ברזל. בעת ניתוח התוצאות, הבחינו כי דפוסי השדה המגנטי הם שטוחים או שהנסורת עולה לגובה קטן, ואינם מספקים מידע מלא על השדה המגנטי. אחרי הכל, כדי לקבל תמונות של השדה המגנטי של אפילו מגנט אחד, אתה צריך לעשות כמה ניסויים. כדי לקבל תמונה של השדה המגנטי של מגנט אחד, צריך חוויה אחת, מגנט אחר - החוויה השנייה. עלתה השאלה: איך מקבלים תמונות של השדה המגנטי בנפח? מה צריך לעשות כדי לקבל את התמונה של השדה המגנטי בנפח? מתעוררת בעיה, כוח הכבידה הפועל על סיבי הברזל מפריע. כדי לפתור בעיה זו, אתה צריך להפחית את משקל הנסורת. להפחית את משקל הגוף בתנאים רגילים אפשרי רק בעזרת נוזל. במקרה זה, הנוזל "גליצרין" מתאים. היתרונות של נוזל זה:

1. בעל צפיפות גבוהה יותר ממים = 1260 ק"ג / מ"ר

2. גליצרין שקוף.

3. גליצרין אינו מזיק לבריאות האדם.

4. לגליצרין יש צמיגות טובה.

אם אתה לוקח מים, כוח הציפה יהיה פחות. למה? למים יש צפיפות נמוכה יותר מגליצרין. למים יש צמיגות נמוכה.

תיאור ציוד

לקחנו שני כלים בצורת מקבילה מלבני עשוי פרספקס, שמידותיו היו 85 על 85 על 55 מ"מ. כלי אחד לא אטום, למקרה שצריך להוסיף נסורת או גליצרין, אבל הוא נסגר בבריחי ברונזה והופך אטום. כדי לאטום את הכלי נמרח פני השטח של קצוות הכלי בשרף אפוקסי, והמכסה נלחץ בחוזקה אל הכלי. יוצר כלי נוסף להצגת תמונות של השדה המגנטי, אך נותרו בו שני מוטות מתכת מברזל. לפני איטום הכלי, יש צורך לשפוך אליו גליצרין ולמלא אותו בסיבי ברזל. כדי לעשות ניסויים, אתה צריך לערבב היטב את הגליצרין והנסורת, לסובב את הכלי ביד שלך.

1. צריך לקחת כלי ללא מוטות ולערבב את הנסורת בגליצרין בתנועות חדות ולשים על מגנט בכוח מגנטי גדול. אז סתימות ברזל יבנו תבנית תלת מימדית של קווים מגנטיים לא רק בתחתית הכלי, אלא גם במרחק גדול מהקרקעית.

2. צריך לקחת כלי עם מוטות ולערבב בתנועות חדות ולשים אותו על מגנט. לאחר מכן סתימות ברזל יבנו תבנית תלת מימדית ליד המוטות ובתחתית הכלי.

לוקח מספר דקות עד שסתימות ברזל לבנות תמונה תלת מימדית של השדה המגנטי. לאחר מכן ניתן להסיר את הכלי ולשים את המגנט במקום אחר והתמונה תוצג שוב. אבל עדיף להשאיר את הכלי ליום אחד, מכיוון שגליצרין מעונן מעט, כך שהתמונה תיראה טוב יותר.

בעזרת שרף אפוקסי, סיבי ברזל בקופסת פלסטיק קטנה, נעשה ניסיון לקבל תמונה של השדה המגנטי. החוויה הייתה מוצלחת, אבל צריך לחזור עליה.

ההתרשמות שלי: לאחר שראיתי את התופעות הללו, נדהמתי מהתכונה הזו של המגנט. בשבילי זה מאוד מעניין ומרגש. בהתאם לסוג המגנט, דפוסי השדה המגנטי שונים. תמונות של השדה המגנטי תמיד יפות, הן יכולות להשתנות.

מגנטים באוויר

כאשר נערכו ניסויים כדי להשיג תמונות של השדה המגנטי, קרה הדבר הבא: כאשר המגנט נע מתחת לזכוכית, סיבי הברזל נעו יחד עם המגנט ושינו את זווית הנטייה והגובה. עלתה השאלה: מה יקרה אם פיסות מגנטים יוצבו בשדה מגנטי משתנה? אם תחבר סליל תיל עם ליבת ברזל למקור זרם, יתעורר שדה מגנטי. אם מניחים סיבי ברזל ליד סליל תיל, אז ניתן לקבל תמונה של השדה המגנטי. אם תחבר אותו למקור זרם ישר (סוללה, מצבר), אזי הברזל ייצרו תמונה נייחת של השדה המגנטי. ואם למקור זרם חילופין, אז אתה יכול לשמוע זמזום קל, כלומר הנסורת רוטטת. זה יכול לשמש לניסויים. שקול את מהלך הניסוי:

1. לוקחים כדורי קלקר ומניחים בהם חתיכות של מגנט שבורים.

3. לאחר מכן הכניסו לקופסה את כדורי הקצף עם חתיכות מגנטים.

4. מניחים את קופסת הכדורים על הסליל.

5. חבר את סליל חוט הנחושת למקור זרם חילופין.

כתוצאה מפעולת שדה מגנטי על שברי מגנטים בכדורים מפעולת הניסוי, נוצרת תנועה כאוטית של מולקולות בשדה המגנטי.

מגנטים לבית

במשפחה שלי אפשר לראות על המקרר מזכרות על מגנטים. המגנטים האלה הם, נניח, דקורטיביים. הם מגיעים אלינו מקרובים, מכרים שנחו איפשהו, או שאנחנו בעצמנו מחזירים אותם מחופשה, כמסורת.

אבל השימוש החשוב ביותר במגנטים למקרר נסתר מעינינו. במקרר משתמשים במגנטי פס באטם הדלת. בעזרת זה הדלת נמשכת לגוף ומתרחשת איטום, רטיבות לא חודרת למקרר.

יש לנו גם ערכת כלים המכילה מברגים ממוגנטים. מברגים כאלה נחוצים כדי לא לאבד שום בורג. יש וילונות בבית, עליהם נתלים קליפסים מגנטיים כדי לתת את הצורה הרצויה. יש גם מגנט פשוט, עליו אנו תולים את מפתחות הבית כדי שלא ילכו לאיבוד. בעבר השתמשו בבית מרכז מוזיקה שהיה בו שני רמקולים, לרמקולים אלו יש מגנטים. מגנטים משמשים לעתים קרובות במכשירי חשמל ביתיים.

ישנן מזכרות כאלה, שהעיקרון שלהן מבוסס על השימוש בשדה המגנטי של מגנטים. יש לי מגנטים מיוחדים שאפשר לעשות מהם שרשרת אחרת. בכיתת הפיזיקה ישנה "טופ אופקי" למזכרת. קצה החלק העליון מונח על הזכוכית, הוא תלוי מעל המעמד וניתן לבטל את הפיתול. יש משחק חצים. חצים מודרניים מבוססים על פעולת מגנט, לחץ יש מגנט בקצה.

תוצאות עבודה

1. התקבלו תמונות של השדה המגנטי של מגנטים בצורות שונות;

2. מתקבלות תמונות של השדה המגנטי של מגנטים בעלי עוצמות מגנטיות שונות;

3. תמונות שהושגו של עיוותים של תמונות מסך בתצוגה;

4. התקבלו תמונות תלת מימדיות של שדות מגנטיים של מגנטים בצורות שונות ובחוזקות מגנטיות שונות;

5. הורכב אוסף של תמונות צילום של תמונות של שדות מגנטיים במדיה דיגיטלית;

6. יוצר דגם של מגנטים נעים בשדה מגנטי מתחלף;

7. נעשה ניסיון להשיג תמונה "נצחית" של השדה המגנטי.

8. ניתן להמשיך בעבודה על מנת להשיג דפוסים מורכבים יותר של שדות מגנטיים.

מסקנות

1. תמונות של שדות מגנטיים מגוונות.

2. המראה שלהם תלוי ב:

א) - מצורת המגנט;

ב) - מכוח מגנטי;

ג) - מנוכחות מוטות.

3. השדה המגנטי פועל על התמונה על המסך של צג או טלוויזיה ישנים ומתרחשות תופעות שונות

א) - הופעת כתמים על מסך התצוגה;

ב) - עיוות של התמונה על מסך התצוגה;

ג) - שנה את לוח הצבעים של מסך התצוגה;

ד) במיקום הכתמים על מסך התצוגה, מנחשת איזושהי תמונה.

4. תמונות נפחיות של השדה המגנטי נותנות מידע נוסף על מיקומם של הקווים המגנטיים.

5. שדה מגנטי משתנה גורם למגנטים לנוע.

סִפְרוּת:

1. Kartsev V. P. הרפתקאות של משוואות גדולות, הוצאת "ידע" M.-1978

2. פרלמן יא. י. פיזיקה משעשעת, הוצאת "נאוקה" מ.-1972

3. א.ש. אנוכוביץ'. מדריך לפיזיקה וטכנולוגיה, הוצאת "נאורות" מ' - 1983

4. A. Shileiko, T. Shileiko Electrons ... אלקטרונים, הוצאת הספרים "ספרות ילדים" מ' - 1983

5. L. V. Tarasov פיזיקה בטבע, מוסקבה: Prosveshchenie, 1998

איננו יכולים לראות את השדה המגנטי, אך להבנה טובה יותר של תופעות מגנטיות, חשוב ללמוד כיצד לתאר אותו. חיצים מגנטיים יעזרו בכך. כל חץ כזה הוא מגנט קבוע קטן המסתובב בקלות במישור אופקי (איור 2.1). על האופן שבו השדה המגנטי מתואר בצורה גרפית ואיזו כמות פיזית מאפיינת אותו, תלמדו מפסקה זו.

אורז. 2.2. בשדה מגנטי, חצים מגנטיים מכוונים בצורה מסוימת: הקוטב הצפוני של החץ מציין את כיוון וקטור האינדוקציה של השדה המגנטי בנקודה נתונה

אנו חוקרים את הכוח המאפיין את השדה המגנטי

אם חלקיק טעון נע בשדה מגנטי, אז השדה יפעל על החלקיק בכוח מסוים. ערכו של כוח זה תלוי במטען של החלקיק, בכיוון ובערך מהירות תנועתו, וגם בעוצמת השדה.

ההספק המאפיין שדה מגנטי הוא אינדוקציה מגנטית.

אינדוקציה מגנטית (אינדוקציה של שדה מגנטי) היא כמות פיזיקלית וקטורית המאפיינת את פעולת הכוח של שדה מגנטי.

אינדוקציה מגנטית מסומנת בסמל B.

יחידת ה-SI של אינדוקציה מגנטית היא טסלה; נקרא על שם הפיזיקאי הסרבי ניקולה טסלה (1856-1943):

כיוון וקטור האינדוקציה המגנטי בנקודה נתונה של השדה המגנטי נחשב לכיוון המצוין על ידי הקוטב הצפוני של המחט המגנטית המותקנת בנקודה זו (איור 2.2).

הערה! כיוון הכוח שבו פועל השדה המגנטי על חלקיקים טעונים נעים או על מוליך עם זרם, או על מחט מגנטית, אינו עולה בקנה אחד עם כיוון וקטור האינדוקציה המגנטי.

קווים מגנטיים:

אורז. 2.3. קווי שדה מגנטי של מגנט מוט

מחוץ למגנט, הם יוצאים מהקוטב הצפוני של המגנט ונכנסים לדרום;

תמיד סגור (השדה המגנטי הוא שדה מערבולת);

ממוקם בצפיפות ביותר בקטבים של המגנט;

לעולם אל תחצה

מתאר שדה מגנטי

על איור. 2.2 אנו רואים כיצד המחטים המגנטיות מכוונות בשדה מגנטי: נראה שהצירים שלהן יוצרים קווים, וקטור האינדוקציה המגנטי בכל נקודה מכוון לאורך המשיק לקו העובר בנקודה זו.

בעזרת קווים מגנטיים, שדות מגנטיים מתוארים בצורה גרפית:

1) כיוון וקטור האינדוקציה המגנטי נלקח ככיוון קו האינדוקציה המגנטי בנקודה נתונה;

אורז. 2.4. שרשראות של סיבי ברזל משחזרות את התבנית של קווי אינדוקציה מגנטיים של השדה המגנטי של מגנט פרסה

2) ככל שמודול האינדוקציה המגנטי גדול יותר, כך הקווים המגנטיים נמשכים זה לזה קרוב יותר.

לאחר ששקלנו את הייצוג הגרפי של השדה המגנטי של מגנט מוט, נוכל להסיק כמה מסקנות (ראה איור 2.3).

שימו לב שמסקנות אלו תקפות לגבי הקווים המגנטיים של כל מגנט.

מה כיוון הקווים המגנטיים בתוך מגנט המוט?

ניתן לשחזר את התמונה של קווים מגנטיים באמצעות סיבי ברזל.

ניקח מגנט בצורת פרסה, נניח עליו צלחת פרספקס ונשפוך סיבי ברזל על הצלחת דרך מסננת. בשדה מגנטי, כל פיסת ברזל תתמגנט ותהפוך ל"מחט מגנטית" קטנה. "חצים" מאולתרים יהיו מכוונים לאורך הקווים המגנטיים של השדה המגנטי של המגנט (איור 2.4).

צייר תמונה של הקווים המגנטיים של השדה המגנטי של מגנט פרסה.

למד על שדה מגנטי אחיד

שדה מגנטי בחלק כלשהו של החלל נקרא הומוגנית אם בכל אחת מהנקודות שלו וקטורי האינדוקציה המגנטיים זהים הן בערך המוחלט והן בכיוון (איור 2.5).

באזורים שבהם השדה המגנטי אחיד, קווי ההשראה המגנטית מקבילים וממוקמים באותו מרחק זה מזה (איור 2.5, 2.6). נהוג לתאר את הקווים המגנטיים של שדה מגנטי אחיד המכוונים אלינו כנקודות (איור 2.7, א) - כאילו אנו רואים "ראשי חץ" עפים לעברנו. אם הקווים המגנטיים מכוונים הרחק מאיתנו, אז הם מתוארים כצלבים - נראה שאנו רואים את "נוצות החצים" עפות מאיתנו (איור 2.7, ב).

ברוב המקרים עסקינן בשדה מגנטי לא-הומוגני, שדה בו לוקטורי האינדוקציה המגנטיים יש ערכים וכיוונים שונים בנקודות שונות. הקווים המגנטיים של שדה כזה מעוקלים, וצפיפותם שונה.

אורז. 2.6. השדה המגנטי בתוך מגנט המוט (א) ובין שני מגנטים הפונים זה לזה עם קטבים מנוגדים (ב) יכול להיחשב הומוגני

חקר השדה המגנטי של כדור הארץ

כדי לחקור מגנטיות יבשתית, וויליאם גילברט יצר מגנט קבוע בצורת כדור (דגם של כדור הארץ). לאחר שהניח מצפן על הכדור, הוא שם לב שמחט המצפן מתנהגת באותו אופן כמו על פני כדור הארץ.

הניסויים אפשרו למדען להניח שכדור הארץ הוא מגנט ענק, והקוטב המגנטי הדרומי שלו ממוקם בצפון הפלנטה שלנו. מחקר נוסף אישר את השערתו של וו. גילברט.

על איור. 2.8 מציג תמונה של קווי ההשראה המגנטית של השדה המגנטי של כדור הארץ.

אורז. 2.7. תמונת קווי ההשראה המגנטית של שדה מגנטי אחיד, הניצבים למישור הדמות ומכוונים אלינו (א); נשלח מאתנו (ב)

דמיינו שאתם צועדים לכיוון הקוטב הצפוני, נעים בדיוק בכיוון שאליו מכוונת מחט המצפן. האם תגיע ליעד שלך?

קווי ההשראה המגנטית של השדה המגנטי של כדור הארץ אינם מקבילים לפני השטח שלו. אם תקבע את המחט המגנטית במתלה הגימבל, כלומר כך שהיא תוכל להסתובב בחופשיות הן סביב האופקי והן

אורז. 2.8. פריסת הקווים המגנטיים של השדה המגנטי של כדור הארץ

וסביב הצירים האנכיים, החץ יוגדר בזווית אל פני כדור הארץ (איור 2.9).

כיצד תמוקם המחט המגנטית במכשיר באיור. 2.9 ליד הקוטב המגנטי הצפוני של כדור הארץ? ליד הקוטב המגנטי הדרומי של כדור הארץ?

השדה המגנטי של כדור הארץ עזר זה מכבר להתמצא במטיילים, מלחים, הצבא ולא רק אותם. הוכח שדגים, יונקים ימיים וציפורים במהלך נדידתם מונחים על ידי השדה המגנטי של כדור הארץ. הם גם מתמצאים, מחפשים דרך הביתה, וכמה בעלי חיים, כמו חתולים.

למד על סערות מגנטיות

מחקרים הראו שבכל אזור השדה המגנטי של כדור הארץ משתנה מעת לעת, מדי יום. בנוסף, נצפים שינויים שנתיים קטנים בשדה המגנטי של כדור הארץ. עם זאת, ישנם גם שינויים דרסטיים. הפרעות חזקות בשדה המגנטי של כדור הארץ, המכסות את כדור הארץ כולו ונמשכות בין יום למספר ימים, נקראות סופות מגנטיות. אנשים בריאים כמעט ולא מרגישים אותם, אבל עבור אלה שיש להם מחלות לב וכלי דם ומחלות של מערכת העצבים, סערות מגנטיות גורמות להידרדרות ברווחה.

השדה המגנטי של כדור הארץ הוא מעין "מגן" המגן על כוכב הלכת שלנו מפני חלקיקים טעונים שעפים מהחלל, בעיקר מהשמש ("רוח שמש"). ליד הקטבים המגנטיים, זרמי חלקיקים עפים די קרוב לאטמוספירה של כדור הארץ. עם עלייה בפעילות השמש, חלקיקים קוסמיים נכנסים לשכבות העליונות של האטמוספירה ומייננים מולקולות גז - זוהרות נצפות על פני כדור הארץ (איור 2.10).

סיכום

אינדוקציה מגנטית B היא כמות פיזיקלית וקטורית המאפיינת את פעולת הכוח של שדה מגנטי. כיוון וקטור האינדוקציה המגנטי עולה בקנה אחד עם הכיוון המצוין על ידי הקוטב הצפוני של המחט המגנטית. יחידת ה-SI של אינדוקציה מגנטית היא טסלה (T).

קווים מכוונים מותנים, שבכל נקודה שבה המשיק חופף לקו שלאורכו מכוון וקטור האינדוקציה המגנטי, נקראים קווים של אינדוקציה מגנטית או קווים מגנטיים.

קווי האינדוקציה המגנטית תמיד סגורים, מחוץ למגנט הם יוצאים מהקוטב הצפוני של המגנט ונכנסים לדרום, הם צפופים יותר באותם אזורים של השדה המגנטי שבהם מודול ההשראה המגנטי גדול יותר.

לכדור הארץ יש שדה מגנטי. ליד הקוטב הצפוני הגיאוגרפי של כדור הארץ נמצא הקוטב המגנטי הדרומי שלו, ליד הקוטב הדרומי הגיאוגרפי - הקוטב המגנטי הצפוני.

שאלות בקרה

1. הגדירו אינדוקציה מגנטית. 2. כיצד מכוון וקטור האינדוקציה המגנטי? 3. מהי יחידת SI של אינדוקציה מגנטית? על שם מי היא נקראת? 4. תן את ההגדרה של קווים של אינדוקציה מגנטית. 5. איזה כיוון נחשב לכיוון הקווים המגנטיים? 6. מה קובע את צפיפות הקווים המגנטיים? 7. איזה שדה מגנטי נקרא הומוגנית? 8. הוכיחו שלכדור הארץ יש שדה מגנטי. 9. איך הקטבים המגנטיים של כדור הארץ ביחס לאלו הגיאוגרפיים? 10. מהן סופות מגנטיות? איך הם משפיעים על אדם?

תרגיל מס' 2

1. באיור. 1 מציג את קווי האינדוקציה המגנטית בקטע מסוים של השדה המגנטי. עבור כל מקרה א-ג קבעו: 1) האם השדה הומוגני או לא הומוגני; 2) כיוון וקטור האינדוקציה המגנטי בנקודות A ו-B של השדה; 3) באיזו נקודה - A או B - ההשראה המגנטית של השדה גדולה יותר.

2. מדוע גריל חלון מפלדה יכול להתמגנט עם הזמן?

3. באיור. 2 מציג את קווי השדה המגנטי שנוצרו על ידי שני מגנטים קבועים זהים הפונים זה לזה עם אותם קטבים.

1) האם יש שדה מגנטי בנקודה A?

2) מהו כיוון וקטור האינדוקציה המגנטי בנקודה B? בנקודה C?

3) באיזו נקודה - A, B או C - השראת השדה המגנטי היא הגדולה ביותר?

4) מה הכיוון של וקטורי האינדוקציה המגנטיים בתוך המגנטים?

4. בעבר, במהלך משלחות לקוטב הצפוני, היו קשיים בקביעת כיוון התנועה, כי מצפנים רגילים כמעט ולא פעלו ליד הקוטב. למה אתה חושב?

5. השתמשו במקורות מידע נוספים וגלו עד כמה חשוב השדה המגנטי לחיים על הפלנטה שלנו. מה יקרה אם השדה המגנטי של כדור הארץ ייעלם פתאום?

6. ישנם אזורים של פני כדור הארץ שבהם ההשראה המגנטית של השדה המגנטי של כדור הארץ גדולה בהרבה מאשר באזורים שכנים. השתמש במקורות מידע נוספים ולמד עוד על חריגות מגנטיות.

7. הסבירו מדוע כל גוף לא טעון נמשך תמיד לגוף שיש לו מטען חשמלי.

זהו חומר ספרי לימוד.

הניסוי של אורסטד בשנת 1820. על מה הסטייה של המחט המגנטית מעידה כאשר המעגל החשמלי סגור? יש שדה מגנטי סביב מוליך נושא זרם. המחט המגנטית מגיבה אליו. מקור השדה המגנטי הם מטענים או זרמים חשמליים נעים.

הניסוי של אורסטד בשנת 1820. מה מעידה העובדה שהמחט המגנטית מופעלת? המשמעות היא שכיוון הזרם במוליך השתנה להיפך.

הניסוי של אמפר בשנת 1820. כיצד להסביר את העובדה שמוליכים עם זרם מקיימים אינטראקציה זה עם זה? אנו יודעים ששדה מגנטי פועל על מוליך נושא זרם. לכן, ניתן להסביר את תופעת האינטראקציה של זרמים באופן הבא: זרם חשמלי במוליך הראשון יוצר שדה מגנטי שפועל על הזרם השני ולהיפך ...

יחידת חוזק זרם אם זרם של 1 A זורם דרך שני מוליכים מקבילים באורך 1 מ', הממוקמים במרחק של 1 מ' אחד מהשני, אז הם מקיימים אינטראקציה עם כוח N.

יחידת עוצמת הזרם 2 A מה עוצמת הזרם במוליכים אם הם פועלים באינטראקציה עם הכוח H?

מהו שדה מגנטי ומהן תכונותיו? 1.MP היא צורה מיוחדת של חומר שקיימת ללא תלות בנו ובידע שלנו לגביו. 2. MP נוצר על ידי מטענים חשמליים נעים והוא מזוהה על ידי הפעולה על מטענים חשמליים נעים. 3. עם המרחק מהמקור של MF, הוא נחלש.

מאפיינים של קווים מגנטיים: 1. קווים מגנטיים הם עקומות סגורות. מה זה אומר? אם תיקחו חתיכת מגנט ותשברו אותה לשני חלקים, לכל חלק יהיה שוב קוטב "צפוני" ו"דרום". אם שוב תשברו את החתיכה שהתקבלה לשני חלקים, לכל חלק שוב יהיה קוטב "צפוני" ו"דרום". לא משנה כמה קטנות חתיכות המגנטים המתקבלות, לכל חלק תמיד יהיה קוטב "צפוני" ו"דרום". אי אפשר להשיג מונופול מגנטי ("מונו" פירושו אחד, מונופול - קוטב אחד). זו לפחות נקודת המבט המודרנית על תופעה זו. זה מצביע על כך שאין מטענים מגנטיים בטבע. לא ניתן להפריד את הקטבים המגנטיים.

2. ניתן לזהות שדה מגנטי על ידי ... א) על ידי פעולה על כל מוליך, ב) על ידי פעולה על מוליך שדרכו זורם זרם חשמלי, ג) כדור טניס טעון תלוי על חוט דק שאינו ניתן להרחבה, ד) על ידי הזזת מטענים חשמליים. א) א וב, ב) א וג, ג) ב וג, ד) ב וד.

7. אילו הצהרות נכונות? א. מטענים חשמליים קיימים בטבע. ב. ישנם מטענים מגנטיים בטבע. ש. אין מטענים חשמליים בטבע. ד אין מטענים מגנטיים בטבע. א) א וב, ב) א וג, ג) א וד, ד) ב, ג וד.

10. שני מוליכים מקבילים באורך 1 מ', הממוקמים במרחק של 1 מ' אחד מהשני כאשר זרם חשמלי זורם דרכם, נמשכים בכוח N. זה אומר שזרמים זורמים דרך המוליכים... א) כיוונים מנוגדים של 1 א', ב) כיוון אחד 1 א' כל אחד, ג) כיוונים מנוגדים 0.5 א' כל אחד, ד) כיוון אחד 0.5 א' כל אחד.

23. המחט המגנטית תסטה אם תמוקם ליד ... א) ליד זרימת אלקטרונים, ב) ליד זרימת אטומי מימן, ג) ליד זרימת יונים שליליים, ד) ליד זרימת יונים חיוביים, ה) ליד זרימת הגרעינים של אטום החמצן. א) כל התשובות נכונות ב) א, ב, ג, ו-ד, ג) ב, ג, ד, ד) ב, ג, ד, ה

3. האיור מציג חתך של מוליך עם זרם בנקודה A, הזרם החשמלי נכנס בניצב למישור הדמות. איזה מהכיוונים המוצגים בנקודה M מתאים לכיוון הווקטור B של אינדוקציה של השדה המגנטי של הזרם בנקודה זו? א) 1, ב) 2, ג) 3, 4)

אנו יודעים שמוליך עם זרם יוצר סביבו שדה מגנטי. מגנט קבוע יוצר גם שדה מגנטי. האם השדות שהם יוצרים יהיו שונים? ללא ספק, הם יעשו זאת. ההבדל ביניהם ניתן לראות בבירור אם אתה יוצר תמונות גרפיות של שדות מגנטיים. הקווים המגנטיים של השדות יכוונו אחרת.

שדות מגנטיים הומוגניים

מתי מוליך עם זרםקווים מגנטיים יוצרים מעגלים קונצנטריים סגורים סביב המוליך. אם נתבונן בחתך על מוליך נושא זרם והשדה המגנטי שנוצר על ידו, נראה קבוצה של עיגולים בקטרים ​​שונים. האיור משמאל מציג רק מוליך עם זרם.

פעולת השדה המגנטי תהיה חזקה יותר, קרובה יותר למוליך. ככל שמתרחקים מהמוליך, הפעולה ובהתאם לכך עוצמת השדה המגנטי תפחת.

מתי מגנט קבועיש לנו קווים שיוצאים מהקוטב הדרומי של המגנט, עוברים לאורך גוף המגנט עצמו ונכנסים לקוטב הצפוני שלו.

לאחר ששרטטנו מגנט כזה ואת הקווים המגנטיים של השדה המגנטי שנוצר על ידו בצורה גרפית, נראה שהשפעת השדה המגנטי תהיה החזקה ביותר בקרבת הקטבים, שבהם ממוקמים הקווים המגנטיים בצפיפות הגבוהה ביותר. הדמות משמאל עם שני מגנטים רק מתארת ​​את השדה המגנטי של מגנטים קבועים.

נראה תמונה דומה של סידור הקווים המגנטיים במקרה של סולנואיד או סליל עם זרם. הקווים המגנטיים יהיו בעלי העוצמה הגדולה ביותר בשני הקצוות או הקצוות של הסליל. בכל המקרים לעיל, היה לנו שדה מגנטי לא אחיד. לקווים המגנטיים היו כיוונים שונים, והצפיפות שלהם הייתה שונה.

האם שדה מגנטי יכול להיות אחיד?

אם נסתכל מקרוב על הייצוג הגרפי של הסולנואיד, נראה שהקווים המגנטיים מקבילים ובעלי אותה צפיפות רק במקום אחד בתוך הסולנואיד.

אותה תמונה תיצפה בתוך הגוף של מגנט קבוע. ואם במקרה של מגנט קבוע לא נוכל "לטפס" לגופו מבלי להרוס אותו, הרי שבמקרה של סליל ללא ליבה או סולנואיד, נקבל בתוכם שדה מגנטי אחיד.

תחום כזה עשוי להידרש לאדם במספר תהליכים טכנולוגיים, ולכן ניתן לתכנן סולנואידים בגודל מספיק כך שניתן יהיה לבצע בתוכם את התהליכים הדרושים.

מבחינה גרפית, אנו רגילים לתאר קווים מגנטיים כמעגלים או קטעים, כלומר נראה שאנו רואים אותם מהצד או לאורך. אבל מה אם הציור נוצר בצורה כזו שהקווים הללו מכוונים אלינו או בכיוון ההפוך מאיתנו? ואז הם מצוירים בצורה של נקודה או צלב.

אם הם מכוונים אלינו, אז הם מתוארים כנקודה, כאילו היא קצה חץ שעף אלינו. במקרה ההפוך, כשהם מכוונים הרחק מאיתנו, הם נמשכים בצורה של צלב, כאילו היה זה זנב של חץ שמתרחק מאיתנו.