Magnetinis laukas (MF), grafinis vaizdas. Įvairių formų laidininkų magnetinė indukcija.
1820 metais Oerstedas atrado ryšį tarp elektros ir magnetizmo. Kartodamas Oerstedo eksperimentus, André Marie Amperas padarė išvadą, kad laidininkas su srove pats tampa magnetu, todėl veikia magnetinę adatą ir ją pasuka. Magnetinis laukas yra ypatinga materijos rūšis, kuri tikrai egzistuoja, t.y. nepriklausomai nuo mūsų, mūsų žinios apie tai.
MP savybės. Jis susidaro judant elektros krūviams, srovėms.
Veikia judančius elektros krūvius, sroves.
MP lauko linijos yra uždaros, todėl MP yra
sūkurio laukas
Magnetinio lauko linijų uždarumas yra izoliuotų magnetinių polių nebuvimo gamtoje pasekmė.
Vadinami vektoriniai laukai, kurių jėgos linijos uždaros sūkurių laukai.
Magnetinis laukas yra sūkurys.
Magnetinė indukcija B – galios charakteristika magnetinis laukas.Magnetinio lauko indukciją galima nustatyti pagal jėgą, veikiančią srovę nešantį laidininką magnetiniame lauke. Magnetinės indukcijos vektoriaus modulis yra didžiausios jėgos, veikiančios iš magnetinio lauko į laidininko atkarpą su srove, santykis su srovės stiprio ir šios atkarpos ilgio sandauga.
Magnetinio lauko jėgos linijos – magnetinės indukcijos linijos nubrėžtos taip, kad jų liestinės kiekviename lauko taške parodytų lauko kryptį šiame taške, laisva maža magnetinė adata bet kuriame magnetinio taške. laukas bus išdėstytas magnetinės indukcijos vektoriaus kryptimi. Magnetinės indukcijos linijos patenka į pietų ašigalį ir išeina iš šiaurinio ašigalio.
Magnetinės indukcijos vienetas yra vienalyčio lauko magnetinė indukcija, kurioje iš lauko pusės 1 m ilgio laidininko atkarpą, kurios srovės stipris yra 1 A, veikia didžiausia 1 N jėga. Todėl magnetinė indukcija yra MP galios charakteristika. Jei visuose tam tikros erdvės dalies taškuose magnetinio lauko indukcijos vektorius turi tą pačią vertę absoliučia verte ir ta pačia kryptimi, tada magnetinis laukas vadinamas vienalyčiu.
Juostinio nuolatinio magneto ir ritės su srove viduje esantis laukas yra vienodas MF.
Nuolatinės srovės magnetinio lauko linijų kryptis Dešinės rankos apimties taisyklė. Jei dešinės rankos delnu sugriebsite tiesų laidininką taip, kad nykštys būtų nukreiptas išilgai srovės, keturi pirštai parodys srovės lauko magnetinės indukcijos linijų kryptį.
Apvalios srovės magnetinio lauko linijų kryptis. Jei keturi dešinės rankos pirštai nukreipti išilgai srovės, tada atitrauktas nykštys parodys srovės lauko magnetinės indukcijos linijų kryptį.
Srovių ir magnetinių laukų vaizdas.
Srovės kryptis laidininke yra statmena lakšto plokštumai. - srovės kryptis laidininke nuo mūsų yra statmena lakšto plokštumai.
Bibliografinis aprašymas: Nasekin K. G., Mayurov S. G. Magnetinio lauko vaizdo gavimas // Jaunasis mokslininkas. 2015. №1. S. 75-78..04.2019).
Įvadas. Magnetizmas
Gamtiniai magnetai, paprasčiau tariant, magnetinės geležies rūdos – magnetito (cheminė sudėtis: 31 % geležies ir 69 % deguonies) gabalėliai buvo vadinami ne visur magnetais. Įvairiose šalyse magnetas buvo vadinamas skirtingai, tačiau dažniausiai šie vardai verčiami kaip „mylintis“. Taigi senolių poetinė kalba apibūdino magneto gabalėlių savybę – pritraukti geležį.
„Mylintis akmuo“ – tokį poetišką pavadinimą kinai suteikė gamtos magnetui. Natūralių magnetų stiprumas yra nereikšmingas, todėl graikiškas magneto pavadinimas yra išverstas kaip "Hercules akmuo".
Nereikėtų manyti, kad magnetas veikia tik geležį. Yra daugybė kitų kūnų, kurie taip pat patiria stipraus magneto veikimą, nors ir ne tokiu mastu kaip geležis. Metalus: nikelį, kobaltą, manganą, platiną, auksą, sidabrą, aliuminį – silpnai traukia magnetas. Dar viena nepaprasta vadinamųjų diamagnetinių kūnų, tokių kaip cinkas, švinas, siera, bismutas, savybė: šiuos kūnus atstumia stiprus magnetas!
Skysčiai ir dujos taip pat patiria magneto trauką arba atstumimą, tačiau labai silpnai; magnetas turi būti labai stiprus, kad galėtų daryti įtaką šioms medžiagoms.
Pagrindinė dalis
Magnetinių jėgų linijos
Žmogus neturi jutimo organo, kuris suvoktų magnetinį lauką, todėl gali tik spėlioti apie magnetą supančių magnetinių jėgų egzistavimą. Tačiau nesunku netiesiogiai atrasti šių jėgų pasiskirstymo modelius. Geriausias būdas tai padaryti yra su mažomis geležies drožlėmis.
Norėdami tai padaryti, paimkite magnetą, uždenkite jį stikline plokštele viršuje. Ant lėkštės padėkite popieriaus lapą. Tada supilkite pjuvenas plonu lygiu sluoksniu ant popieriaus lapo, lengvais judesiais purtydami pjuvenas. Magnetinės jėgos laisvai praeina per popierių ir stiklą; dėl to magneto veikiamos geležies drožlės bus įmagnetintos; kai juos purtome, jie akimirksniu atsiskiria nuo įrašo ir gali lengvai apsisukti veikiami magnetinių jėgų.
Dėl to pjuvenos yra išdėstytos eilėmis, aiškiai atskleidžiant nematomų magnetinių linijų pasiskirstymą. Magnetinės jėgos sukuria sudėtingą lenktų linijų sistemą. Galite pamatyti, kaip jie spinduliuoja iš kiekvieno magneto poliaus. Kuo arčiau stulpo, tuo storesnės ir aiškesnės pjuvenų linijos; priešingai, nutolus nuo poliaus, jie retėja ir praranda savo išskirtinumą, aiškiai įrodydami magnetinių jėgų susilpnėjimą su atstumu.
Kūrinio aktualumas
Darbas skirtas tobulinti magnetinio lauko paveikslėlių, kuriuose aiškiai matomos magnetinės linijos, gavimą. Naudojant žinomus plokščių raštų gavimo būdus, būtina sukurti metodą trimačiams magnetinio lauko modeliams gauti.
Vaizdavimas magnetu ir geležies drožlėmis
Norint gauti tokį piešinį, reikia paimti: magnetą, mažą stiklinę, popieriaus lapą, geležies drožles. Pirmiausia uždėjome magnetą ant darbastalio, tada uždengiame stiklu. Ant stiklo buvo uždėtas popieriaus lapas, po kurio buvo pabarstytos geležies drožlės. Norėdami gauti gražų piešinį, jums reikia:
1) Nepilkite geležies drožlių iš nedidelio aukščio nuo magneto. Dėl šios priežasties pjuvenos sulimpa ore ir nukrenta ant lakšto krūvoje.
2) Geležies drožles geriau pilti prie polių, kad būtų aiškiai matyti magnetinės linijos.
Magnetinio lauko poveikis ekrane
Magneto magnetinis laukas taip pat veikia ekraną. Jei paimsite magnetą ir atnešite jį į ekraną, įvyksta daug skirtingų reiškinių:
1. Vaizdo iškraipymas ekrane.
2. Pakeiskite ekrano spalvų paletę.
Jei magnetas nukreipiamas tiesiai į ekrano stiklą, ant jo atsiranda savotiškas ir gražus vaizdas. Magnetui tolstant nuo ekrano vaizdas tampa ne toks aiškus. Šiuo metu darytose nuotraukose galite pamatyti tam tikrą raštą. Jei ekrane uždedami du žiedo formos magnetai, susidaro raštas, kuris skiriasi nuo vieno magneto suformuoto rašto. Šių brėžinių kraštinėje galite pamatyti linijas, kurios kažkaip susijusios su magnetiniu lauku. Pasikeitus magnetų skaičiui arba pasikeitus magneto polių išdėstymui, raštas bus kitoks. Jei ant ekrano uždedamas žiedo formos magnetas su didele magnetine jėga, ekranas pasidarys tamsus, o žiedo viduje ekranas švytės įvairiomis spalvomis.
Knygoje rašoma, kad magnetinis laukas veikia elektronus. Šioje sąveikoje elektronai nepatenka į reikiamą vietą ir atsiranda iškraipymas. Eksperimentai buvo atlikti senu monitoriumi.
Magnetinio lauko trimačių vaizdų gavimas
Darbo metu buvo gautos įvairių magnetų magnetinio lauko nuotraukos ir nufotografuotos naudojant geležies drožles. Analizuojant rezultatus pastebėta, kad magnetinio lauko raštai yra arba plokšti, arba pjuvenos pakyla į nedidelį aukštį ir nesuteikia visos informacijos apie magnetinį lauką. Juk norint gauti nors vieno magneto magnetinio lauko nuotraukas, reikia atlikti kelis eksperimentus. Norint susidaryti vieno magneto magnetinio lauko vaizdą, reikia vieno potyrio, kito magneto – antro potyrio. Iškilo klausimas: kaip gauti magnetinio lauko nuotraukas tūryje? Ką reikia padaryti norint gauti magnetinio lauko tūrio vaizdą? Iškyla problema, trukdo gravitacijos jėga, veikianti geležies drožles. Norėdami išspręsti šią problemą, turite sumažinti pjuvenų svorį. Normaliomis sąlygomis sumažinti kūno svorį galima tik naudojant skystį. Šiuo atveju tinka skystas „glicerinas“. Šio skysčio privalumai:
1. Turi didesnį tankį nei vandens = 1260 kg / m 3
2. Glicerinas yra skaidrus.
3. Glicerinas nekenksmingas žmonių sveikatai.
4. Glicerinas turi gerą klampumą.
Jei paimsite vandenį, tada plūduriavimo jėga bus mažesnė. Kodėl? Vanduo turi mažesnį tankį nei glicerinas. Vanduo turi mažą klampumą.
Įrangos aprašymas
Mes paėmėme du stačiakampio gretasienio formos indus, pagamintus iš plexiglas, kurių matmenys buvo 85 x 85 x 55 mm. Vienas indas neužsandarinamas, jei reikia įpilti pjuvenų ar glicerino, bet uždaromas bronziniais varžtais ir tampa sandarus. Indo sandarinimui indo kraštų paviršius buvo išteptas epoksidine derva, o dangtelis stipriai prispaudžiamas prie indo. Buvo pagamintas dar vienas indas magnetinio lauko vaizdams rodyti, tačiau jame buvo palikti du metaliniai geležiniai strypai. Prieš sandarinant indą, būtina į jį įpilti glicerino ir užpildyti geležies drožlėmis. Norėdami atlikti eksperimentus, turite kruopščiai sumaišyti gliceriną ir pjuvenas, sukdami indą rankoje.
1. Reikia paimti indą be strypų ir aštriais judesiais sumaišyti pjuvenas glicerine ir su didele magnetine jėga uždėti ant magneto. Tada geležies drožlės sukurs trimatį magnetinių linijų raštą ne tik indo apačioje, bet ir dideliu atstumu nuo dugno.
2. Reikia paimti indą su strypais ir aštriais judesiais sumaišyti ir uždėti ant magneto. Tada geležies drožlės šalia strypų ir indo apačioje sukurs trimatį raštą.
Geležies drožlės užtrunka keletą minučių, kad sukurtų trimatį magnetinio lauko vaizdą. Tada galite išimti indą ir įdėti magnetą į kitą vietą, o vaizdas vėl bus rodomas. Bet geriau palikti indą vienai dienai, nes glicerinas yra šiek tiek drumstas, todėl vaizdas atrodys geriau.
Epoksidinės dervos, geležies drožlių pagalba nedidelėje plastikinėje dėžutėje buvo bandoma gauti magnetinio lauko vaizdą. Patirtis buvo sėkminga, tačiau ją reikia pakartoti.
Mano įspūdžiai: pamačiusi šiuos reiškinius, nustebau šia magneto savybe. Man tai labai įdomu ir įdomu. Priklausomai nuo magneto tipo, magnetinio lauko modeliai skiriasi. Magnetinio lauko nuotraukos visada gražios, jos gali keistis.
Magnetai ore
Kai buvo atlikti eksperimentai siekiant gauti magnetinio lauko nuotraukas, atsitiko taip: magnetui pajudėjus po stiklu, geležies drožlės judėjo kartu su magnetu ir keitė polinkio kampą bei aukštį. Iškilo klausimas: kas atsitiks, jei magnetų gabalėliai bus patalpinti į besikeičiantį magnetinį lauką? Jei prie srovės šaltinio prijungsite vielos ritę su geležine šerdimi, atsiras magnetinis laukas. Jei geležies drožlės dedamos šalia vielos ritės, galima gauti magnetinio lauko vaizdą. Jei prijungsite jį prie nuolatinės srovės šaltinio (baterijos, akumuliatoriaus), geležies drožlės sukurs nejudantį magnetinio lauko vaizdą. O jei prie kintamosios srovės šaltinio, tuomet galite išgirsti nedidelį zvimbimą, o tai reiškia, kad pjuvenos vibruoja. Tai gali būti naudojama eksperimentams. Apsvarstykite eksperimento eigą:
1. Paimkite putų polistirolo kamuoliukus ir įdėkite į juos sulūžusio magneto gabaliukus.
3. Po to į dėžutę įdėkite putplasčio rutuliukus su magnetų gabaliukais.
4. Padėkite kamuoliukų dėžutę ant ritės.
5. Prijunkite varinės vielos ritę prie kintamosios srovės šaltinio.
Eksperimento metu veikiant magnetiniam laukui rutuliuose esančius magnetų fragmentus, magnetiniame lauke susidaro chaotiškas molekulių judėjimas.
namų magnetai
Mano šeimoje ant šaldytuvo galima pamatyti suvenyrus ant magnetukų. Šie magnetai, tarkime, yra dekoratyvūs. Jie pas mus atkeliauja iš giminių, pažįstamų, kurie kažkur ilsėjosi, arba mes patys, kaip tradicija, parsivežame iš atostogų.
Tačiau svarbiausias šaldytuvo magnetų panaudojimas yra paslėptas nuo mūsų akių. Šaldytuve durelių sandariklyje naudojami juostiniai magnetai. To dėka durys pritraukiamos prie korpuso ir atsiranda sandarinimas, drėgmė nepatenka į šaldytuvą.
Taip pat turime įrankių rinkinį, kuriame yra įmagnetinti atsuktuvai. Tokie atsuktuvai reikalingi tam, kad nepamestų nė vieno varžto. Namuose yra užuolaidos, ant jų kabinami magnetiniai segtukai, suteikiantys norimą formą. Dar yra paprastas magnetukas, ant kurio pakabiname raktelius nuo namų, kad jie nepasimestų. Anksčiau namuose buvo naudojamas muzikinis centras, kuriame buvo dvi kolonėlės, šios kolonėlės turi magnetukus. Magnetai dažnai naudojami buitiniuose prietaisuose.
Yra tokių suvenyrų, kurių veikimo principas pagrįstas magnetų magnetinio lauko panaudojimu. Turiu specialių magnetų, iš kurių galite pagaminti kitokią grandinę. Fizikos kabinete yra suvenyrinė „horizontali viršūnė“. Viršutinės dalies galas remiasi į stiklą, jis kabo virš stovo ir gali būti atsuktas. Yra smiginio žaidimas. Šiuolaikinis smiginis yra pagrįstas magneto veikimu, smiginio gale yra magnetas.
Darbo rezultatai
1. Gautos įvairių formų magnetų magnetinio lauko nuotraukos;
2. Gautos skirtingo magnetinio stiprumo magnetų magnetinio lauko nuotraukos;
3. Gauti ekrano vaizdų iškraipymai ekrane;
4. Gautos skirtingų formų ir skirtingo magnetinio stiprumo magnetų magnetinių laukų trimatės nuotraukos;
5. Sudarytas magnetinių laukų paveikslėlių skaitmeninėse laikmenose fotografinių vaizdų rinkinys;
6. Padarytas judančių magnetų kintamajame magnetiniame lauke modelis;
7. Buvo bandoma gauti „amžiną“ magnetinio lauko vaizdą.
8. Darbas gali būti tęsiamas siekiant gauti sudėtingesnius magnetinių laukų modelius.
išvadas
1. Magnetinių laukų nuotraukos yra įvairios.
2. Jų išvaizda priklauso nuo:
a) - iš magneto formos;
b) - nuo magnetinės jėgos;
c) - nuo polių buvimo.
3. Magnetinis laukas veikia vaizdą seno ekrano ar televizoriaus ekrane ir atsiranda įvairių reiškinių.
a) - dėmių atsiradimas ekrane;
b) - vaizdo iškraipymas ekrane;
c) - pakeisti ekrano spalvų paletę;
d) ekrano dėmių vietoje atspėjamas kažkoks paveikslas.
4. Magnetinio lauko tūrinės nuotraukos suteikia daugiau informacijos apie magnetinių linijų vietą.
5. Kintamasis magnetinis laukas priverčia magnetus judėti.
Literatūra:
1. Karcevas V. P. Didžiųjų lygčių nuotykiai, leidykla "Žinios" M.-1978 m.
2. Perelman Ya. I. Pramoginė fizika, leidykla "Nauka" M.-1972 m.
3. A. S. Enokhovičius. Fizikos ir technikos žinynas, leidykla „Apšvietos“ M. – 1983 m
4. A. Šileiko, T. Šileiko Elektronai ... elektronai, leidykla „Vaikų literatūra“ M. – 1983 m.
5. L. V. Tarasovas Fizika gamtoje, Maskva: Prosveščenie, 1998 m.
Magnetinio lauko nematome, bet norint geriau suprasti magnetinius reiškinius, svarbu išmokti jį pavaizduoti. Magnetinės rodyklės padės tai padaryti. Kiekviena tokia rodyklė yra mažas nuolatinis magnetas, kuris lengvai sukasi horizontalioje plokštumoje (2.1 pav.). Apie tai, kaip grafiškai pavaizduotas magnetinis laukas ir koks fizinis dydis jį apibūdina, sužinosite iš šios pastraipos.
Ryžiai. 2.2. Magnetiniame lauke magnetinės rodyklės yra orientuotos tam tikru būdu: šiaurinis rodyklės polius rodo magnetinio lauko indukcijos vektoriaus kryptį tam tikrame taške.
Mes tiriame magnetinio lauko galios charakteristikas
Jei įkrauta dalelė juda magnetiniame lauke, tai laukas veiks dalelę tam tikra jėga. Šios jėgos vertė priklauso nuo dalelės krūvio, jos judėjimo krypties ir greičio vertės, taip pat nuo lauko stiprumo.
Magnetinio lauko galios charakteristika yra magnetinė indukcija.
Magnetinė indukcija (magnetinio lauko indukcija) – vektorinis fizikinis dydis, apibūdinantis magnetinio lauko jėgos veikimą.
Magnetinė indukcija žymima simboliu B.
Magnetinės indukcijos SI vienetas yra tesla; pavadintas serbų fiziko Nikola Tesla (1856-1943) vardu:
Magnetinės indukcijos vektoriaus kryptis tam tikrame magnetinio lauko taške laikoma kryptimi, kurią nurodo šiame taške sumontuotos magnetinės adatos šiaurinis polius (2.2 pav.).
Pastaba! Jėgos, kuria magnetinis laukas veikia judančias įkrautas daleles arba laidininką su srove, arba magnetinę adatą, kryptis nesutampa su magnetinės indukcijos vektoriaus kryptimi.
Magnetinės linijos:
Ryžiai. 2.3. Strypo magneto magnetinio lauko linijos
Už magneto ribų jie palieka šiaurinį magneto polių ir patenka į pietus;
Visada uždarytas (magnetinis laukas yra sūkurinis laukas);
Tankiausiai išsidėstę ties magneto poliais;
Niekada nekerta
Vaizduojantis magnetinį lauką
Ant pav. 2.2 matome, kaip magnetinės adatos yra orientuotos magnetiniame lauke: atrodo, kad jų ašys sudaro linijas, o magnetinės indukcijos vektorius kiekviename taške yra nukreiptas išilgai linijos, einančios per šį tašką, liestinės.
Magnetinių linijų pagalba grafiškai pavaizduojami magnetiniai laukai:
1) magnetinės indukcijos vektoriaus kryptis imama kaip magnetinės indukcijos linijos kryptis tam tikrame taške;
Ryžiai. 2.4. Geležies drožlių grandinės atkuria pasagos magneto magnetinio lauko magnetinės indukcijos linijų modelį
2) kuo didesnis magnetinės indukcijos modulis, tuo magnetinės linijos yra arčiau viena kitos.
Atsižvelgdami į grafinį strypo magneto magnetinio lauko pavaizdavimą, galime padaryti keletą išvadų (žr. 2.3 pav.).
Atkreipkite dėmesį, kad šios išvados galioja bet kurio magneto magnetinėms linijoms.
Kokia magnetinių linijų kryptis juostos magneto viduje?
Magnetinių linijų paveikslėlį galima atkurti naudojant geležies drožles.
Paimkime pasagos formos magnetą, uždėkime ant jo plexiglas plokštę ir per sietelį ant plokštelės supilkime geležies drožles. Magnetiniame lauke kiekvienas geležies gabalas bus įmagnetintas ir virsta maža „magnetine adata“. Išilgai magneto magnetinio lauko magnetinių linijų bus nukreiptos improvizuotos „rodyklės“ (2.4 pav.).
Nupieškite pasagos magneto magnetinio lauko magnetines linijas.
Sužinokite apie vienodą magnetinį lauką
Magnetinis laukas tam tikroje erdvės dalyje vadinamas vienalyčiu, jeigu kiekviename jo taške magnetinės indukcijos vektoriai yra vienodi tiek absoliučia reikšme, tiek kryptimi (2.5 pav.).
Tose srityse, kur magnetinis laukas vienodas, magnetinės indukcijos linijos yra lygiagrečios ir išsidėsčiusios vienodu atstumu viena nuo kitos (2.5, 2.6 pav.). Į mus nukreiptas vienodo magnetinio lauko magnetines linijas įprasta vaizduoti taškais (2.7 pav., a) - tarsi matytume į mus skrendančius „rodyklių antgalius“. Jei magnetinės linijos nukreiptos nuo mūsų, tai jos vaizduojamos kaip kryžiai - tarsi matome nuo mūsų skrendančias „strėlių plunksnas“ (2.7 pav., b).
Daugeliu atvejų mes susiduriame su nehomogenišku magnetiniu lauku, lauku, kuriame magnetinės indukcijos vektoriai turi skirtingas reikšmes ir kryptis skirtinguose taškuose. Tokio lauko magnetinės linijos yra išlenktos, o jų tankis yra skirtingas.
Ryžiai. 2.6. Magnetinis laukas strypo magneto viduje (a) ir tarp dviejų priešingų polių magnetų (b) gali būti laikomas vienalyčiu
Žemės magnetinio lauko tyrimas
Norėdamas ištirti žemės magnetizmą, Williamas Gilbertas pagamino nuolatinį magnetą rutulio pavidalu (Žemės modelis). Uždėjęs ant rutulio kompasą, jis pastebėjo, kad kompaso adata elgiasi taip pat, kaip ir Žemės paviršiuje.
Eksperimentai leido mokslininkui daryti prielaidą, kad Žemė yra didžiulis magnetas, o jos pietinis magnetinis polius yra mūsų planetos šiaurėje. Tolesni tyrimai patvirtino W. Gilbert hipotezę.
Ant pav. 2.8 parodytas Žemės magnetinio lauko magnetinės indukcijos linijų paveikslas.
ryžių. 2.7. Vienodo magnetinio lauko magnetinės indukcijos linijų, statmenų figūros plokštumai ir nukreiptų į mus, vaizdas (a); atsiųstas iš mūsų (b)
Įsivaizduokite, kad einate link Šiaurės ašigalio, judėdami tiksliai ta kryptimi, kurią rodo kompaso rodyklė. Ar pasieksite tikslą?
Žemės magnetinio lauko magnetinės indukcijos linijos nėra lygiagrečios jos paviršiui. Jei magnetinę adatą pritvirtinsite kardaninio pakaboje, tai yra, kad ji galėtų laisvai suktis tiek aplink horizontalią, tiek
Ryžiai. 2.8. Žemės planetos magnetinio lauko magnetinių linijų išdėstymas
o aplink vertikalias ašis – rodyklė bus nustatyta kampu į Žemės paviršių (2.9 pav.).
Kaip magnetinė adata bus išdėstyta įrenginyje, pavaizduotame fig. 2,9 netoli Žemės šiaurinio magnetinio poliaus? netoli Žemės pietinio magnetinio poliaus?
Žemės magnetinis laukas jau seniai padėjo orientuotis keliautojams, jūreiviams, kariškiams ir ne tik jiems. Įrodyta, kad žuvys, jūros žinduoliai ir paukščiai savo migracijos metu vadovaujasi Žemės magnetiniu lauku. Jie taip pat orientuojasi, ieško kelio namo, ir kai kurie gyvūnai, pavyzdžiui, katės.
Sužinokite apie magnetines audras
Tyrimai parodė, kad bet kurioje srityje Žemės magnetinis laukas periodiškai, kiekvieną dieną, keičiasi. Be to, stebimi nedideli kasmetiniai Žemės magnetinio lauko pokyčiai. Tačiau yra ir drastiškų pokyčių. Stiprūs Žemės magnetinio lauko trikdžiai, apimantys visą planetą ir trunkantys nuo vienos iki kelių dienų, vadinami magnetinėmis audrom. Sveiki žmonės jų praktiškai nejaučia, tačiau tiems, kurie serga širdies ir kraujagyslių bei nervų sistemos ligomis, magnetinės audros sukelia savijautos pablogėjimą.
Žemės magnetinis laukas yra savotiškas „skydas“, saugantis mūsų planetą nuo įkrautų dalelių, skrendančių iš kosmoso, daugiausia iš Saulės („saulės vėjo“). Netoli magnetinių polių dalelių srautai skraido gana arti Žemės atmosferos. Didėjant Saulės aktyvumui, kosminės dalelės patenka į viršutinius atmosferos sluoksnius ir jonizuoja dujų molekules – Žemėje stebimos auroros (2.10 pav.).
Apibendrinant
Magnetinė indukcija B yra vektorinis fizikinis dydis, apibūdinantis magnetinio lauko jėgos veikimą. Magnetinės indukcijos vektoriaus kryptis sutampa su magnetinės adatos šiaurinio poliaus nurodyta kryptimi. Magnetinės indukcijos SI vienetas yra tesla (T).
Sąlyginės nukreiptos linijos, kurių kiekviename taške liestinė sutampa su linija, iš kurios nukreiptas magnetinės indukcijos vektorius, vadinamos magnetinės indukcijos linijomis arba magnetinėmis linijomis.
Magnetinės indukcijos linijos visada yra uždaros, už magneto išeina iš šiaurinio magneto poliaus ir patenka į pietus, yra tankesnės tose magnetinio lauko srityse, kur magnetinės indukcijos modulis didesnis.
Planeta Žemė turi magnetinį lauką. Netoli geografinio šiaurinio Žemės poliaus yra jos pietinis magnetinis polius, šalia geografinio pietų poliaus – šiaurinis magnetinis polius.
Kontroliniai klausimai
1. Apibrėžkite magnetinę indukciją. 2. Kaip nukreipiamas magnetinės indukcijos vektorius? 3. Kas yra magnetinės indukcijos SI vienetas? Kieno vardu ji pavadinta? 4. Pateikite magnetinės indukcijos linijų apibrėžimą. 5. Kokia kryptis laikoma magnetinių linijų kryptimi? 6. Kas lemia magnetinių linijų tankį? 7. Koks magnetinis laukas vadinamas homogeniniu? 8. Įrodykite, kad Žemė turi magnetinį lauką. 9. Kokie yra Žemės magnetiniai poliai, palyginti su geografiniais? 10. Kas yra magnetinės audros? Kaip jie veikia žmogų?
2 pratimas
1. Pav. 1 parodytos magnetinės indukcijos linijos tam tikroje magnetinio lauko dalyje. Kiekvienu atveju a-c nustatykite: 1) ar laukas yra vienalytis, ar nehomogeniškas; 2) magnetinės indukcijos vektoriaus kryptis lauko taškuose A ir B; 3) kuriame taške – A arba B – lauko magnetinė indukcija yra didesnė.
2. Kodėl plieninės lango grotelės laikui bėgant gali įsimagnetinti?
3. Pav. 2 parodytos magnetinio lauko linijos, sukurtos dviejų identiškų nuolatinių magnetų, nukreiptų vienas į kitą su tais pačiais poliais.
1) Ar taške A yra magnetinis laukas?
2) Kokia magnetinės indukcijos vektoriaus kryptis taške B? taške C?
3) Kuriame taške – A, B ar C – magnetinio lauko indukcija yra didžiausia?
4) Kokia magnetų viduje esančių magnetinės indukcijos vektorių kryptis?
4. Anksčiau ekspedicijose į Šiaurės ašigalį kildavo sunkumų nustatant judėjimo kryptį, nes paprasti kompasai prie ašigalio beveik neveikė. Kodėl manote?
5. Pasinaudokite papildomais informacijos šaltiniais ir išsiaiškinkite, kiek magnetinis laukas yra svarbus gyvybei mūsų planetoje. Kas nutiktų, jei staiga išnyktų Žemės magnetinis laukas?
6. Yra žemės paviršiaus sričių, kur magnetinė žemės magnetinio lauko indukcija yra daug didesnė nei gretimose srityse. Naudokite papildomus informacijos šaltinius ir sužinokite daugiau apie magnetines anomalijas.
7. Paaiškinkite, kodėl bet kokį neįkrautą kūną visada traukia kūnas, turintis elektros krūvį.
Tai vadovėlio medžiaga.
Oerstedo eksperimentas 1820. Ką rodo magnetinės adatos nuokrypis, kai elektros grandinė uždaryta? Aplink srovę nešantį laidininką yra magnetinis laukas. Magnetinė adata į tai reaguoja. Magnetinio lauko šaltinis yra judantys elektros krūviai arba srovės.
Oerstedo eksperimentas 1820. Ką rodo tai, kad įsijungė magnetinė adata? Tai reiškia, kad srovės kryptis laidininke pasikeitė į priešingą.
Ampère'o eksperimentas 1820 m. Kaip paaiškinti faktą, kad srovės laidininkai sąveikauja tarpusavyje? Mes žinome, kad magnetinis laukas veikia srovės laidininką. Todėl srovių sąveikos reiškinį galima paaiškinti taip: elektros srovė pirmame laidininke sukuria magnetinį lauką, kuris veikia antrąją srovę ir atvirkščiai ...
Srovės stiprumo vienetas Jei 1 A srovė teka dviem lygiagrečiais 1 m ilgio laidininkais, esančiais 1 m atstumu vienas nuo kito, tada jie sąveikauja su jėga N.
Srovės stiprumo vienetas 2 A Kokio stiprumo srovės stipris yra laiduose, jei jie sąveikauja su jėga H?
Kas yra magnetinis laukas ir kokios jo savybės? 1.MP yra ypatinga materijos forma, kuri egzistuoja nepriklausomai nuo mūsų ir mūsų žinių apie ją. 2. MP susidaro judant elektros krūviams ir aptinkamas veikiant judančius elektros krūvius. 3. Nutolus nuo MF šaltinio, jis silpnėja.
Magnetinių linijų savybės: 1. Magnetinės linijos yra uždaros kreivės. Ką tai sako? Jei paimsite magneto gabalėlį ir sulaužysite jį į dvi dalis, kiekvienas gabalas vėl turės „šiaurės“ ir „pietų“ polius. Jei vėl sulaužysite gautą gabalą į dvi dalis, kiekviena dalis vėl turės „šiaurės“ ir „pietų“ polius. Kad ir kokie maži būtų gaunami magnetų gabalėliai, kiekvienas gabalas visada turės „šiaurės“ ir „pietų“ polius. Neįmanoma pasiekti magnetinio monopolio ("mono" reiškia vieną, monopolis - vieną polių). Bent jau toks yra šiuolaikinis požiūris į šį reiškinį. Tai rodo, kad gamtoje nėra magnetinių krūvių. Magnetiniai poliai negali būti atskirti.
2. Magnetinį lauką galite aptikti... A) veikdami bet kurį laidininką, B) veikdami laidininką, kuriuo teka elektros srovė, C) įkrautą teniso kamuoliuką, pakabintą ant plono netiesiamo sriegio, D) pagal judantys elektros krūviai. a) A ir B, b) A ir C, c) B ir C, d) B ir D.
7. Kurie teiginiai yra teisingi? A. Elektros krūviai egzistuoja gamtoje. B. Gamtoje yra magnetinių krūvių. K. Gamtoje elektros krūvių nėra. D. Gamtoje magnetinių krūvių nėra. a) A ir B, b) A ir C, c) A ir D, d) B, C ir D.
10. Du lygiagretūs 1 m ilgio laidininkai, esantys 1 m atstumu vienas nuo kito, jais tekant elektros srovei, pritraukiami jėga N. Tai reiškia, kad srovės laidininkais teka ... a) priešingomis kryptimis 1 A, b ) viena kryptis po 1 A, c) priešingos kryptys po 0,5 A, d) viena kryptis po 0,5 A.
23. Magnetinė adata nukryps, jei bus pastatyta šalia ... A) šalia elektronų srauto, B) prie vandenilio atomų srauto, C) šalia neigiamų jonų srauto, D) šalia teigiamų jonų srauto, E) šalia deguonies atomo branduolių srauto. a) visi atsakymai teisingi b) A, B, C ir D, c) B, C, D, d) B, C, D, E
3. Paveikslėlyje pavaizduotas skerspjūvis laidininko, kurio srovė taške A, elektros srovė patenka statmenai paveikslo plokštumai. Kuri iš taške M pateiktų krypčių atitinka srovės magnetinio lauko indukcijos šiame taške vektoriaus B kryptį? a) 1, b) 2, c) 3, 4)
Žinome, kad laidininkas su srove sukuria aplink save magnetinį lauką. Nuolatinis magnetas taip pat sukuria magnetinį lauką. Ar jų kuriami laukai skirsis? Be jokios abejonės, jie tai padarys. Skirtumas tarp jų gali būti aiškiai matomas, jei sukuriate grafinius magnetinių laukų vaizdus. Laukų magnetinės linijos bus nukreiptos skirtingai.
Homogeniniai magnetiniai laukai
Kada laidininkas su srove magnetinės linijos sudaro uždarus koncentrinius apskritimus aplink laidininką. Jei pažvelgsime į srovės laidininką ir jo suformuotą magnetinį lauką pjūviu, pamatysime skirtingo skersmens apskritimų rinkinį. Paveikslėlyje kairėje pavaizduotas tik laidininkas su srove.
Magnetinio lauko veikimas bus stipresnis, tuo arčiau laidininko. Tolstant nuo laidininko, veiksmas ir atitinkamai magnetinio lauko stiprumas sumažės.
Kada nuolatinis magnetas turime linijas, išeinančias iš pietinio magneto poliaus, einančios palei paties magneto korpusą ir įeinančios į jo šiaurinį polių.
Grafiškai nubraižę tokį magnetą ir jo formuojamo magnetinio lauko magnetines linijas, pamatysime, kad magnetinio lauko poveikis stipriausias bus prie polių, kur magnetinės linijos išsidėsčiusios tankiausiai. Paveikslėlis kairėje su dviem magnetais tiesiog vaizduoja nuolatinių magnetų magnetinį lauką.
Panašų magnetinių linijų išdėstymo vaizdą pamatysime ir solenoido arba ritės su srove atveju. Magnetinės linijos turės didžiausią intensyvumą dviejuose ritės galuose arba galuose. Visais minėtais atvejais turėjome nevienodą magnetinį lauką. Magnetinės linijos turėjo skirtingas kryptis, o jų tankis buvo skirtingas.
Ar magnetinis laukas gali būti vienodas?
Jei atidžiai pažvelgsime į grafinį solenoido vaizdą, pamatysime, kad magnetinės linijos yra lygiagrečios ir turi tokį patį tankį tik vienoje solenoido vietoje.
Tas pats vaizdas bus stebimas nuolatinio magneto korpuse. Ir jei nuolatinio magneto atveju negalime „įlipti“ į jo korpusą jo nesunaikinę, tai ritės be šerdies ar solenoido atveju jų viduje gauname vienodą magnetinį lauką.
Tokio lauko žmogui gali prireikti daugelyje technologinių procesų, todėl galima suprojektuoti pakankamo dydžio solenoidus, kad jų viduje būtų galima atlikti reikiamus procesus.
Grafiškai esame įpratę magnetines linijas vaizduoti kaip apskritimus ar segmentus, tai yra, atrodo, kad matome jas iš šono arba išilgai. Bet ką daryti, jei piešinys sukurtas taip, kad šios linijos būtų nukreiptos į mus arba į priešingą pusę nuo mūsų? Tada jie piešiami taško arba kryžiaus pavidalu.
Jei jie nukreipti į mus, tai jie vaizduojami kaip taškas, tarsi į mus skriejančios strėlės galiukas. Priešingu atveju, kai jie yra nukreipti nuo mūsų, jie nupiešti kryžiaus pavidalu, tarsi tai būtų nuo mūsų tolstanti strėlės uodega.