Pole magnetyczne (MF), obraz graficzny. Indukcja magnetyczna przewodników o różnych kształtach.

W 1820 roku Oersted odkrył związek między elektrycznością a magnetyzmem. Powtarzając eksperymenty Oersteda, André Marie Amper doszedł do wniosku, że przewodnik z prądem sam staje się magnesem, więc działa na igłę magnetyczną i obraca ją. Pole magnetyczne jest szczególnym rodzajem materii, która istnieje naprawdę, tj. niezależnie od nas, naszej wiedzy na ten temat.

Właściwości MP. Jest tworzony przez poruszające się ładunki elektryczne, prądy.

Oddziałuje na poruszające się ładunki elektryczne, prądy.

Linie pola MP są zamknięte, więc MP jest

pole wirowe

Zamknięcie linii pola magnetycznego jest konsekwencją braku izolowanych biegunów magnetycznych w przyrodzie.

Nazywamy pola wektorowe, których linie sił są domknięte pola wirowe.

Pole magnetyczne to wir.

Indukcja magnetyczna B - charakterystyka mocy pole magnetyczne Indukcję pola magnetycznego można określić na podstawie siły działającej na przewodnik z prądem w polu magnetycznym. Moduł wektora indukcji magnetycznej jest stosunkiem maksymalnej siły działającej z pola magnetycznego na odcinek przewodnika z prądem do iloczynu natężenia prądu i długości tego odcinka.

Linie siły pola magnetycznego - linie indukcji magnetycznej, są rysowane w taki sposób, że styczne do nich w każdym punkcie pola wskazują kierunek pola w tym punkcie, wolna mała igła magnetyczna w dowolnym punkcie pola magnetycznego pole będzie zlokalizowane w kierunku wektora indukcji magnetycznej. Linie indukcji magnetycznej wchodzą do bieguna południowego i wychodzą z bieguna północnego.

Jednostką indukcji magnetycznej jest indukcja magnetyczna jednorodnego pola, w którym maksymalna siła 1 N działa od strony pola na odcinek przewodnika o długości 1 m i natężeniu prądu 1 A. Dlatego indukcja magnetyczna jest mocą charakterystyczną MP. Jeżeli we wszystkich punktach określonej części przestrzeni wektor indukcji pola magnetycznego ma tę samą wartość bezwzględną i ten sam kierunek, wówczas pole magnetyczne nazywa się jednorodnym.

Pole wewnątrz paska magnesu trwałego i cewki z prądem jest jednolitym MF.

Kierunek linii pola magnetycznego prądu stałego.Zasada obwodu prawej ręki. Jeśli chwycisz prosty przewodnik dłonią prawej ręki, tak aby kciuk był skierowany wzdłuż prądu, wówczas cztery palce wskażą kierunek linii indukcji magnetycznej pola prądu.

Kierunek linii pola magnetycznego prądu kołowego. Jeśli cztery palce prawej ręki są skierowane wzdłuż prądu, cofnięty kciuk wskaże kierunek linii indukcji magnetycznej pola prądu.

Obraz prądów i pól magnetycznych.

Kierunek prądu w przewodniku jest prostopadły do ​​płaszczyzny arkusza. - kierunek prądu w przewodniku od nas jest prostopadły do ​​płaszczyzny arkusza.

Opis bibliograficzny: Nasekin K. G., Mayurov S. G. Uzyskanie obrazu pola magnetycznego // Młody naukowiec. 2015. №1. S.75-78..04.2019).

Wstęp. Magnetyzm

Naturalne magnesy, mówiąc najprościej mówiąc, kawałki magnetycznej rudy żelaza - magnetytu (skład chemiczny: 31% żelaza i 69% tlenu) nie wszędzie były nazywane magnesami. W różnych krajach magnes nazywano inaczej, ale przede wszystkim te nazwy są tłumaczone jako „kochający”. Tak więc poetycki język starożytnych opisywał właściwość kawałków magnesu - przyciąganie żelaza.

„Kochający kamień” - taką poetycką nazwę nadali Chińczycy naturalnemu magnesowi. Siła naturalnych magnesów jest znikoma, dlatego grecka nazwa magnesu jest tłumaczona jako „kamień Herkulesa”.

Nie należy sądzić, że magnes działa tylko na żelazo. Istnieje wiele innych ciał, które również doświadczają działania silnego magnesu, chociaż nie w takim stopniu jak żelazo. Metale: nikiel, kobalt, mangan, platyna, złoto, srebro, aluminium - są przyciągane przez magnes w słabym stopniu. Inna niezwykła właściwość tak zwanych ciał diamagnetycznych, takich jak cynk, ołów, siarka, bizmut: ciała te są odpychane przez silny magnes!

Ciecze i gazy również podlegają przyciąganiu lub odpychaniu magnesu, jednak w bardzo słabym stopniu; magnes musi być bardzo silny, aby wywierać wpływ na te substancje.

Głównym elementem

Linie sił magnetycznych

Osoba nie ma narządu zmysłu, który odbiera pole magnetyczne, dlatego może jedynie domyślać się istnienia sił magnetycznych otaczających magnes. Nietrudno jednak pośrednio odkryć wzorce rozkładu tych sił. Najlepszym sposobem na to jest użycie małych opiłków żelaza.

Aby to zrobić, weź magnes, przykryj go szklaną płytką na górze. Połóż kartkę papieru na talerzu. Następnie wlej trociny cienką, równą warstwą na kartkę papieru, potrząsając trocinami lekkimi pociągnięciami. Siły magnetyczne przechodzą swobodnie przez papier i szkło; w konsekwencji opiłki żelaza pod wpływem magnesu ulegną namagnesowaniu; gdy nimi potrząśniemy, na chwilę odrywają się od płyty i mogą łatwo obracać się pod wpływem sił magnetycznych.

W rezultacie trociny układają się w rzędy, wyraźnie ujawniając rozkład niewidocznych linii magnetycznych. Siły magnetyczne tworzą złożony system zakrzywionych linii. Możesz zobaczyć, jak promieniują z każdego bieguna magnesu. Im bliżej bieguna, tym grubsze i wyraźniejsze linie trocin; wręcz przeciwnie, wraz z odległością od bieguna rozrzedzają się i tracą wyrazistość, co wyraźnie świadczy o osłabieniu sił magnetycznych wraz z odległością.

Znaczenie pracy

Praca jest poświęcona poprawie akwizycji obrazów pola magnetycznego, które wyraźnie pokazują linie magnetyczne. Wykorzystując znane metody uzyskiwania płaskich wzorów, konieczne jest opracowanie metody uzyskiwania trójwymiarowych wzorów pola magnetycznego.

Obrazowanie za pomocą magnesu i opiłków żelaza

Aby uzyskać taki rysunek, musisz wziąć: magnes, małą szklankę, kartkę papieru, opiłki żelaza. Najpierw umieściliśmy magnes na stole warsztatowym, a następnie przykryliśmy go szkłem. Na szkle kładziono kartkę papieru, po czym posypywano opiłki żelaza. Aby uzyskać piękny rysunek, potrzebujesz:

1) Nie wylewać opiłków żelaza z niewielkiej wysokości z magnesu. Z tego powodu trociny sklejają się w powietrzu i spadają na arkusz w stosie.

2) Lepiej jest wsypywać opiłki żelaza w pobliżu biegunów, aby linie magnetyczne były wyraźnie widoczne.

Wpływ pola magnetycznego na ekran wyświetlacza

Pole magnetyczne magnesu działa również na ekran wyświetlacza. Jeśli weźmiesz magnes i przyłożysz go do ekranu wyświetlacza, wystąpi wiele różnych zjawisk:

1. Zniekształcenie obrazu na ekranie wyświetlacza.

2. Zmień paletę kolorów ekranu wyświetlacza.

Jeśli magnes zostanie przyłożony bezpośrednio do szyby wyświetlacza, pojawi się na nim osobliwy i piękny obraz. Gdy magnes oddala się od ekranu, obraz staje się mniej wyraźny. Na zdjęciach zrobionych w tym momencie widać pewien wzór. Jeśli na ekranie wyświetlacza zostaną umieszczone dwa magnesy w kształcie pierścieni, powstanie wzór różniący się od wzoru utworzonego przez jeden magnes. Na granicy tych rysunków widać linie, które są w jakiś sposób związane z polem magnetycznym. Jeśli zmieni się liczba magnesów lub zmieni się układ biegunów magnesu, wówczas wzór będzie inny. Jeśli magnes w kształcie pierścienia o dużej sile magnetycznej zostanie umieszczony na ekranie wyświetlacza, ekran wyświetlacza stanie się ciemny, a wewnątrz pierścienia ekran będzie świecił różnymi kolorami.

Książka mówi, że pole magnetyczne działa na elektrony. W tej interakcji elektrony nie docierają we właściwe miejsce i dochodzi do zniekształceń. Eksperymenty przeprowadzono na starym monitorze.

Uzyskanie trójwymiarowych obrazów pola magnetycznego

W toku prac uzyskano zdjęcia pola magnetycznego różnych magnesów i sfotografowano je opiłkami żelaza. Analizując wyniki zauważono, że przebiegi pola magnetycznego są albo płaskie, albo trociny unoszą się na niewielką wysokość i nie dostarczają pełnych informacji o polu magnetycznym. W końcu, aby uzyskać zdjęcia pola magnetycznego choćby jednego magnesu, trzeba wykonać kilka eksperymentów. Aby uzyskać obraz pola magnetycznego jednego magnesu, potrzebujesz jednego doświadczenia, drugiego magnesu - drugiego doświadczenia. Powstało pytanie: jak uzyskać zdjęcia pola magnetycznego w objętości? Co należy zrobić, aby uzyskać obraz objętości pola magnetycznego? Pojawia się problem, przeszkadza siła grawitacji działająca na opiłki żelaza. Aby rozwiązać ten problem, musisz zmniejszyć wagę trocin. Zmniejszenie masy ciała w normalnych warunkach jest możliwe tylko za pomocą płynu. W takim przypadku odpowiednia jest płynna „gliceryna”. Zalety tego płynu:

1. Ma większą gęstość niż woda = 1260 kg / m 3

2. Gliceryna jest przezroczysta.

3. Gliceryna jest nieszkodliwa dla zdrowia ludzkiego.

4. Gliceryna ma dobrą lepkość.

Jeśli weźmiesz wodę, siła wyporu będzie mniejsza. Dlaczego? Woda ma mniejszą gęstość niż gliceryna. Woda ma niską lepkość.

opis sprzętu

Wzięliśmy dwa naczynia w kształcie prostopadłościanu wykonanego z pleksiglasu, którego wymiary wynosiły 85 x 85 x 55 mm. Jedno naczynie nie jest zapieczętowane, na wypadek gdyby trzeba było dodać trociny lub glicerynę, ale jest zamykane na brązowe śruby i staje się hermetyczne. W celu uszczelnienia naczynia powierzchnię brzegów naczynia posmarowano żywicą epoksydową, a pokrywkę mocno dociśnięto do naczynia. Wykonano kolejne naczynie do wyświetlania obrazów pola magnetycznego, ale pozostawiono w nim dwa metalowe pręty z żelaza. Przed uszczelnieniem naczynia należy wlać do niego glicerynę i wypełnić opiłkami żelaza. Aby wykonać eksperymenty, musisz dokładnie wymieszać glicerynę i trociny, obracając naczynie w dłoni.

1. Musisz wziąć naczynie bez prętów i ostrymi ruchami wymieszać trociny z gliceryną i umieścić je na magnesie o dużej sile magnetycznej. Wtedy opiłki żelaza zbudują trójwymiarowy wzór linii magnetycznych nie tylko na dnie naczynia, ale także w znacznej odległości od dna.

2. Musisz wziąć naczynie z prętami i wymieszać ostrymi ruchami i umieścić je na magnesie. Wtedy opiłki żelaza stworzą trójwymiarowy wzór w pobliżu prętów i na dnie naczynia.

Opiłki żelaza potrzebują kilku minut, aby zbudować trójwymiarowy obraz pola magnetycznego. Następnie możesz wyjąć naczynie i umieścić magnes w innym miejscu, a obraz zostanie ponownie wyświetlony. Ale lepiej zostawić naczynie na jeden dzień, ponieważ gliceryna jest lekko mętna, więc obraz będzie wyglądał lepiej.

Za pomocą żywicy epoksydowej, opiłków żelaza w małym plastikowym pudełku podjęto próbę uzyskania obrazu pola magnetycznego. Doświadczenie było udane, ale trzeba je powtórzyć.

Moje wrażenia: po obejrzeniu tych zjawisk byłem zdumiony tą właściwością magnesu. Dla mnie to bardzo ciekawe i ekscytujące. W zależności od rodzaju magnesu, wzory pola magnetycznego są różne. Obrazy pola magnetycznego są zawsze piękne, mogą się zmieniać.

Magnesy w powietrzu

Kiedy przeprowadzano eksperymenty w celu uzyskania zdjęć pola magnetycznego, działo się co następuje: gdy magnes przesuwał się pod szkłem, opiłki żelaza poruszały się wraz z magnesem i zmieniały kąt nachylenia i wysokość. Powstało pytanie: co się stanie, jeśli kawałki magnesów zostaną umieszczone w zmiennym polu magnetycznym? Jeśli podłączysz cewkę z żelaznym rdzeniem do źródła prądu, powstanie pole magnetyczne. Jeśli opiłki żelaza zostaną umieszczone obok cewki drutu, można uzyskać obraz pola magnetycznego. Jeśli podłączysz go do źródła prądu stałego (bateria, akumulator), to opiłki żelaza stworzą nieruchomy obraz pola magnetycznego. A jeśli do źródła prądu przemiennego, słychać lekkie brzęczenie, co oznacza, że ​​\u200b\u200btrociny wibrują. Można to wykorzystać do eksperymentów. Rozważ przebieg eksperymentu:

1. Weź kulki styropianowe i umieść w nich kawałki pękniętego magnesu.

3. Następnie włóż piankowe kulki z kawałkami magnesów do pudełka.

4. Umieść pudełko z kulkami na rolce.

5. Podłącz cewkę z drutu miedzianego do źródła prądu przemiennego.

W wyniku działania pola magnetycznego na fragmenty magnesów w kulkach z działania eksperymentu powstaje chaotyczny ruch cząsteczek w polu magnetycznym.

magnesy do domu

W mojej rodzinie pamiątki na magnesach można zobaczyć na lodówce. Te magnesy są, powiedzmy, dekoracyjne. Tradycyjnie przyjeżdżają do nas od krewnych, znajomych, którzy gdzieś wypoczywali lub my sami przywozimy je z wakacji.

Ale najważniejsze zastosowanie magnesów na lodówkę jest ukryte przed naszymi oczami. W lodówce w uszczelce drzwi zastosowano magnesy taśmowe. Dzięki temu drzwi są przyciągane do korpusu i następuje uszczelnienie, wilgoć nie dostaje się do lodówki.

Posiadamy również zestaw narzędzi zawierający namagnesowane śrubokręty. Takie śrubokręty są potrzebne, aby nie zgubić żadnej śruby. W domu są zasłony, zawieszane są na nich magnetyczne klipsy, aby nadać pożądany kształt. Jest też prosty magnes, na którym powiesimy klucze do domu, aby się nie zgubiły. Wcześniej w domu używano centrum muzycznego, które miało dwa głośniki, te głośniki mają magnesy. Magnesy są często stosowane w urządzeniach gospodarstwa domowego.

Istnieją takie pamiątki, których zasada opiera się na wykorzystaniu pola magnetycznego magnesów. Posiadam specjalne magnesy, z których można wykonać inny łańcuszek. W klasie fizyki znajduje się pamiątkowy „szczyt poziomy”. Czubek blatu opiera się o szybę, wisi nad podstawką i można go odkręcić. Jest gra w rzutki. Nowoczesne rzutki opierają się na działaniu magnesu, rzutka posiada magnes na czubku.

Wyniki pracy

1. Uzyskano obrazy pola magnetycznego magnesów o różnych kształtach;

2. Otrzymuje się obrazy pola magnetycznego magnesów o różnych siłach magnetycznych;

3. Uzyskane zdjęcia zniekształceń obrazów ekranowych na wyświetlaczu;

4. Uzyskano trójwymiarowe obrazy pól magnetycznych magnesów o różnych kształtach i różnych siłach magnetycznych;

5. Opracowano zbiór obrazów fotograficznych obrazów pól magnetycznych na nośnikach cyfrowych;

6. Wykonano model poruszających się magnesów w zmiennym polu magnetycznym;

7. Podjęto próbę uzyskania „wiecznego” obrazu pola magnetycznego.

8. Można kontynuować prace w celu uzyskania bardziej złożonych układów pól magnetycznych.

wnioski

1. Obrazy pól magnetycznych są zróżnicowane.

2. Ich wygląd zależy od:

a) - od kształtu magnesu;

b) - od siły magnetycznej;

c) - od obecności biegunów.

3. Pole magnetyczne oddziałuje na obraz na ekranie starego wyświetlacza lub telewizora i zachodzą różne zjawiska

a) - pojawienie się plam na ekranie wyświetlacza;

b) - zniekształcenie obrazu na ekranie wyświetlacza;

c) - zmienić paletę kolorów ekranu wyświetlacza;

d) w miejscu kropek na ekranie wyświetlacza zgaduje się jakiś obraz.

4. Wolumetryczne obrazy pola magnetycznego dostarczają więcej informacji o położeniu linii magnetycznych.

5. Zmienne pole magnetyczne wprawia magnesy w ruch.

Literatura:

1. Kartsev V. P. Przygody wielkich równań, wydawnictwo „Wiedza” M.-1978

2. Perelman Ya. I. Zabawna fizyka, wydawnictwo „Nauka” M.-1972

3. A. S. Enochowicz. Podręcznik fizyki i techniki, wydawnictwo "Oświecenie" M. - 1983

4. A. Shileiko, T. Shileiko Elektrony ... elektrony, wydawnictwo "Literatura dziecięca" M. - 1983

5. L. V. Tarasow Fizyka w przyrodzie, Moskwa: Prosveshchenie, 1998

Nie możemy zobaczyć pola magnetycznego, ale dla lepszego zrozumienia zjawisk magnetycznych ważne jest, aby nauczyć się je przedstawiać. Pomogą w tym strzałki magnetyczne. Każda taka strzała to mały magnes trwały, który łatwo obraca się w płaszczyźnie poziomej (ryc. 2.1). O tym, jak pole magnetyczne jest przedstawiane graficznie i jaka jest jego wielkość fizyczna, dowiesz się z tego akapitu.

Ryż. 2.2. W polu magnetycznym strzałki magnetyczne są zorientowane w określony sposób: biegun północny strzałki wskazuje kierunek wektora indukcji pola magnetycznego w danym punkcie

Badamy charakterystykę mocy pola magnetycznego

Jeśli naładowana cząstka porusza się w polu magnetycznym, to pole będzie działać na cząstkę z pewną siłą. Wartość tej siły zależy od ładunku cząstki, kierunku i wartości prędkości jej ruchu, a także od tego, jak silne jest pole.

Cechą charakterystyczną pola magnetycznego jest indukcja magnetyczna.

Indukcja magnetyczna (indukcja pola magnetycznego) jest wektorową wielkością fizyczną charakteryzującą działanie siły pola magnetycznego.

Indukcja magnetyczna jest oznaczona symbolem B.

Jednostką SI indukcji magnetycznej jest tesla; nazwany na cześć serbskiego fizyka Nikoli Tesli (1856-1943):

Za kierunek wektora indukcji magnetycznej w danym punkcie pola magnetycznego przyjmuje się kierunek wskazywany przez biegun północny igły magnetycznej zainstalowanej w tym punkcie (ryc. 2.2).

Notatka! Kierunek siły, z jaką pole magnetyczne działa na poruszające się naładowane cząstki lub na przewodnik z prądem lub na igłę magnetyczną, nie pokrywa się z kierunkiem wektora indukcji magnetycznej.

Linie magnetyczne:

Ryż. 2.3. Linie pola magnetycznego magnesu sztabkowego

Poza magnesem opuszczają biegun północny magnesu i wchodzą na południe;

Zawsze zamknięte (pole magnetyczne jest polem wirowym);

Najgęściej rozmieszczone na biegunach magnesu;

Nigdy nie przekraczaj

Przedstawienie pola magnetycznego

na ryc. 2.2 widzimy, jak igły magnetyczne są zorientowane w polu magnetycznym: ich osie wydają się tworzyć linie, a wektor indukcji magnetycznej w każdym punkcie jest skierowany wzdłuż stycznej do linii przechodzącej przez ten punkt.

Za pomocą linii magnetycznych pola magnetyczne są przedstawiane graficznie:

1) kierunek wektora indukcji magnetycznej przyjmuje się jako kierunek linii indukcji magnetycznej w danym punkcie;

Ryż. 2.4. Łańcuchy opiłków żelaza odtwarzają wzór linii indukcji magnetycznej pola magnetycznego magnesu w kształcie podkowy

2) im większy moduł indukcji magnetycznej, tym bliżej siebie rysowane są linie magnetyczne.

Po rozważeniu graficznej reprezentacji pola magnetycznego magnesu sztabkowego możemy wyciągnąć pewne wnioski (patrz ryc. 2.3).

Należy zauważyć, że wnioski te dotyczą linii magnetycznych dowolnego magnesu.

Jaki jest kierunek linii magnetycznych wewnątrz magnesu sztabkowego?

Obraz linii magnetycznych można odtworzyć za pomocą opiłków żelaza.

Weźmy magnes w kształcie podkowy, połóżmy na nim płytkę z pleksiglasu i opiłki żelaza przesypujemy na płytkę przez sitko. W polu magnetycznym każdy kawałek żelaza zostanie namagnesowany i zamieni się w małą „magnetyczną igłę”. Improwizowane „strzałki” będą zorientowane wzdłuż linii magnetycznych pola magnetycznego magnesu (ryc. 2.4).

Narysuj linie magnetyczne pola magnetycznego magnesu w kształcie podkowy.

Dowiedz się o jednorodnym polu magnetycznym

Pole magnetyczne w jakiejś części przestrzeni nazywa się jednorodnym, jeśli w każdym z jego punktów wektory indukcji magnetycznej są takie same zarówno pod względem wartości bezwzględnej, jak i kierunku (ryc. 2.5).

W obszarach, w których pole magnetyczne jest jednorodne, linie indukcji magnetycznej są równoległe i znajdują się w tej samej odległości od siebie (ryc. 2.5, 2.6). Zwyczajowo przedstawia się linie magnetyczne jednolitego pola magnetycznego skierowanego w naszą stronę jako kropki (ryc. 2.7, a) - tak jakbyśmy widzieli lecące w naszą stronę „groty strzał”. Jeśli linie magnetyczne są skierowane od nas, to są przedstawiane jako krzyże - wydaje się, że widzimy lecące od nas „pióra strzał” (ryc. 2.7, b).

W większości przypadków mamy do czynienia z niejednorodnym polem magnetycznym, polem, w którym wektory indukcji magnetycznej mają różne wartości i kierunki w różnych punktach. Linie magnetyczne takiego pola są zakrzywione, a ich gęstość jest różna.

Ryż. 2.6. Pole magnetyczne wewnątrz magnesu sztabkowego (a) i pomiędzy dwoma magnesami skierowanymi do siebie przeciwległymi biegunami (b) można uznać za jednorodne

Badanie pola magnetycznego Ziemi

Aby zbadać ziemski magnetyzm, William Gilbert wykonał magnes trwały w kształcie kuli (model Ziemi). Po umieszczeniu kompasu na kuli zauważył, że igła kompasu zachowuje się tak samo, jak na powierzchni Ziemi.

Eksperymenty pozwoliły naukowcowi założyć, że Ziemia jest ogromnym magnesem, a jej południowy biegun magnetyczny znajduje się na północy naszej planety. Dalsze badania potwierdziły hipotezę W. Gilberta.

na ryc. 2.8 przedstawia obraz linii indukcji magnetycznej ziemskiego pola magnetycznego.

Ryż. 2.7. Obraz linii indukcji magnetycznej jednorodnego pola magnetycznego, które są prostopadłe do płaszczyzny figury i skierowane w naszą stronę (a); wysłane od nas (b)

Wyobraź sobie, że idziesz w kierunku bieguna północnego, poruszając się dokładnie w kierunku wskazywanym przez igłę kompasu. Czy dotrzesz do celu?

Linie indukcji magnetycznej pola magnetycznego Ziemi nie są równoległe do jej powierzchni. Jeśli zamocujesz igłę magnetyczną w zawieszeniu gimbala, to znaczy tak, aby mogła swobodnie obracać się zarówno wokół poziomu, jak i

Ryż. 2.8. Układ linii magnetycznych pola magnetycznego planety Ziemia

a wokół osi pionowych strzałka zostanie ustawiona pod kątem do powierzchni Ziemi (ryc. 2.9).

W jaki sposób igła magnetyczna będzie umieszczona w urządzeniu na ryc. 2,9 w pobliżu północnego bieguna magnetycznego Ziemi? w pobliżu południowego bieguna magnetycznego Ziemi?

Ziemskie pole magnetyczne od dawna pomaga orientować się podróżnikom, żeglarzom, wojsku i nie tylko. Udowodniono, że ryby, ssaki morskie i ptaki podczas swoich wędrówek kierują się ziemskim polem magnetycznym. Orientują się również, szukając drogi do domu, a także niektóre zwierzęta, takie jak koty.

Dowiedz się więcej o burzach magnetycznych

Badania wykazały, że w każdym obszarze pole magnetyczne Ziemi zmienia się okresowo, każdego dnia. Ponadto obserwuje się niewielkie roczne zmiany pola magnetycznego Ziemi. Jednak są też drastyczne zmiany. Silne zaburzenia pola magnetycznego Ziemi, które obejmują całą planetę i trwają od jednego do kilku dni, nazywane są burzami magnetycznymi. Zdrowi ludzie praktycznie ich nie odczuwają, ale dla osób z chorobami układu krążenia i układu nerwowego burze magnetyczne powodują pogorszenie samopoczucia.

Ziemskie pole magnetyczne jest swego rodzaju „tarczą”, która chroni naszą planetę przed naładowanymi cząstkami lecącymi z kosmosu, głównie ze Słońca („wiatr słoneczny”). W pobliżu biegunów magnetycznych strumienie cząstek przelatują dość blisko ziemskiej atmosfery. Wraz ze wzrostem aktywności Słońca cząstki kosmiczne przedostają się do górnych warstw atmosfery i jonizują cząsteczki gazu - na Ziemi obserwuje się zorze polarne (ryc. 2.10).

Podsumowując

Indukcja magnetyczna B jest wektorową wielkością fizyczną charakteryzującą działanie siły pola magnetycznego. Kierunek wektora indukcji magnetycznej pokrywa się z kierunkiem wskazywanym przez biegun północny igły magnetycznej. Jednostką indukcji magnetycznej w układzie SI jest tesla (T).

Linie skierowane warunkowo, w każdym punkcie, w którym styczna pokrywa się z linią, wzdłuż której skierowany jest wektor indukcji magnetycznej, nazywane są liniami indukcji magnetycznej lub liniami magnetycznymi.

Linie indukcji magnetycznej są zawsze zamknięte, na zewnątrz magnesu opuszczają biegun północny magnesu i wchodzą na południe, są gęstsze w tych obszarach pola magnetycznego, w których moduł indukcji magnetycznej jest większy.

Planeta Ziemia ma pole magnetyczne. W pobliżu geograficznego bieguna północnego Ziemi znajduje się jej południowy biegun magnetyczny, w pobliżu geograficznego bieguna południowego - północny biegun magnetyczny.

Pytania kontrolne

1. Zdefiniuj indukcję magnetyczną. 2. Jak skierowany jest wektor indukcji magnetycznej? 3. Jaka jest jednostka SI indukcji magnetycznej? Po kim ona ma na imię? 4. Podaj definicję linii indukcji magnetycznej. 5. Jaki kierunek przyjmuje się za kierunek linii magnetycznych? 6. Co decyduje o gęstości linii magnetycznych? 7. Jakie pole magnetyczne nazywamy jednorodnym? 8. Udowodnij, że Ziemia ma pole magnetyczne. 9. Jaki jest stosunek biegunów magnetycznych Ziemi do geograficznych? 10. Czym są burze magnetyczne? Jak wpływają na człowieka?

Ćwiczenie nr 2

1. Na ryc. 1 pokazuje linie indukcji magnetycznej w pewnym przekroju pola magnetycznego. Dla każdego przypadku a-c określ: 1) czy pole jest jednorodne czy niejednorodne; 2) kierunek wektora indukcji magnetycznej w punktach A i B pola; 3) w którym punkcie - A lub B - indukcja magnetyczna pola jest większa.

2. Dlaczego stalowa kratka okienna może się z czasem namagnesować?

3. Na ryc. 2 pokazuje linie pola magnetycznego wytwarzanego przez dwa identyczne magnesy trwałe zwrócone do siebie tymi samymi biegunami.

1) Czy w punkcie A występuje pole magnetyczne?

2) Jaki jest kierunek wektora indukcji magnetycznej w punkcie B? w punkcie C?

3) W którym punkcie – A, B czy C – indukcja pola magnetycznego jest największa?

4) Jaki jest kierunek wektorów indukcji magnetycznej wewnątrz magnesów?

4. Wcześniej podczas wypraw na biegun północny były trudności z określeniem kierunku ruchu, ponieważ zwykłe kompasy prawie nie działały w pobliżu bieguna. Czemu myślisz?

5. Skorzystaj z dodatkowych źródeł informacji i dowiedz się, jak ważne dla życia na naszej planecie jest pole magnetyczne. Co by się stało, gdyby ziemskie pole magnetyczne nagle zniknęło?

6. Istnieją obszary powierzchni ziemi, w których indukcja magnetyczna ziemskiego pola magnetycznego jest znacznie większa niż w obszarach sąsiednich. Skorzystaj z dodatkowych źródeł informacji i dowiedz się więcej o anomaliach magnetycznych.

7. Wyjaśnij, dlaczego każde ciało nienaładowane jest zawsze przyciągane do ciała, które ma ładunek elektryczny.

To jest materiał podręcznikowy.

Eksperyment Oersteda z 1820 r. O czym świadczy odchylenie igły magnetycznej, gdy obwód elektryczny jest zamknięty? Wokół przewodnika z prądem występuje pole magnetyczne. Igła magnetyczna reaguje na to. Źródłem pola magnetycznego są poruszające się ładunki elektryczne lub prądy.

Eksperyment Oersteda w 1820 r. O czym świadczy fakt, że igła magnetyczna się włączyła? Oznacza to, że kierunek prądu w przewodniku zmienił się na przeciwny.

Eksperyment Ampère'a w 1820 roku. Jak wytłumaczyć fakt, że przewodniki z prądem oddziałują na siebie? Wiemy, że pole magnetyczne działa na przewodnik z prądem. Dlatego zjawisko interakcji prądów można wyjaśnić w następujący sposób: prąd elektryczny w pierwszym przewodniku wytwarza pole magnetyczne, które działa na drugi prąd i odwrotnie ...

Jednostka natężenia prądu Jeśli prąd o natężeniu 1 A przepływa przez dwa równoległe przewodniki o długości 1 m, znajdujące się w odległości 1 m od siebie, to oddziałują one z siłą N.

Jednostka natężenia prądu 2 A Jaka jest siła prądu w przewodnikach, jeśli oddziałują one z siłą H?

Co to jest pole magnetyczne i jakie są jego właściwości? 1.MP to szczególna forma materii, która istnieje niezależnie od nas i naszej wiedzy na jej temat. 2. MP jest generowane przez poruszające się ładunki elektryczne i jest wykrywane przez oddziaływanie na poruszające się ładunki elektryczne. 3. Wraz z odległością od źródła MF słabnie.

Własności linii magnetycznych: 1. Linie magnetyczne są krzywymi zamkniętymi. Co to mówi? Jeśli weźmiesz kawałek magnesu i podzielisz go na dwie części, każda z nich ponownie będzie miała biegun „północny” i „południowy”. Jeśli ponownie podzielisz wynikowy kawałek na dwie części, każda część ponownie będzie miała biegun „północny” i „południowy”. Bez względu na to, jak małe są powstałe kawałki magnesów, każdy kawałek zawsze będzie miał biegun „północny” i „południowy”. Nie da się osiągnąć monopolu magnetycznego („mono” oznacza jeden, monopol – jeden biegun). Przynajmniej taki jest współczesny punkt widzenia na to zjawisko. Sugeruje to, że w przyrodzie nie ma ładunków magnetycznych. Biegunów magnetycznych nie można rozdzielić.

2. Możesz wykryć pole magnetyczne przez... A) działając na dowolny przewodnik, B) działając na przewodnik, przez który płynie prąd elektryczny, C) naładowaną piłkę tenisową zawieszoną na cienkiej nierozciągliwej nici, D) przez poruszające się ładunki elektryczne. a) A i B, b) A i C, c) B i C, d) B i D.

7. Które stwierdzenia są prawdziwe? A. Ładunki elektryczne istnieją w przyrodzie. B. W naturze występują ładunki magnetyczne. P. W przyrodzie nie ma ładunków elektrycznych. D. W przyrodzie nie ma ładunków magnetycznych. a) A i B, b) A i C, c) A i D, d) B, C i D.

10. Dwa równoległe przewodniki o długości 1 m, znajdujące się w odległości 1 m od siebie, gdy przepływa przez nie prąd elektryczny, są przyciągane siłą N. Oznacza to, że przez przewodniki płyną prądy... a) przeciwne kierunki 1 A, b ) jeden kierunek 1 A każdy, c) przeciwne kierunki 0,5 A każdy, d) jeden kierunek 0,5 A każdy.

23. Igła magnetyczna będzie odchylać się, jeśli zostanie umieszczona w pobliżu ... A) w pobliżu przepływu elektronów, B) w pobliżu przepływu atomów wodoru, C) w pobliżu przepływu jonów ujemnych, D) w pobliżu przepływu jonów dodatnich, E) w pobliżu przepływu jąder atomu tlenu. a) wszystkie odpowiedzi są poprawne b) A, B, C i D, c) B, C, D, d) B, C, D, E

3. Rysunek przedstawia przekrój poprzeczny przewodnika z prądem w punkcie A, prąd elektryczny wpływa prostopadle do płaszczyzny rysunku. Który z kierunków przedstawionych w punkcie M odpowiada kierunkowi wektora B indukcji pola magnetycznego prądu w tym punkcie? a) 1, b) 2, c) 3, 4)

Wiemy, że przewodnik z prądem wytwarza wokół siebie pole magnetyczne. Magnes trwały również wytwarza pole magnetyczne. Czy stworzone przez nich pola będą inne? Niewątpliwie będą. Różnicę między nimi widać wyraźnie, jeśli tworzy się graficzne obrazy pól magnetycznych. Linie magnetyczne pól będą skierowane inaczej.

Jednorodne pola magnetyczne

Gdy przewodnik z prądem linie magnetyczne tworzą wokół przewodnika zamknięte koncentryczne okręgi. Jeśli spojrzymy na przekrój przewodnika z prądem i utworzonego przez niego pola magnetycznego, zobaczymy zestaw okręgów o różnych średnicach. Rysunek po lewej pokazuje tylko przewodnik z prądem.

Działanie pola magnetycznego będzie tym silniejsze, im bliżej przewodnika. W miarę oddalania się od przewodnika działanie i odpowiednio siła pola magnetycznego będą się zmniejszać.

Gdy trwały magnes mamy linie wychodzące z południowego bieguna magnesu, przechodzące wzdłuż korpusu samego magnesu i wchodzące w jego biegun północny.

Naszkicowawszy graficznie taki magnes i linie magnetyczne wytwarzanego przez niego pola magnetycznego, zobaczymy, że oddziaływanie pola magnetycznego będzie najsilniejsze w pobliżu biegunów, gdzie linie magnetyczne są ułożone najgęściej. Rysunek po lewej z dwoma magnesami przedstawia pole magnetyczne magnesów trwałych.

Podobny obraz ułożenia linii magnetycznych zobaczymy w przypadku solenoidu lub cewki z prądem. Linie magnetyczne będą miały największe natężenie na dwóch końcach lub końcach cewki. We wszystkich powyższych przypadkach mieliśmy niejednorodne pole magnetyczne. Linie magnetyczne miały różne kierunki, a ich gęstość była różna.

Czy pole magnetyczne może być jednorodne?

Jeśli przyjrzymy się bliżej graficznemu przedstawieniu solenoidu, zobaczymy, że linie magnetyczne są równoległe i mają taką samą gęstość tylko w jednym miejscu wewnątrz solenoidu.

Ten sam obraz będzie obserwowany wewnątrz korpusu magnesu trwałego. A jeśli w przypadku magnesu trwałego nie możemy „wspiąć się” do jego korpusu bez jego zniszczenia, to w przypadku cewki bez rdzenia lub solenoidu otrzymujemy w nich jednolite pole magnetyczne.

Takie pole może być potrzebne człowiekowi w wielu procesach technologicznych, dlatego możliwe jest zaprojektowanie elektrozaworów o odpowiedniej wielkości, aby można było w nich przeprowadzić niezbędne procesy.

Graficznie jesteśmy przyzwyczajeni do przedstawiania linii magnetycznych jako okręgów lub segmentów, to znaczy wydaje nam się, że widzimy je z boku lub wzdłuż. Ale co, jeśli rysunek jest stworzony w taki sposób, że te linie są skierowane w naszą stronę lub w kierunku przeciwnym do nas? Następnie są rysowane w formie kropki lub krzyża.

Jeśli są skierowane na nas, to są przedstawiane jako punkt, jakby to był czubek lecącej w nas strzały. W przeciwnym przypadku, gdy są skierowane od nas, są rysowane w formie krzyża, jakby to był ogon oddalającej się od nas strzały.