Na slici su prikazane magnetne linije magnetnog polja. Prezentacija - test iz fizike „Elektromagnetno polje. Spisak dodatne literature

Tema ove lekcije biće magnetno polje i njegov grafički prikaz. Razgovaraćemo o neujednačenom i uniformnom magnetnom polju. Prvo, hajde da definišemo magnetno polje, da vam kažemo sa čime je povezano i koja svojstva ima. Naučimo kako to prikazati na grafikonima. Također ćemo naučiti kako se određuje neujednačeno i homogeno magnetno polje.

Danas ćemo prije svega ponoviti šta je magnetno polje. Magnetno polje - polje sile koje se formira oko provodnika kroz koji protiče električna struja. Povezan je sa pokretnim nabojima.

Sada je potrebno napomenuti svojstva magnetnog polja. Znate da naplata ima nekoliko polja povezanih s njim. posebno, električno polje. Ali mi ćemo raspravljati upravo o magnetnom polju koje stvaraju pokretni naboji. Magnetno polje ima nekoliko svojstava. prvo: magnetsko polje nastaje kretanjem električnih naboja. Drugim riječima, oko vodiča kroz koji teče električna struja formira se magnetsko polje. Sljedeće svojstvo koje govori kako je magnetsko polje određeno. Određuje se djelovanjem na drugi pokretni električni naboj. Ili, kažu, na drugu električnu struju. Prisustvo magnetnog polja možemo utvrditi djelovanjem na iglu kompasa, na tzv. magnetna igla.

Još jedna nekretnina: magnetno polje deluje silom. Stoga kažu da je magnetno polje materijalno.

Ova tri svojstva su karakteristične karakteristike magnetno polje. Nakon što smo odlučili šta je magnetno polje i odredili svojstva takvog polja, potrebno je reći kako se magnetsko polje proučava. Prije svega, magnetsko polje se proučava pomoću okvira koji nosi struju. Ako uzmemo provodnik, napravimo okrugli ili kvadratni okvir od ovog vodiča i propuštamo električnu struju kroz ovaj okvir, onda će se u magnetskom polju ovaj okvir rotirati na određeni način.

Rice. 1. Okvir koji nosi struju rotira u vanjskom magnetskom polju

Možemo suditi po načinu na koji se ovaj okvir okreće magnetno polje. Samo ovdje postoji jedan važan uvjet: okvir mora biti vrlo mali ili mora biti vrlo male veličine u odnosu na udaljenosti na kojima proučavamo magnetsko polje. Takav okvir se naziva strujni krug.

Također možemo proučavati magnetsko polje pomoću magnetnih igala, stavljajući ih u magnetsko polje i promatrajući njihovo ponašanje.

Rice. 2. Utjecaj magnetnog polja na magnetne igle

Sljedeća stvar o kojoj ćemo razgovarati je kako predstaviti magnetno polje. Kao rezultat dugotrajnog istraživanja, postalo je jasno da se magnetsko polje može prikladno predstaviti pomoću magnetnih linija. Posmatrati magnetne linije, hajde da napravimo jedan eksperiment. Za naš eksperiment trebat će nam trajni magnet, metalne željezne opiljke, staklo i list bijelog papira.

Rice. 3. Gvozdene strugotine se nižu duž linija magnetnog polja

Pokrijte magnet staklenom pločom, a na vrh stavite list papira, bijeli list papira. Pospite željezne opiljke na vrh lista papira. Kao rezultat, vidjet ćete kako se pojavljuju linije magnetskog polja. Ono što ćemo vidjeti su linije magnetnog polja stalnog magneta. Ponekad se nazivaju i spektrom magnetnih linija. Primijetite da linije postoje u sva tri smjera, a ne samo u ravni.

Magnetna linija- zamišljena linija duž koje bi se poređale ose magnetnih igala.

Rice. 4. Šematski prikaz magnetske linije

Pogledajte, slika pokazuje sljedeće: linija je zakrivljena, smjer magnetske linije određen je smjerom magnetske strelice. Smjer je označen sjevernim polom magnetne igle. Vrlo je zgodno prikazati linije pomoću strelica.

Rice. 5. Kako se pokazuje smjer linija polja?

Hajde sada da razgovaramo o svojstvima magnetnih linija. Prvo, magnetne linije nemaju ni početak ni kraj. Ovo su zatvorene linije. Pošto su magnetne linije zatvorene, onda nema magnetnih naboja.

drugo: to su linije koje se ne seku, ne prekidaju, ne uvijaju na bilo koji način. Uz pomoć magnetnih linija možemo okarakterizirati magnetsko polje, zamisliti ne samo njegov oblik, već i govoriti o efektu sile. Ako prikažemo veću gustinu takvih linija, onda ćemo na ovom mjestu, u ovoj tački prostora, imati veće djelovanje sile.

Ako su prave paralelne jedna s drugom, njihova gustina je ista, tada u ovom slučaju kažu da magnetno polje je uniformno. Ako, naprotiv, ovo nije ispunjeno, tj. gustina je drugačija, linije su zakrivljene, tada će se takvo polje zvati heterogena. Na kraju lekcije, skrenuo bih vam pažnju na sljedeće crteže.

Rice. 6. Nehomogeno magnetno polje

Prvo, sada to već znamo magnetne linije može biti predstavljen strelicama. A figura predstavlja upravo neujednačeno magnetno polje. Gustina je različita na različitim mjestima, što znači da će djelovanje sile ovog polja na magnetsku iglu biti različito.

Sljedeća slika prikazuje homogeno polje. Linije su usmjerene u jednom smjeru, a njihova gustina je ista.

Rice. 7. Uniformno magnetno polje

Ujednačeno magnetsko polje je polje koje se javlja unutar zavojnice s velikim brojem zavoja ili unutar pravog magneta. Magnetno polje izvan trakastog magneta, ili ono što smo danas uočili u razredu, je nejednoliko polje. Da bismo sve ovo u potpunosti razumjeli, pogledajmo tabelu.

Spisak dodatne literature:

Belkin I.K. Električna i magnetska polja // Quantum. - 1984. - br. 3. - Str. 28-31. Kikoin A.K. Odakle dolazi magnetizam? // Quantum. - 1992. - Br. 3. - P. 37-39.42 Leenson I. Misterije magnetske igle // Quantum. - 2009. - br. 3. - str. 39-40. Udžbenik za osnovnu fiziku. Ed. G.S. Landsberg. T. 2. - M., 1974

Katalog zadataka.
Zadaci D13. Magnetno polje. Elektromagnetna indukcija

Električna struja je propuštena kroz svjetlovodni okvir smješten između polova potkovičastog magneta, čiji je smjer označen strelicama na slici.

Rješenje.

Magnetno polje će biti usmjereno od sjevernog pola magneta prema jugu (okomito na stranu AB okvira). Na stranice okvira sa strujom djeluje amperova sila čiji je smjer određen pravilom lijeve strane, a veličina je jednaka gdje je jačina struje u okviru, je veličina magnetske indukcije magnetnog polja, je dužina odgovarajuće strane okvira, je sinus ugla između vektora magnetske indukcije i smjera struje . Tako će na AB stranu okvira i na stranu paralelnu s njom djelovati sile jednake po veličini, ali suprotnog smjera: s lijeve strane “od nas”, a s desne strane “na nas”. Sile neće djelovati na preostale strane, jer struja u njima teče paralelno s linijama polja. Tako će okvir početi da se okreće u smjeru kazaljke na satu kada se gleda odozgo.

Kako se okrećete, smjer sile će se mijenjati i u trenutku kada se okvir okrene za 90°, obrtni moment će promijeniti smjer, tako da se okvir neće dalje rotirati. Okvir će neko vrijeme oscilirati u ovom položaju, a zatim će završiti u položaju prikazanom na slici 4.

Odgovor: 4

Izvor: Državna akademija za fiziku. Glavni talas. Opcija 1313.

Kroz zavojnicu teče električna struja čiji je smjer prikazan na slici. Istovremeno, na krajevima gvozdene jezgre zavojnice

1) formiraju se magnetni polovi: na kraju 1 - severni pol; na kraju 2 - južni

2) formiraju se magnetni polovi: na kraju 1 - južni pol; na kraju 2 - sjeverni

3) električni naboji se akumuliraju: na kraju 1 - negativno naelektrisanje; na kraju 2 je pozitivno

4) električni naboji se akumuliraju: na kraju 1 - pozitivno naelektrisanje; na kraju 2 - negativno

Rješenje.

Kada se nabijene čestice kreću, uvijek nastaje magnetsko polje. Koristimo pravilo desne ruke da odredimo smjer vektora magnetske indukcije: usmjerimo svoje prste duž linije struje, a zatim će savijeni palac pokazati smjer vektora magnetske indukcije. Dakle, linije magnetske indukcije su usmjerene od kraja 1 do kraja 2. Linije magnetskog polja ulaze u južni magnetni pol i izlaze sa sjevera.

Tačan odgovor je označen pod brojem 2.

Napomena.

Unutar magneta (zavojnice), linije magnetskog polja idu od južnog do sjevernog pola.

Odgovor: 2

Izvor: Državna akademija za fiziku. Glavni talas. Opcija 1326., OGE-2019. Glavni talas. Opcija 54416

Na slici je prikazana slika linija magnetnog polja sa dva magneta traka dobijena pomoću gvozdenih strugotina. Sudeći prema lokaciji magnetne igle, koji polovi trakastih magneta odgovaraju područjima 1 i 2?

1) 1 - sjeverni pol; 2 - jug

2) 1 - južni; 2 - sjeverni pol

3) i 1 i 2 - na sjeverni pol

4) i 1 i 2 - na južni pol

Rješenje.

Pošto su magnetske linije zatvorene, polovi ne mogu biti i južni i sjeverni. Slovo N (Sjever) označava sjeverni pol, S (Jug) južni. Sjeverni pol privlači Južni pol. Dakle, regija 1 je južni pol, regija 2 je sjeverni pol.

Upotreba testova u nastavi omogućava stvarnu individualizaciju i diferencijaciju učenja; uvesti pravovremeni korektivni rad u nastavni proces; pouzdano procjenjuju i upravljaju kvalitetom obuke. Predloženi testovi na temu “Magnetno polje” sadrže 10 zadataka.

1. Magnet stvara magnetno polje oko sebe. Gdje će učinak ovog polja biti najjači?

ODGOVOR: Blizu polova magneta.
B. U sredini magneta.
B. Djelovanje magnetnog polja se manifestira jednoliko u svakoj tački magneta.

Tačan odgovor: A.

2. Da li je moguće koristiti kompas na Mjesecu za orijentaciju?

O. Ne možete.
B. Moguće je.
B. Moguće je, ali samo na ravnicama.

Tačan odgovor: A.

3. Pod kojim uslovima se oko provodnika pojavljuje magnetno polje?

A. Kada se električna struja pojavi u provodniku.
B. Kada se provodnik presavije na pola.
B. Kada se provodnik zagreje.

Tačan odgovor: A.

A. Gore.
B. Dole.
B. Desno.
G. Na lijevo.

Tačan odgovor: B.

5. Navedite osnovno svojstvo magnetnog polja?

A. On dalekovodi uvijek imaju izvore: počinju na pozitivnim nabojima i završavaju na negativnim.
B. Magnetno polje nema izvora. U prirodi nema magnetnih naboja.
B. Njegove linije sile uvijek imaju izvore: počinju na negativnim nabojima i završavaju na pozitivnim.

Tačan odgovor: B.

6.Odaberite sliku koja prikazuje magnetno polje.

Tačan odgovor: sl. 2

7. Struja teče kroz žičani prsten. Označite smjer vektora magnetske indukcije.

A. Dole.
B. Gore.
B. Desno.

Tačan odgovor: B.

8. Kako se ponašaju zavojnice sa jezgrima prikazane na slici?

ODGOVOR: Oni ne stupaju u interakciju.
B. Okreni se.
B. Odgurnu se.

Tačan odgovor: A.

9. Gvozdeno jezgro je uklonjeno sa zavojnice sa strujom. Kako će se promijeniti obrazac magnetne indukcije?

O. Gustina magnetnih linija će se višestruko povećati.
B. Gustoća magnetnih linija će se višestruko smanjiti.
B. Obrazac magnetnih linija se neće promijeniti.

Tačan odgovor: B.

10. Kako se mogu promijeniti polovi magnetske zavojnice sa strujom?

A. Umetnite jezgro u zavojnicu.
B. Promijenite smjer struje u zavojnici.
B. Isključite izvor napajanja.

D. Povećajte struju.

Tačan odgovor: B.

1. Na Islandu i u Francuskoj, morski kompas je počeo da se koristi u 12. i 13. veku. U sredini drvenog križa učvršćena je magnetna šipka, zatim je ova konstrukcija stavljena u vodu, a križ je, okrećući se, postavljen u smjeru sjever-jug. Koji pol će se magnetna šipka okrenuti prema sjevernom magnetnom polu Zemlje?

A. Northern.
B. Southern.

Tačan odgovor: B.

2. Koju tvar uopće ne privlači magnet?

A. Gvožđe.
B. Nikl.
B. Staklo.

Tačan odgovor: B.

3. Unutar zidne obloge položena je izolovana žica. Kako locirati žice bez ometanja zidne obloge?

A. Donesite magnetnu iglu na zid. Provodnik sa strujom i strelica će biti u interakciji.
B. Osvetlite zidove. Povećanje svjetla će ukazati na lokaciju žice.
B. Lokacija žice se ne može odrediti bez pucanja zidne obloge.

Tačan odgovor: A.

4. Slika prikazuje lokaciju magnetne igle. Koji je smjer vektora magnetske indukcije u tački A?

A. Dole.
B. Gore.
B. Desno.
G. Na lijevo.

Tačan odgovor: A.

5. Koja je posebnost vodova magnetne indukcije?

A. Linije magnetne indukcije počinju na pozitivnim nabojima i završavaju na negativnim.
B. Linije nemaju ni početak ni kraj. Uvek su zatvoreni.

Tačan odgovor: B.

6. Provodnik sa strujom nalazi se okomito na ravan. Na kojoj su slici tačno prikazane linije magnetske indukcije?

Sl.1 Sl.2 Sl.3 Sl.4

Tačan odgovor: pirinač. 4.

7. Struja teče kroz žičani prsten. Označite smjer struje ako je vektor magnetske indukcije usmjeren prema gore.

A. U suprotnom smeru kazaljke na satu.
B. U smjeru kazaljke na satu.

Tačan odgovor: A.

8. Odredite prirodu interakcije kalemova prikazanih na slici.

ODGOVOR: Privlače se.
B. Odgurnu se.
B. Ne komuniciraju.

Tačan odgovor: B.

9. Okvir sa strujom u magnetnom polju se rotira. Koji uređaj koristi ovaj fenomen?

A. Laserski disk.
B. Ampermetar.
B. Elektromagnet.

Tačan odgovor: B.

10. Zašto se okvir sa strujom postavljen između polova trajnog magneta rotira?

A. Zbog interakcije magnetnih polja okvira i magneta.
B. Zbog akcije električno polje magnetni okviri.

B. Zbog efekta magnetnog polja magneta na naboj u zavojnici.

Tačan odgovor: A.

književnost: fizika. 8. razred: udžbenik za opšteobrazovna dokumenta / A.V. Peryshkin. - Drfa, 2006.

Iz vašeg kursa fizike u 8. razredu znate da se magnetsko polje generiše električnom strujom. Postoji, na primjer, oko metalnog provodnika koji vodi struju. U ovom slučaju struju stvaraju elektroni koji se kreću u smjeru duž vodiča. Magnetno polje također nastaje kada struja prođe kroz otopinu elektrolita, gdje su nosioci naboja pozitivno i negativno nabijeni ioni koji se kreću jedan prema drugom.

Budući da je električna struja usmjereno kretanje nabijenih čestica, možemo reći da magnetsko polje nastaje kretanjem nabijenih čestica, pozitivnih i negativnih.

Podsjetimo, prema Ampereovoj hipotezi, prstenaste struje nastaju u atomima i molekulima materije kao rezultat kretanja elektrona.

Slika 85 pokazuje da su kod permanentnih magneta ove elementarne prstenaste struje orijentirane na isti način. Stoga, magnetna polja formirana oko svake takve struje imaju isti smjer. Ova polja pojačavaju jedno drugo, stvarajući polje unutar i oko magneta.

Rice. 85. Ilustracija Amperove hipoteze

Za vizuelno predstavljanje magnetnog polja koriste se magnetne linije (oni se još nazivaju i linije magnetnog polja) 1. Podsjetimo da su magnetne linije zamišljene linije duž kojih bi se nalazile male magnetne strelice smještene u magnetsko polje.

Magnetna linija se može povući kroz bilo koju tačku u prostoru u kojoj postoji magnetsko polje.

Slika 86 pokazuje da je magnetna linija (i ravna i kriva) povučena tako da se u bilo kojoj tački ove linije tangenta na nju poklapa sa osom magnetne igle postavljene u ovoj tački.

Rice. 86. U bilo kojoj tački na magnetnoj liniji, tangenta na nju se poklapa sa osom magnetne igle postavljene u ovoj tački

Magnetne linije su zatvorene. Na primjer, obrazac magnetskih linija pravog vodiča sa strujom sastoji se od koncentričnih krugova koji leže u ravnini okomitoj na vodič.

Sa slike 86 je jasno da se smjer magnetske linije u bilo kojoj tački konvencionalno uzima kao smjer koji pokazuje sjeverni pol magnetne igle postavljene u ovoj tački.

U onim prostorima u kojima je magnetsko polje jače, magnetne linije se povlače bliže jedna drugoj, odnosno gušće, nego na mjestima gdje je polje slabije. Na primjer, polje prikazano na slici 87 je jače lijevo nego desno.

Rice. 87. Magnetne linije su bliže jedna drugoj na mjestima gdje je magnetno polje jače

Dakle, iz uzorka magnetnih linija može se suditi ne samo smjer, već i veličina magnetskog polja (tj. u kojim točkama u prostoru polje djeluje na magnetsku iglu s većom, a u kojim s manjom silom).

Razmotrimo sliku linija magnetnog polja trajnog trakastog magneta (slika 88). Iz kursa fizike u 8. razredu znate da magnetne linije napuštaju sjeverni pol magneta i ulaze u južni pol. Unutar magneta oni su usmjereni od južnog pola prema sjeveru. Magnetne linije nemaju ni početak ni kraj: ili su zatvorene ili, kao srednja linija na slici, idu iz beskonačnosti u beskonačnost.

Rice. 88. Slika magnetnog polja trajnog trakastog magneta

Rice. 89. Magnetne linije magnetnog polja koje stvara pravi provodnik kroz koji teče struja

Izvan magneta, magnetske linije su najgušće smještene na njegovim polovima. To znači da je polje najjače u blizini polova, a kako se udaljava od polova ono slabi. Što se magnetska igla nalazi bliže polu magneta, to je veća sila magnetnog polja koja djeluje na nju. Budući da su magnetske linije zakrivljene, smjer sile kojom polje djeluje na strelicu također se mijenja od tačke do tačke.

Dakle, sila kojom polje trakastog magneta djeluje na magnetsku iglu postavljenu u ovo polje može biti različita u različitim točkama polja, kako po veličini tako i po smjeru.

Takvo polje se naziva nehomogenim. Linije neujednačenog magnetnog polja su zakrivljene, njihova gustina varira od tačke do tačke.

Drugi primjer neujednačenog magnetnog polja je polje oko pravog vodiča kroz koji teče struja. Na slici 89 prikazan je presjek takvog provodnika koji se nalazi okomito na ravan crteža. Krug označava poprečni presjek provodnika. Tačka znači da je struja usmjerena iza crteža prema nama, kao da vidimo vrh strelice koja pokazuje smjer struje (struja usmjerena od nas iza crteža označena je križićem, kao da vidimo rep strelice usmjerene duž struje).

Iz ove slike je jasno da su linije magnetskog polja koje stvara pravi vodič kroz koji teče struja koncentrični krugovi, među kojima se rastojanje povećava s rastojanjem od vodiča.

U određenom ograničenom području prostora moguće je stvoriti jednolično magnetsko polje, odnosno polje u bilo kojoj tački čija je sila na magnetsku iglu ista po veličini i smjeru.

Slika 90 prikazuje magnetsko polje koje nastaje unutar solenoida - cilindričnog žičanog namotaja sa strujom. Polje unutar solenoida može se smatrati jednoličnim ako je dužina solenoida znatno veća od njegovog promjera (izvan solenoida polje je neujednačeno, njegove magnetske linije su približno iste kao kod trakastog magneta). Iz ove slike se može vidjeti da su magnetske linije jednolikog magnetskog polja paralelne jedna s drugom i locirane sa istom gustinom.

Rice. 90. Magnetno polje solenoida

Polje unutar trajnog trakastog magneta u njegovom središnjem dijelu je također jednolično (vidi sliku 88).

Da biste snimili magnetsko polje, koristite sljedeću tehniku. Ako su linije jednolikog magnetskog polja smještene okomito na ravninu crteža i usmjerene dalje od nas izvan crteža, tada su prikazane križićima (slika 91, a), a ako iza crteža prema nama, onda sa tačkama (sl. 91, b). Kao iu slučaju struje, svaki križ je poput vidljivog repa strijele koja leti od nas, a tačka je vrh strijele koja leti prema nama (na obje slike smjer strelice se poklapa sa smjerom magnetskog linije).

Rice. 91. Linije magnetnog polja usmjerene okomito na ravan crteža: a - od posmatrača; b - posmatraču

Pitanja

1. Šta je izvor magnetnog polja?
2. Šta stvara magnetsko polje trajnog magneta?
3. Šta su magnetne linije? Šta se uzima za njihov smjer u bilo kojem trenutku?
4. Kako se magnetne igle nalaze u magnetnom polju čije su linije ravne; krivolinijski?
5. 0 šta se može suditi iz obrasca linija magnetnog polja?
6. Kakvo magnetno polje - homogeno ili nehomogeno - se formira oko magneta trake; oko pravog provodnika koji vodi struju; unutar solenoida čija je dužina znatno veća od njegovog prečnika?
7. Što se može reći o veličini i smjeru sile koja djeluje na magnetsku iglu u različitim točkama nehomogenog magnetnog polja; jednolično magnetno polje?
8. Koja je razlika između položaja magnetnih linija u nehomogenim i homogenim magnetnim poljima?

Vježba 31

1 U § 37 će se dati precizniji naziv i definicija ovih linija.