1.Магнитное поле создается… 1)неподвижными электрическими зарядами; 2)движущимися электрическими зарядами; 3)телами, обладающими массой; 4)движущимися…
обладающими массой; 4)движущимися частицами. 2.Постоянное магнитное поле можно обнаружить по действию на… 1) движущуюся заряженную частицу; 2) неподвижную заряженную частицу; 3) любое металлическое тело; 4) заряженный диэлектрик. 3. Что наблюдалось в опыте Эрстеда? 1) взаимодействие двух параллельных проводников с током. 2) поворот магнитной стрелки вблизи проводника при пропускании через него тока. 3)взаимодействие двух магнитных стрелок 4)возникновение электрического тока в катушке при вдвигании в нее магнита. 4. Как взаимодействуют два параллельных проводника при протекании в них тока в противоположных направлениях? 1)сила взаимодействия равна нулю; 2)проводники притягиваются; 3)проводники отталкиваются; 4)проводники поворачиваются. 5. Как называется единица магнитной индукции? 1)Тесла 2)Генри 3)Вебер 4)Ватт 6. Как называется сила, действующая на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля? 1) Сила Ампера; 2)Центробежная сила; 3)Сила Лоренца; 4)Центростремительная сила 7.
Какова траектория протона, влетевшего в однородное магнитное поле параллельно линиям индукции магнитного поля? 1)Прямая 2)Парабола 3)Окружность 4)Винтовая линия 8. Изменится ли, а если изменится, то, как частота обращения заряженной частицы в циклотроне при увеличении ее скорости в 2 раза. Скорость частицы считать намного меньше скорости света 1)Увеличится в 2 раза 2)Увеличится в 4 раза 3)Увеличится в 16 раз. 4)Не изменится 9. Электрон и протон влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно вектору магнитной индукции с одинаковыми скоростями. Отношение модулей сил, действующих на них в этот момент времени со стороны магнитного поля, равно 1) 1 2) 0 3) 1/2000 4) 2000 10. Участок проводника длиной 10 см находится в однородном магнитном поле с индукцией 50 мТл. Сила тока, протекающего по проводнику, 10 А. Какую работу совершает сила Ампера при перемещении проводника на 8 см в направлении действия силы. Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитного поля 1) 0,004 Дж. 2) 0,4 Дж.
3) 0,5 Дж. 4) 0,625 Дж 11.Рамку площадью 0,5 м2 пронизывают линии магнитной индукции магнитного поля с индукцией 4 Тл под углом 300 к плоскости рамки. Чему равен магнитный поток, пронизывающий рамку? 1) 1 Вб 2) 2,3 Вб 3) 1,73 Вб 4) 4 Вб 12.В магнитном поле с индукцией 4 Тл движется электрон со скоростью 107 м/с, направленной перпендикулярно линиям индукции магнитного поля. Чему равен модуль силы, действующий на электрон со стороны магнитного поля? 1) 0,4 пН; 2) 6,4 пН; 3) 0,4 мкН; 4) 6,4 мкН 13.Если величину заряда увеличить в 3 раза, а скорость заряда уменьшить в 3 раза, то сила, действующая на заряд в магнитном поле, 1) не изменится; 2)увеличится в 9 раз; 3)уменьшится в 3раза; 4) увеличится в 3 раза. 14. Заряд движется в магнитном поле. Индукция магнитного поля и скорость заряда увеличиваются в 3 раза. Сила, действующая на заряд 1) увеличится в 3 раза; 2) уменьшится в 3раза; 3) увеличится в 9 раз; 4) уменьшится в 9 раз. 15. Определить индукцию магнитного поля проводника, по которому протекает ток 4 А, если поле действует с силой 0,4 Н на каждые 10 см проводника.
1) 0,5 Тл; 2) 2Тл; 3) 1 Тл; 4) 0,1 Тл. 16. Линии магнитного поля в пространстве вне постоянного магнита 1) начинаются на северном полюсе магнита, заканчиваются на южном; 2) начинаются на южном полюсе магнита, заканчиваются на бесконечности; 3) начинаются на северном полюсе магнита, заканчиваются на бесконечности; 4) начинаются на южном полюсе магнита, заканчиваются на северном. 17. С помощью правила Буравчика можно определить 1) направление силы магнитного поля; 2) направление движения заряженной частицы; 3) направление линий магнитного поля; 4)направление силы электрического поля. 18. Линии однородного магнитного поля 1) искривлены, их густота меняется от точки к точке; 2) параллельны друг другу и расположены с одинаковой густотой; 3) расположены параллельно с разной густотой; 4) расположены хаотично. 19.Разноименные полюсы магнита…, а одноименные полюсы – 1) …отталкиваются, …притягиваются; 2)…притягиваются, …отталкиваются; 3)…отталкиваются; 4)…притягиваются. 20. Частица с электрическим зарядом 8·10-19 Кл движется со скоростью 220 км/ч в магнитном поле с индукцией 5 Тл, под углом 300.
Определить значение силы Лоренца. 1) 10-15 Н 2) 2·10-14 Н 3) 2·10-12 Н 4) 1,2·10-16 Н 21. Какая физическая величина измеряется в «генри»? 1) индукция поля 2) магнитный поток 3) ЭДС индукции 4) Индуктивность. 22. Какой из перечисленных процессов объясняется явлением электромагнитной индукции 1) отклонение магнитной стрелки при прохождении по проводу электрического тока; 2) взаимодействие проводников с током; 3) появление тока в замкнутой катушке при опускании в нее постоянного магнита; 4) возникновение силы, действующей на проводник с током. 23. Определить индуктивность катушки, через которую проходит поток величиной 5 Вб при силе тока 100 мА. 1) 0,5 Гн 2) 50 Гн 3) 100 Гн 4) 0,005 Гн Д. 0,1 Гн 24. Какова энергия магнитного поля катушки индуктивностью, равной 2 Гн, при силе тока в ней, равной 200 мА? 1) 400 Дж; 2) 4·104 Дж; 3) 0,4 Дж; 4) 4·10-2 Дж 25. Какова ЭДС индукции, возбуждаемая в проводнике, помещенном в магнитном поле с индукцией 100 мТл, если оно полностью исчезает за 0,1 с? Площадь, ограниченная контуром, равна 1 м2.
1) 100 В; 2) 10 В; 3) 1 В 4) 0,01 В 26. Чем определяется величина ЭДС индукции в контуре? 1) Магнитной индукцией в контуре; 2) Магнитным потоком через контур ; 3) Электрическим сопротивлением контура; 4) Скоростью изменения магнитного потока 27. Определить сопротивление проводника длиной 40 м, помещенного в магнитное поле, если скорость движения 10м/с. Индукция магнитного поля равна 0,01Тл, сила тока 1А. 1) 400 Ом; 2) 0,04Ом; 3) 4Ом 4) 40 Ом 28. Какова ЭДС индукции, возбуждаемая в проводнике, помещенном в магнитное поле с индукцией 200мТл, если оно полностью исчезает за 0,05с? Площадь, ограниченная контуром, равна 1м2. 1) 400В; 2) 40В; 3) 4В; 4) 0,04В 29. Определить индуктивность катушки, если при силе тока в 2А, она имеет энергию 0,2Дж. 1) 200Гн; 2) 2мГн 3) 200мГн 4) 100мГн 30. Определить сопротивление проводника длиной 20 м, помещенного в магнитное поле, если скорость движения 10м/с, индукция поля равна 0,01Тл, сила тока 2А. 1) 100 Ом; 2) 0,01Ом; 3) 0,1Ом; Г. 1 Ом;
раскрыта тайна магнитного поля Земли
Как устроена магнитосфера Земли
© giphy
Планета находится в гигантском облаке смертоносных частиц, идущих от Солнца и от всей Галактики в целом.
И мы живём на этой планете потому, что данные частицы на нас не обрушиваются: сильное магнитное поле Земли заставляет их огибать её и следовать дальше в космос. Притом мощный солнечный ветер как бы сплющивает магнитосферу с той стороны, которая смотрит на светило. Но даже при этом она простирается на 70 тысяч километров — это добрый десяток радиусов Земли. А с другой стороны магнитное поле образует и вовсе исполинский шлейф на пару сотен земных радиусов.
Что создаёт магнитное поле Земли
© giphy
В 1905 году Альберт Эйнштейн назвал этот вопрос одной из главных загадок физики XX века. Надо признать, спустя сто лет нельзя сказать, что она разгадана окончательно. Мы знаем, что магнитное поле возникает там, где есть электрический ток. Значит, планета Земля представляет собой гигантский электрогенератор. Спрашивается, как в недрах возникает это электричество? Самой убедительной считают теорию динамо: сначала от трения потоков расплавленное вещество электризуется, возникает ток — и вместе с ним магнитное поле, а потом эти же потоки проходят сквозь поле — и из-за этого опять возникает ток.
И так далее бесконечно. А трение возникает, например, потому, что в жидких (или, скорее, вязких) слоях планеты идёт конвекция: более горячее вещество поднимается кверху, менее горячее опускается вниз. К тому же планета вращается вокруг своей оси, а это неизбежно означает какие-то движения в её разнородных недрах.
Сибирская сила. Что на самом деле сдвигает “северный” магнитный полюс
Где рождается земной магнетизм
© giphy
До сих пор мы были уверены, что, разумеется, в ядре. Оно состоит из двух частей: внешней жидкой оболочки из расплавленного железа и сердцевины — она тоже железная, но из-за неимоверного давления твёрдая. И вот при взаимодействии твёрдой и жидкой частей возникает теплообмен, конвективные потоки и, как следствие, электричество. Как известно, железо прекрасно проводит ток, так что всё сходится.
Впрочем, как выясняется, всё, да не всё. Дело в том, что сердцевина стала твёрдой сравнительно недавно — полтора миллиарда лет назад. Но учёные убеждены, что магнитное поле Земли возникло никак не позже 4,2 миллиарда лет назад.
По сути, оно родилось вскоре после самой планеты — ей как раз примерно четыре с половиной миллиарда лет. Возник вопрос, что создавало магнетизм на ранних этапах эволюции Земли.
Зацепка появилась в 2007 году. Тогда французские учёные заявили, что нижний слой земной мантии оставался жидким примерно пару миллиардов лет. Сейчас, надо сказать, мантия почти вся твёрдая, опять же из-за давления. Лишь в самой верхней части остаётся вязкая магма, которая иногда вырывается на поверхность из жерл вулканов.
Проблема в том, что даже в виде пластичной жижи мантийное вещество всегда считали очень плохим проводником электричества. Но дело в том, что тестировать его где-то в лаборатории — это совсем не то, что понаблюдать за ним в недрах Земли. Поэтому учёные из Калифорнийского университета в Сан-Диего решили всё выяснить самым, вероятно, продвинутым на сегодняшний день способом — путём вычислений, основанных на принципах квантовой механики. Это позволило смоделировать поведение вещества не здесь, на поверхности, а именно у самого земного ядра.
Так вот, выяснилось, что на такой глубине мантия вполне себе электропроводна — во всяком случае, динамо поддерживать может.
Значит, именно мантия изначально защищала Землю своим покрывалом. И без неё жизни на планете могло и не быть.
Самое интересное из мира науки и технологий — в телеграм-канале автора.
Есть ли у других планет магнитные поля, как у нашей Земли? | Научные ребята
Сентябрь 2004 г.
Замечательно, что наша Земля обладает магнитным полем, потому что оно защищает нас от вредных частиц солнечного ветра. Магнитное поле Земли изгибается наружу около Южного полюса, поворачивает вверх и снова входит в Землю около Северного полюса. Магнитное поле не совпадает точно с географическими полюсами. Разница в этих двух положениях называется магнитным склонением.
Поскольку движущиеся электрические заряды создают магнитные поля, ученые считают, что движение расплавленного материала во внешнем ядре нашей Земли отвечает за магнитное поле.
Расплавленный материал обладает электрическими зарядами, и считается, что их движение создает наше магнитное поле.
Высокоэнергетические космические лучи (в основном протоны) постоянно устремляются к нашей Земле от Солнца. Этот «солнечный ветер» исходит от Солнца со скоростью, близкой к 400 км/с (895 000 миль в час). Магнитное поле Земли заставляет эти заряженные частицы отклоняться от Земли, однако некоторые из них собираются на наших полюсах, где они воздействуют на верхние слои атмосферы, рассеивают свою энергию, создавая красивые полярные сияния — «северное сияние» (или северное сияние) и «полярное сияние». Южное сияние» (Аврора Аустралис.)
Космические зонды, такие как зонды “Вояджер”, измерили магнитные поля планет, и даже были сфотографированы полярные сияния на других планетах. Космический корабль «Маринер-10» пролетел мимо Меркурия в 1974 году и удивил научное сообщество. Считалось, что Меркурий холоден и мертв внутри, поэтому не имеет магнитного поля. Однако Маринер измерил слабое магнитное поле, а это означает, что Меркурий должен иметь некоторую внутреннюю активность.
Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун имеют магнитные поля намного сильнее, чем у Земли. Юпитер — чемпион, обладающий самым большим магнитным полем. Механизм, который вызывает их магнитные поля, до конца не изучен. Считается, что в случае Сатурна и Юпитера их магнитные поля могут быть вызваны водородом, проводящим электричество глубоко внутри планеты. Водород вблизи ядра планеты может быть настолько плотно сжат всеми планетарными слоями выше, что становится электрическим проводником.
Планета Уран имеет интересное магнитное поле. Полюса Урана лежат почти в плоскости его орбиты вокруг Солнца. Магнитные полюса полностью удалены от географических полюсов на 60 градусов, что приводит к дикому вращению магнитного поля Урана по мере вращения планеты. С другой стороны, магнитное поле и оси вращения Сатурна кажутся почти одинаковыми, что делает Сатурн уникальным с точки зрения магнитного поля.
На нашей Луне отсутствует магнитное поле, что означает, что ее внутренняя часть холодная и неактивная.
Однако камни с Луны демонстрируют постоянный магнетизм, что позволяет предположить, что когда-то у Луны было магнитное поле. Физика планетарных магнитных полей до сих пор хранит для ученых немало загадок.
Магнитное поле Земли может измениться дольше, чем считалось ранее | Наука
Вращение и конвекция расплавленного железа в центре планеты создают эффект динамо, генерирующий магнитное поле Земли. алкспин / iStockГорячее жидкое железо, вращающееся вокруг твердого внутреннего ядра нашей планеты на глубине более 1800 миль под поверхностью, создает магнитное поле, простирающееся за пределы атмосферы. Это поле дает нам все, от направлений по компасу до защиты от космических лучей, поэтому неудивительно, что ученые были встревожены в начале этого года, когда заметили, что северный магнитный полюс быстро дрейфует в сторону Сибири. В то время как геофизики изо всех сил пытались выпустить обновленную модель магнитного поля Земли с опережением пятилетнего графика, миграция полюса поставила неотложный вопрос: готовится ли магнитное поле Земли к перевороту?
Магнитное состояние нашего мира постоянно меняется, при этом северный и южный магнитные полюса отклоняются на несколько градусов каждые столетие или около того.
Иногда магнитное поле полностью меняет полярность, в результате чего северный и южный магнитные полюса меняются местами, хотя никто точно не знает, что вызывает этот поворот. (На самом деле северный полюс планеты прямо сейчас является южным магнитным полюсом, но его до сих пор называют «магнитным севером», чтобы соответствовать нашим географическим измерениям.)
В исследовании, опубликованном сегодня в журнале Science Advances , исследователи сообщают о новой предполагаемой временной шкале последней смены полярности, названной сменой Брюнеса-Матуямы, которая произошла около 780 000 лет назад. Используя комбинацию образцов лавы, океанских отложений и ледяных кернов, они смогли отследить развитие этого разворота и продемонстрировать, что его характер был более длинным и сложным, чем предполагалось в предыдущих моделях. Полученные результаты могут помочь лучше понять, как развивается магнитная среда нашей планеты, и, надеюсь, помогут прогнозировать следующее крупное возмущение.
«[Смена полярности] — одно из немногих геофизических явлений, которые действительно носят глобальный характер», — говорит Брэд Сингер, профессор геолого-геофизических исследований Университета Висконсин-Мэдисон и ведущий автор исследования. «Это процесс, который начинается в самых глубоких частях Земли, но проявляется в горных породах по всей поверхности планеты и довольно важным образом влияет на атмосферу. … Если мы сможем установить хронологию времени инверсии, у нас будут маркеры, которые мы сможем использовать для определения возраста горных пород по всей планете и определения общих временных точек по всей Земле».
Генерация магнитного поля Земли начинается в самом ее центре. Тепло от твердого внутреннего ядра, образующегося в результате радиоактивного распада, нагревает окружающее жидкое железо, заставляя его циркулировать, как кастрюля с водой на плите. Движение жидкости или конвекция железа создает электрический ток, который создает магнитное поле. Когда Земля вращается, магнитное поле примерно совпадает с осью вращения, создавая магнитные северный и южный полюса.
За последние 2,6 миллиона лет магнитное поле Земли перевернулось 10 раз и почти перевернулось более 20 раз во время событий, называемых экскурсиями. Некоторые исследователи считают, что смена полярности вызвана нарушением баланса между вращением Земли и температурой в ядре, что изменяет движение жидкости в жидком железе, но точный процесс остается загадкой.
Схематическое изображение невидимых силовых линий магнитного поля, создаваемых Землей, представленных в виде дипольного магнитного поля. На самом деле наш магнитный щит сжат ближе к Земле на обращенной к Солнцу стороне и сильно вытянут на ночной стороне из-за солнечного ветра. Питер Рид / НАСА
Когда лава остывает до 550 градусов по Цельсию (1022 градуса по Фаренгейту), «направление намагниченности блокируется, буквально впивается в поток», — говорит Сингер. В результате история магнитного поля запечатлелась в застывшей лаве, которую Сингер и его команда смогли прочитать, используя специальный процесс для измерения изотопов аргона в образцах разложившейся лавы. К сожалению для геологов (но к счастью для всех нас), вулканы извергаются не постоянно, поэтому лава является нечетким регистратором эволюции магнитного поля. Чтобы соединить недостающие даты, исследовательская группа объединила новые измерения из семи различных источников лавы по всему миру с прошлыми записями намагниченных элементов в океанских отложениях и кернах антарктического льда. В отличие от лавы, океан обеспечивает непрерывную запись намагниченности, поскольку крупинки магнитного материала постоянно оседают на морском дне и выравниваются с полем планеты. «Но эти пластинки становятся гладкими и деформируются при уплотнении, а на дне морского дна живет много тварей… так что пластинка немного разрушается», — говорит Сингер.
Антарктический лед предлагает третий способ решения истории магнитного поля Земли, поскольку он содержит образцы изотопа бериллия, который образуется, когда космическое излучение сильно взаимодействует с верхними слоями атмосферы — именно то, что происходит, когда магнитное поле ослабевает во время отклонения или инверсии .
Объединив все три источника, исследователи собрали воедино подробное описание эволюции магнитного поля во время его последней инверсии. В то время как предыдущие исследования предполагали, что все развороты проходят через три фазы за промежуток времени не более 9000 лет команда Сингера обнаружила гораздо более сложный обратный процесс, для завершения которого потребовалось более 22 000 лет.
«В течение этого 22 000-летнего периода мы можем наблюдать гораздо больше нюансов возрастания и ослабления силы и направленного поведения, чем когда-либо прежде», — говорит Сингер. «И это не соответствует [трехфазному] шаблону… поэтому я думаю, что им придется вернуться к чертежной доске».
Полученные данные ставят под сомнение, будут ли будущие инверсии поля иметь такие же сложности и продолжительность. «Это важный документ, поскольку он документирует новые вулканические данные и объединяет вулканические и осадочные записи, относящиеся к нестабильности геомагнитного поля до последней смены полярности», — говорит Джеймс Ченнел, геофизик из Университета Флориды, не принимавший участия в исследовании. в новом исследовании, в электронной почте. «Является ли эта нестабильность до переворота характеристикой всех переполюсовок? Пока что нет никаких доказательств этого из более старых разворотов».
Соавтор исследования Роб Коу и Тревор Дуарте ориентируют керны из лавового потока, фиксирующего изменение магнитной полярности Матуяма-Брюнес в Национальном парке Халеакала, Гавайи, в 2015 году. Брэд Сингер Даже с тремя наборами измерений остается некоторый вопрос относительно того, дает ли собранная вместе история достаточно информации о том, сколько времени занимает разворот и в каком именно состоянии находится поле, когда происходят такие перевороты.
«Пока нет полных записей, свидетельствующих о сложной последовательности событий, описанной авторами, я не уверен, что неопределенность в отношении возраста позволяет нам различать более двух различных фаз», — говорит Жан-Пьер Вале, исследователь. геофизик из Парижского института физики Земли, не участвовавший в исследованиях, в электронном письме. Валет также ставит под сомнение продолжительность разворота, утверждая, что неопределенность в данных предполагает, что весь процесс мог варьироваться от 13 000 до 40 000 лет — все еще дольше, чем предыдущие оценки.
Узнать больше о процессах, ведущих к смене полярности, может иметь решающее значение для будущих цивилизаций, поскольку смещающееся магнитное поле может иметь далеко идущие последствия для планеты.
«Когда [магнитное] поле слабое, то есть во время инверсий, основное дипольное поле коллапсирует до величины порядка десяти процентов от его нормальной силы», — говорит Сингер. Этот коллапс может означать проблемы для жизни на Земле, поскольку магнитное поле стабилизирует молекулы озона, защищая планету от ультрафиолетового излучения.
Сингер отмечает, что недавняя работа предполагает, что современные люди адаптировались к защитным генам после того, как неандертальцы пострадали от радиации во время экскурсии, которая ухудшила магнитное поле.
«Долгое время обсуждалось, влияют ли инверсии магнитного поля на биоту на поверхности Земли, — говорит он. «Большинство ранних утверждений несколько абсурдны, потому что хронология была недостаточно хороша, чтобы понять, что обнаружение окаменелостей неандертальцев, например, коррелирует с экскурсией. Но теперь мы знаем эти тайминги намного лучше».
В течение последних 200 или более лет магнитное поле Земли ослабевало со скоростью пять процентов каждое столетие. Если это ослабление и недавняя миграция северного магнитного полюса указывают на надвигающуюся инверсию поля, это может иметь серьезные последствия для технологий, основанных на использовании спутников, которые могут быть повреждены космическим излучением. Тем не менее, Сингер предупреждает, что в ближайшие пару тысячелетий вряд ли произойдет разворот.