Магнитные линии определение: Магнитные линии – направление, значение в схеме

Содержание

Магнитное поле прямого тока — урок. Физика, 8 класс.

Обнаружить магнитное поле вокруг металлического проводника с током можно несколькими способами. Например, использовать мелкие железные опилки.

 

На плоскость, перпендикулярно которой расположен проводник, нужно насыпать железные опилки. Железо может намагничиваться, попадая в магнитное поле, и поэтому опилки станут маленькими магнитными стрелками. Магнитное поле развернет эти стрелки и выстроит в линии, по которым направлено действие магнитных сил.

 

Электрическое поле мы изображаем векторами электрической напряжённости. Для изображения магнитного поля используют линии магнитного поля.

За положительное направление линий магнитного поля принято направление, вдоль которого ориентируется магнитная стрелка — от южного полюса к северному.

Магнитные линии замкнуты вокруг проводника, непрерывны и не пересекаются между собой. Через любую точку около проводника с током можно провести магнитную линию.

Направление линий магнитного поля совпадает с направлением северного конца магнитной стрелки компаса.

Железные опилки намагничиваются в поле проводника с током и действуют как стрелки компаса, указывая направление линий магнитной индукции (рис. 1).

 

Рис. 1

 

Если прямой проводник пропустить сквозь лист картона, на который насыпан тонкий слой железных опилок, включить ток и опилки слегка встряхнуть, то под действием магнитного поля тока железные опилки расположатся вокруг проводника не беспорядочно, а по концентрическим окружностям (рис. 2).

 

Рис. 2

 

На рисунке показано расположение магнитных стрелок вокруг проводника с током, расположенного перпендикулярно плоскости чертежа, ток в нём направлен от нас, что условно обозначено кружком с крестиком. Магнитные стрелки располагаются вокруг проводника с током определенным образом (рис. 3, а). Если изменить направление тока в проводнике на противоположное, то все магнитные стрелки повернуться на \(180\)° (рис.

3, б).

В этом случае направление тока условно обозначено кружком с точкой (это означает, что ток идет к нам).

 

Рис. 3

 

Изменение направления магнитных стрелок связано с изменением направления тока в проводнике, а значит, и с изменением направления магнитных линий магнитного поля.

Направление линий магнитного поля можно определить с помощью правила правой руки:

если обхватить проводник с током ладонью правой руки так, чтобы отставленный большой палец был сонаправлен с током (рис. 4), то согнутые четыре пальца укажут направление линий магнитного поля.

 

Рис. 4

Магнитное поле — все статьи и новости

Магнитное поле — это силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и тела, обладающие магнитным моментом. Это одна из пяти известных нам сил, управляющих Вселенной от микромасштабов до масштабов межгалактических. С тех пор как Джеймс Клерк Максвелл связал в своих знаменитых пяти уравнениях электродинамики электричество и магнетизм, объединение всех пяти сил стало для физиков одной из главных задач.

В так называемой Стандартной модели им удалось объединить слабое взаимодействие с электромагнитным. С Великим объединением, включающим в силовой союз и сильное взаимодействие, пока не получается, но уже в наличии прогресс в виде множества моделей. Вопрос за малым: каким-то образом, объединить все это еще и с гравитацией.

Похоже, что магнитное поле — непременное условие для существования жизни. Оно представляет собой единственную защиту от убивающей радиации Солнца. По одной из гипотез истории Марса, у него в далекой древности были моря и воздух, но потом что-то сильно его ударило и лишило магнитного поля. Атмосферу снесло солнечным ветром, океан, тогда существовавший, усох, и сегодня он непригоден для жизни.

О магнитах и их силе люди, наверное, знали, чуть ли не с момента появления у них разума. Самый первый компас — сынань — был изобретен в Китае еще в третьем веке до н.э. Однако «по-настоящему» магнитное поле люди начали изучать лишь в Средние века. В 1269 году французский ученый Петр Перегрин (рыцарь Пьер из Мерикура) отметил магнитное поле на поверхности сферического магнита, применяя стальные иглы, и определил, что получающиеся линии магнитного поля пересекались в двух точках, которые он назвал «полюсами» — по аналогии с полюсами Земли. Почти три столетия спустя Уильям Гилберт Колчестер, заложивший основы магнетизма как науки, впервые определенно заявил, что сама Земля является магнитом. В XVIII-XIX веках ученые доказали, что у магнита обязательно должно быть два полюса, а также то, что электрический ток может порождать магнитное поле и наоборот. Ампер, Фарадей, Кельвин и Максвелл завершили классическое описание электромагнитного поля.

Изображение: NASA

1. Магнитное поле – это (дайте определение) (3б.) 2. Нарисуйте дугообразный магнит с

2. Нарисуйте дугообразный магнит с произвольными полюсами (1 б.)

3. Вблизи электрической

цепи магнитная стрелка

установилась так, как

показано на рисунке. В

каком направлении будут

направлена магнитная линия в этой точке. Вправо / Влево /От нас/На нас. (1 б.)

4. Изобразите магнитные линии

постоянного магнита. (2 б.)

5. Изобразите магнитные линии, в результате контакта двух полюсов разных магнитов.

(3 б.)

6.

Какой полюс изображен на втором магните, если в результате взаимодействия, магниты

притягиваются (1 б.)

7. Поясните своими словами, как Вы понимаете

фразу: «Магнитные линии являются

замкнутыми». (1 б.)

8. Зарисуйте себе магнитную линию, как на рисунке, показав направление магнитной линии в точке А. (2 б.)

9. Нарисуйте цепь, состоящую из батарейки, лампочки, ключа, реостата и катушки. Добавив так же в цепь прибор для измерения силы тока в лампочке. (4 б.)

10. Чем объясняют появление магнитных бурь? (1 б.)

11. Постоянные магниты – это (дайте определение). (2 б.)

12. Нарисуйте изображение электромагнита в цепи. (1 б.)

13. Что произойдет с действием магнитного поля катушки, если увеличить число витков в ней? (1 б.)

14. Какой ученый впервые обнаружил взаимодействие проводника с током и магнитной стрелки? (1 б.)

15. Для чего в катушку вводят железный стержень? (1 б.)

16. Вблизи какого географического полюса находится Северный магнитный полюс? (1 б. )

17. Зарисуйте магнитные линии, указав на них точки с буквами так, чтобы в точке А – магнитное поле было самое сильное, в точке Е – самое слабое, а в точках Ж и З – примерно одинаковое. (3 б.)

18. О чем можно судить по картине магнитных линий? (1 б.)

19. В какой полюс постоянного магнита заходят магнитные линии. (1 б.)

20. Как Ампер объяснял намагничивание железа? (4

б.)

От 18 до 25 баллов – оценка 3

От 26 до 32 баллов – оценка 4

От 33 баллов – оценка 5

Вариант 2

Уважаемый ученик,

Перед тобой 20 вопросов по «Магнитному полю» разной сложности, после каждого вопроса в скобках записано количество баллов за правильный ответ.

Внимательно читай задания и записывай нужный ответ в свой листочек.

удачи))).

1. Магнитные линии – это

(дайте определение) (3б.)

2. Нарисуйте полосовой магнит с произвольными

полюсами (1б.)

3. Магнитная стрелка, помещенная в некоторую точку магнитного поля, ориентируется так, как показано на рисунке. Как направлена магнитная

линия в этой точке? Вправо / Влево /От нас/На нас. (1 б.)

4. Нарисуйте изображение катушки в цепи. (1 б.)

5. Изобразите магнитные линии постоянного

магнита. (2 б.)

6. Изобразите магнитные линии, в результате контакта двух полюсов разных магнитов. (3 б.)

7. Постоянные магниты – это (дайте определение). (2

б.)

8. Какой полюс изображен на втором магните,

если в результате взаимодействия, магниты отталкиваются (1 б.)

9. Докажите замкнутость магнитных линий в постоянном полосовом магните, изобразив их. (1 б.)

10. Что произойдет с действием магнитного поля катушки, если увеличить силу тока в ней? (1 б.)

11. Какой ученый объяснял намагниченность железа и стали? (1 б.)

12. Зарисуйте себе магнитную линию,

как на рисунке, показав направление магнитной линии в точке В. (2 б.)

13. Для чего электромагниту сердечник? (1 б.)

14. Нарисуйте цепь, состоящую из батарейки, лампочки, ключа, реостата и электромагнита. Включите в цепь прибор для измерения напряжения на лампочке (4 б.)

15. Что такое области магнитной аномалии? Как вы понимаете? (1 б.)

16. О чем можно судить по картине магнитных линий? (1 б.)

17. Зарисуйте магнитные линии, указав на них точки с буквами так, чтобы в точке А – магнитное поле было самое сильное, в точке Е- самое слабое, а в точках Ж и З – примерно одинаковое. (3 б.)

18. От какого полюса к какому направлены магнитные линии внутри самого магнита (1 б.)

19. Вблизи какого географического полюса находится Северный магнитный полюс? (1 б.)

20. В чем заключался опыт Эрстеда (4 б.)

Магнитное поле и его графическое изображение. Неоднородное и однородное магнитное поле. Зависимость направления магнитных линий от направления тока в проводниках

Цели:

  • Образовательные
: установить связь между направлением магнитных линий магнитного поля тока и направлением тока в проводнике. Ввести понятие неоднородного и однородного магнитных полей. На практике получить картину силовых линий магнитного поля постоянного магнита, соленоида, проводника по которому течет электрический ток. Систематизировать знания по основным вопросам темы “Электромагнитное поле”, продолжить учить решать качественные и экспериментальные задачи.

  • Развивающие: активизировать познавательную деятельность обучающихся на уроках физики. Развивать познавательную активность учащихся.
  • Воспитательные: содействовать формированию идеи познаваемости мира. Воспитывать трудолюбие, взаимопонимание между учениками и учителем.
  • Задачи:

    • Образовательная
    : углубление и расширение знаний о магнитном поле, обосновать связь между направлением магнитных линий магнитного поля тока и направлением тока в проводнике.

  • Воспитательная: показать причинно – следственные связи при изучении магнитного поля прямого тока и магнитных линий, что беспричинных явлений не существует, что опыт- критерий истинности знаний.
  • Развивающая: продолжить работу над формированием умений анализировать и обобщать знания о магнитном поле и его характеристиках. Вовлечение учащихся в активную практическую деятельность при выполнении экспериментов.
  • Оборудование. Интерактивная доска, прибор для демонстрации расположения железных опилок вокруг прямого проводника с током, прибор для демонстрации расположения железных опилок вокруг соленоида, источник тока, катушка на 220 Вт, полосовые магниты, подковообразные магниты, магнитные стрелки, медный провод, железные опилки, магнитики, компас. Презентация (

    Приложение 1).Дополнительный материал (Приложение 2).

    Тип урока: урок изучения нового материала.

    Вид урока: урок исследование.

    Ход урока

    1. Организационный этап

    Этап актуализации знаний и действий.

    2. Мотивационный этап

    • Получение научного факта о связи между направлением линий магнитного поля тока с направлением тока в проводнике и в соленоиде.
    • Применение правила буравчика для определения направления линий магнитного поля по направлению тока.
    • Применение правила правой руки для определения направления линий магнитного поля по направлению тока.
    • Применение правила правой руки для определения направления линий магнитного поля по направлению тока в соленоиде.
    • Решение практических задач.
    • Подведение итогов.
    • Домашнее задание.

    Образовательные результаты, которые буду достигнуты учащимися:

    1. Учащиеся поймут смысл терминов: “неоднородное и однородное магнитное поле”, “магнитные линии неоднородного и однородного магнитных полей”.
    2. Школьники осознают зависимость между направлением линий магнитного поля тока с направлением тока в проводнике и в соленоиде.
    3. Ученики смогут решать практические задачи:

    – на определение направления линий магнитного поля тока по направлению тока в проводнике;
    – на определение направления линий магнитного поля тока по направлению тока в соленоиде;
    – по направлению тока в проводнике определять направление магнитных линий магнитного поля тока;
    – по направлению тока в соленоиде определять направление магнитных линий магнитного поля тока.

    1. Этап актуализации знаний и действий

    Магнетизм известен с пятого века до нашей эры, но изучение его сущности продвигалось очень медленно. Впервые свойства магнита были описаны в 1269 году. В этом же году ввели понятие магнитного полюса. Слово “магнит” (от греческого magnetis eitos. Минерал, состоящий из – FeO (31%) Fe2O3 (69%)) означает название руды, добывавшейся в местности Магнессия (теперь это город Маниса в Турции). Магнит – “камень Геркулеса”, “любящий камень”, “мудрое железо”, и “царственный камень”.

    Слайд 1. Происхождение слова – магнит.
    Название это было придумано древнегреческим драматургом Еврипидом (в V век до н.э.) Богатые залежи магнитного железняка имеются на Урале, на Украине, в Карелии и Курской области. В настоящее время удалось создать искусственные магниты, обладающие большими магнитными свойствами, чем естественные. Материалом для них служат сплавы на основе железа, никеля, кобальта и некоторых других металлов.

    Слайд 2. Искусственные магниты.
    Магнит обладает на разных участках различной притягивающей силой, на полюсах эта сила наиболее заметна. Вам уже известно, что вокруг любого магнита существует магнитное поле. Это поле и притягивает железо к магниту.

    Слайд 3. Различная притягивающая сила магнитов на полюсах.
    Внешнее, расплавленное, ядро Земли находится в постоянном движении. В результате этого в нем возникают магнитные поля, формирующие в конечном итоге магнитное поле Земли.

    Слайд 4. Земной шар – большой магнит.
    Ранее вами изучены различные действия электрического тока, в частности – магнитное действие. Проявляется оно в том, что между проводниками с током возникают силы взаимодействия, которые называются магнитными. Первые опыты по обнаружению магнитного поля вокруг проводника с током провел Ганс Христиан Эрстед в 1820 году.

    Слайд 5. Опыт Ганса Христиана Эрстеда в 1820 году.

    Слайд 6. Схема опыта Ганса Христиана Эрстеда в 1820 году.

    Его неожиданные и простые опыты с отклонением магнитной стрелки вблизи проводника с током были проверены рядом ученых. Эта проверка принесла и новые результаты,которые составили экспериментальную основу первой теории магнетизма.Он впервые высказал предположение о возможной связи электрического тока и магнетизма, а зафиксирована в1735 году в одном из научных лондонских журналов.Однако разгадка наступила только тогда, когда исследователи научились получать электрический ток.

    Рассмотрим серию опытов. Опыт по обнаружению магнитного поля тока. Соберем электрическую цепь по схеме. Расположим вблизи проводника магнитную стрелочку. Ответим на вопрос: “Как взаимодействуют проводник с током и магнитная стрелка, если цепь не замкнута?”.

    Слайд 7. Опыт по обнаружению магнитного поля тока.
    Ответим на вопрос: “Как взаимодействуют проводник с током и магнитная стрелка, если цепь замкнута?”.

    Слайд 8. Опыт по обнаружению магнитного поля тока.
    Ответим на вопрос: “Как взаимодействуют проводник с током и магнитная стрелка при размыкании цепи?”.

    Слайд 9. Опыт по обнаружению магнитного поля тока.
    Опыты навели на мысль о существовании вокруг проводника с током магнитного поля. Из опытов видно, что магнитная стрелка, которая может свободно вращаться вокруг своей оси, всегда устанавливается, ориентируясь определенным образом, в данной области магнитного поля. Исходя из этого, вводится понятие о направлении магнитного поля в данной точке.
    Железные опилки притягиваются к постоянному магниту. На основании имеющихся знаний утверждаем, что это происходит благодаря магнитному полю, возникающему вокруг постоянных магнитов.

    Слайд 10. Опыт. Железные опилки притягиваются к постоянному магниту..
    Делаем вывод о том, что источником магнитного поля являются :

    а) движущиеся электрические заряды;
    б) постоянные магниты.

    Слайд 11. Источники магнитного поля.
    С помощью железных опилок демонстрируем спектр магнитного поля прямого тока в данной точке.

    Слайд 12. Расположение металлических опилок вокруг прямолинейного проводника с током.
    Ответим на вопрос: “Как можно обнаружить магнитное поле?”.

    а) с помощью железных опилок. Попадая в магнитное поле, железные опилки намагничиваются и располагаются вдоль магнитных линий.
    б) по действию на проводник с током. Попадая в магнитное поле, проводник с током начинает двигаться, т.к. со стороны магнитного поля на него действует сила.

    Слайд 13. Варианты обнаружения магнитного поля.
    Определим на основании имеющихся знаний причины возникновения магнитного поля.
    Утверждаем, что магнитное поле порождается постоянными магнитами и движущимися электрическими зарядами и обнаруживается по действию на движущиеся электрические заряды. С удалением от источника магнитное поле ослабевает.

    Слайд 14. Магнитное поле и причины его возникновения. Сделаем выводы:
    Вокруг проводника с током (т.е. вокруг движущихся зарядов) существует магнитное поле. Оно действует на магнитную стрелку, отклоняя её.
    Электрический ток и магнитное поле неотделимы друг от друга.

    Ответим на вопросы:

    • Вокруг неподвижных зарядов существует … поле.
    • Вокруг подвижных зарядов … .

    Слайд 15. Выводы.

    2. Мотивация нового учебного материала

    Графическое изображение магнитного поля. Все магниты имеют два вида полюсов. Эти полюса называются южными (S) и северными (N).

    Слайд 16. Полюса магнитов.
    Представление о магнитном поле можно получить с помощью современных методов. Но это можно сделать и с помощью железных опилок.

    Слайд 17. Силовые линии магнитного поля.
    Для того чтобы получить вид магнитного поля постоянного магнита необходимо проделать следующее: положить лист картона на полосовой магнит, и равномерно посыпьте его железными опилками. Не сдвигая, магнит и лист картона относительно друг друга, осторожно постучать по листу, чтобы опилки могли свободно перераспределяться. Следить, как выстраиваются опилки на картоне.

    Слайд 18. Силовые линии магнитного поля полосового магнита..
    Силовые линии магнитного поля – замкнутые линии. Вне магнитные силовые линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный, замыкаясь внутри магнита.
    Линии, образуемые магнитными стрелками или железными опилками в магнитном поле, стали называть силовыми линиями магнитного поля.

    Слайд 19. Графическое изображение магнитного поля тока.
    Линии вдоль которых в магнитном поле располагаются оси маленьких магнитных стрелок, называются линиями магнитного поля.
    Магнитные линии магнитного поля тока представляют собой замкнутые кривые, охватывающие проводник.
    Направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки в каждой точке поля, принято за направление магнитных линей магнитного поля.

    3. Осмысление нового учебного материала

    Мы продолжаем познавать мир. Тема сегодняшнего урока “ Магнитное поле и его графическое изображение. Неоднородное и однородное магнитное поле. Зависимость направления магнитных линий от направления тока в проводнике”.

    Из курса физики 8 класса вы узнали, что магнитное поле порождается электрическим током. Оно существует, например, вокруг металлического проводника с током. При этом ток создается электронами, направленно движущимися вдоль проводника. Магнитное поле возникает и в том случае, когда ток проходит через раствор электролита, где носителями зарядов являются положительно и отрицательно заряженные ионы, движущиеся навстречу друг другу.

    Поскольку электрический ток – это направленное движение заряженных частиц, то можно сказать, что магнитное поле создается движущимися заряженными частицами, как положительными, так и отрицательными. Напомним, что согласно гипотезе Ампера в атомах и молекулах вещества в результате движения электронов возникают кольцевые токи. В магнитах эти элементарные кольцевые токи ориентированы одинаково. Поэтому магнитные поля, образующиеся вокруг каждого такого тока, имеют одинаковые направления. Эти поля усиливают друг друга, создавая поле внутри и вокруг магнита.

    Слайд 20. Направление магнитной линии в точке В
    Для наглядного представления магнитного поля мы пользовались магнитными линиями (их называют также линиями магнитного поля) Напомним, что магнитные линии это воображаемые линии, вдоль которых расположились бы маленькие магнитные стрелки, помещенные в магнитное поле. За направление магнитной линии условно принимают направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки, помещенный в эту точку.

    Слайд 21. Магнитные линии являются замкнутыми.

    Слайд 22. Магнитное поле катушки и постоянного магнита.
    Катушка с током, как и магнитная стрелка, имеет 2 полюса – северный и южный.
    Магнитное действие катушки тем сильнее, чем больше витков в ней.
    При увеличении силы тока магнитное поле катушки усиливается.
    Магнитные линии являются замкнутыми.
    Например, картина магнитных линий прямого проводника с током представляет собой концентрические окружности, лежащие в плоскости, перпендикулярной проводнику.

    Слайд 23. Магнитные линии прямолинейного проводника с током. Слайд 24. Рассмотрим магнитные линии соленоида.
    Неоднородное и однородное магнитное поле.
    Рассмотрим картину линий магнитного поля постоянного полосового магнита, изображенную на рисунке.

    Слайд 25. Представление магнитного поля с помощью магнитных линий.
    Из курса физики 8 класса мы знаем, что магнитные линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный. Внутри магнита они направлены от южного полюса к северному. Магнитные линии не имеют ни начала, ни конца: они либо замкнуты, либо, как средняя линия на рисунке, идут из бесконечности в бесконечность. Вне магнита линии расположены наиболее густо у его полюсов. Значит , возле полюсов поле самое сильное, а по мере удаления от полюсов оно ослабевает .Чем ближе к полюсу магнита расположена магнитная стрелка, тем с большей по модулю силой действует на неё поле магнита .Поскольку магнитные линии искривлены, то направление силы с которой поле действует на стрелку ,тоже меняется от точке к точке. Таким образом, сила с которой поле полосового магнита действует на помещённую в это поле магнитную стрелку, в разных точках поля может быть различной как по модулю, так и по направлению. Такое поле называется неоднородным.

    Линии неоднородного магнитного поля искривлены, их густо та меняется от точки к точке.
    Свойства магнитных линий:если магнитные линии искривлены и расположены с неодинаковой густотой, то магнитное поле – является неоднородным.

    Слайд 26. Свойства магнитных линий.

    В некоторой ограниченной области пространства можно создать однородное магнитное поле, т. е. поле, в любой точке которого сила действия на магнитную стрелку одинакова по модулю и направлению. Магнитные линии однородного магнитного поля параллельны друг другу и расположены с одинаковой густотой. Однородным является также поле внутри постоянного полосового магнита в центральной его части.

    Слайд 27. Свойства магнитных линий.

    Слайд 28. Однородные и неоднородные магнитные поля.

    Что нужно знать о магнитных линиях?

    1. Магнитные линии – замкнутые кривые, поэтому магнитное поле называют вихревым. Это означает, что в природе не существует магнитных зарядов.
    2. Чем гуще расположены магнитные линии, тем магнитное поле сильнее.
    3. Если магнитные линии расположены параллельно друг другу с одинаковой густотой, то такое магнитное поле называют однородным.
    4. Если магнитные линии искривлены – это значит, что сила, действующая на магнитную стрелку в разных точках магнитного поля, разная. Такое магнитное поле называют неоднородным.

    Слайд 29. Что нужно знать о магнитных линиях?
    Для изображения магнитного поля пользуются следующим приемом.
    Если линии однородного магнитного поля расположены перпендикулярно к плоскости чертежа и направлены от нас за чертеж, то их изображают крестиками, а если из-за чертежа к нам – то точками. Как и в случае с током, каждый крестик – это как бы видимое нами хвостовое оперение летящей от нас стрелы, а точка – острие стрелы, летящей к нам (на обоих рисунках направление стрел совпадает с направлением магнитных линий).

    Слайд 30. Изображение однородного магнитного поля.
    Для определения направления магнитных линий существует несколько способов.

    1. При помощи магнитной стрелки.
    2. По правилу буравчика.
    3. По правилу правой руки.

    Слайд 31. Определение направления магнитных линий.

    Первое правило правой руки: если обхватить проводник ладонью правой руки, направив отставленный большой палец вдоль тока, то остальные пальцы этой руки укажут направление силовых линий магнитного поля данного тока.

    Слайд 32. Первое правило правой руки.

    Второе правило правой руки: если обхватить соленоид ладонью правой руки, направив четыре пальца по току в витках, то отставленный большой палец укажет направление магнитных линий внутри соленоида.

    Слайд 33. Второе правило правой руки.
    Если поместить в некоторую точку магнитного поля рамку с током, то магнитное поле окажет на неё ориентирующее действие – рамка установится в магнитном поле определенным образом. Теперь к рамке нужно провести нормаль. По направлению нормали можно определить направление вектора магнитной индукции в этой точке магнитного поля.

    Правило буравчика: если ручку буравчика вращать по направлению тока в рамке, то направление хода буравчика покажет направление вектора магнитной индукции в данной точке поля.

    Слайд 34. Правило буравчика.
    Решение практических задач.

    Слайд 35. Какие утверждения являются верными?

    А) В природе существуют электрические заряды.
    Б) В природе существуют магнитные заряды.
    В) В природе не существует электрических зарядов.
    Г) В природе не существует магнитных зарядов.

    а) А и Б, б) А и В, в) А и Г, г) Б, В и Г.

    Слайд 36. Закончить фразу: “Вокруг проводника с током существует. ..

    а) Магнитное поле.
    б) Электрическое поле.
    в) Электрическое и магнитное поле.

    Слайд 37. Что нужно знать о магнитных линиях?

    1. Магнитные линии – замкнутые кривые, поэтому магнитное поле называют вихревым. Это означает, что в природе не существует магнитных зарядов.
    2. Чем гуще расположены магнитные линии, тем магнитное поле сильнее.
    3. Если магнитные линии расположены параллельно друг другу с одинаковой густотой, то такое магнитное поле называют однородным.
    4. Если магнитные линии искривлены – это значит, что сила, действующая на магнитную стрелку в разных точках магнитного поля, разная. Такое магнитное поле называют неоднородным.

    Слайд 38. На что указывает северный полюс магнитной стрелки? Какими бывают магнитные линии?

    Слайд 39. Направление магнитных линий совпадает с … направлением магнитной стрелки.

    Слайд 40. В какой точке магнитное поле самое сильное?

    Слайд 41. Определить направление тока по известному направлению магнитных линий.

    Слайд 42. Ответ. Определение направления тока по известному направлению магнитных линий.

    Слайд 43. Какой из вариантов соответствует схеме расположения магнитных линий вокруг прямолинейного проводника с током, расположенного перпендикулярно плоскости рисунка?

    Слайд 44. Какой из вариантов, соответствует схеме расположения магнитных линий вокруг прямолинейного проводника с током, расположенного вертикально?

    Слайд 45. Какой из вариантов соответствует схеме расположения магнитных линий вокруг соленоида?

    Слайд 46. Что собой представляют магнитные линии соленоида?

    4. Осознание учебного материала

    Вопросы: Слайд 47.

    1. Какие утверждения являются верными?

    А) В природе существуют электрические заряды.
    Б) В природе существуют магнитные заряды.
    В) В природе не существует электрических зарядов.
    Г) В природе не существует магнитных зарядов.

    а) А и Б, б) А и В, в) А и Г, г) Б, В и Г.

    2. Чем порождается магнитное поле?

    3. Чем создается магнитное поле постоянного магнита?

    4. Что такое магнитные линии?

    Слайд 48.

    5. О чем можно судить по картине линий магнитного поля?

    6. Какое магнитное поле – однородное или неоднородное – образуется вокруг полосового магнита? вокруг прямолинейного проводника с током? внутри соленоида, длина которого значительно больше его диаметра?

    Слайд 49. Картины магнитных полей.

    Работа учащихся у доски.

    • Задание для первого человека: нарисовать магнитное поле прямолинейного проводника с током.
    • Задание для второго человека: нарисовать магнитное поле соленоида.
    • Задание для третьего человека: нарисовать магнитное поле постоянного магнита.

    Упражнение 33

    1. На рис. 88 изображен участок ВС проводника с током. Вокруг него в одной из плоскостей показаны линии магнитного поля, созданного этим током. Существует ли Магнитное поле в точке А?
    2. На рис. 88 изображены три точки: А, М, N. В какой из них магнитное поле тока, протекающего по проводнику ВС, будет действовать на магнитную стрелку с наибольшей силой? с наименьшей силой?

    5. Итог урока

    6. Домашнее задание

    §§43–45. Упр. 33, 34, 35.

    Литература

    1. Перышкин А. В., Гутник Е.М. Учебник для общеобразовательных учреждений “Физика-9”, 12 издание. – М.: Дрофа, 2009.
    2. Громов С.В. “Физика-9”: Учебник для общеобразовательных учреждений. 3-е изд. – М.: Просвещение, 2002.
    3. Пинский А.А., Разумовский В.Г. Учебник для общеобразовательных учреждений “Физика-8”. М.: Просвещение, 2003.
    4. “Основы методики преподавания физики. Общие вопросы” под редакцией Л.И. Резникова, А.В. Перышкина, П.А. Знаменского. – М.: Просвещение, 1965.
    5. Научно-методический журнал “Физика в школе”, Издательство “Школа-Пресс”, 1999, 6.
    6. Журнал “Физика в школе”. – 2003. – 7. – с.30.
    7. Дубинин Э.М., Подгорный И.М. Магнитное поле небесных тел. – М.: Знание, 1998.
    8. “Основы методики преподавания физики. Общие вопросы” / под редакцией Л.И. Резникова, А.В. Перышкина, П. А. Знаменского – “Просвещение”, Москва, 1965.
    9. Громов С.В., Родина Н.А. Физика-9: Учебник для общеобразовательных учреждений– 3-е изд. – М.: Просвещение, 2002.
    10. Лукашик В.И. Сборник вопросов и задач по физике. 7–9 кл. – М.: Просвещение, 2002. – 192с.
    11. Марон А.Е., Марон Е.А. Контрольные тексты по физике. 7–9 кл. – М.: Просвещение, 2002. – 79с.

    Магнитное поле. Магнитное поле прямого тока. Магнитные линии

    На одном из прошлых уроков мы с вами говорили о действиях, которые способен оказывать электрический ток, протекая в различных средах.

    Однако мы до сих пор с вами так и не сказали, что же такое магнитное поле.

    Подобно другим физическим полям, магнитное поле не действует на наши органы чувств. Однако реальность его существования проявляется, например, в том, что между проводниками с током возникают силы взаимодействия, которые принято называть магнитными силами.

    Для обнаружения магнитных свойств любых веществ используют магнитную стрелку, которая, как известно, является основным элементом любого компаса.

    У неё имеется два полюса: северный и южный, которые окрашены в традиционные цвета — синий и красный соответственно. Линия, которая соединяет полюса магнитной стрелки, называется её осью. Для того, чтобы стрелка могла свободно вращаться, её подвешивают на нити или укрепляют на острие.

    Теперь давайте выясним, как связаны между собой электричество и магнетизм? Для этого проделаем такой опыт.  Поднесём к магнитной стрелке наэлектризованную стеклянную палочку — стрелка останется неподвижной. Взаимодействия нет.

    Не будет взаимодействия, если к стрелке поднести отрицательно заряженную эбонитовую палочку.

    Можно ли на основании этих опытов говорить об отсутствии всякой связи магнетизма и электричества? Конечно, нет. Между магнетизмом и электричеством существует теснейшая связь, что можно подтвердить опытом, который провёл в 1820 г. датский физик Х. К. Эрстед. Установка состоит из магнитной стрелки, укреплённой на острие, и проводника, соединённого с источником тока.

    До включения тока стрелка располагается в магнитном поле Земли, ориентируясь с севера на юг. Проводник располагают над магнитной стрелкой, параллельно ей. Замкнув цепь, мы увидим, как магнитная стрелка начнёт поворачиваться, пока не установится перпендикулярно проводнику с током.

    Разомкнём цепь — стрелка возвращается в своё исходное положение.

    Если изменить направление тока в проводнике на противоположное, то, стрелка также поворачивается и устанавливается перпендикулярно к проводнику, но уже в противоположном направлении.

    Таким образом, можно говорить о том, что магнитная стрелка взаимодействует с проводником с током. Следовательно, вокруг проводника с током существует магнитное поле, которое и совершает работу по повороту магнитной стрелки.

    Опыт Эрстеда вызвал необычайный интерес у физиков того времени. Раньше электрические и магнитные явления рассматривались как совершенно независимые. Открытие Эрстеда обнаружило взаимосвязь между ними. На основании многочисленных опытов было установлено, что во всех случаях при движении заряженных частиц обязательно появляется магнитное поле, независимо от рода проводника или среды, в которой эти частицы движутся.

    Таким образом, на основании проведённых опытов, мы можем сделать очень важный вывод: неподвижные электрические заряды порождают только электрическое поле, которое не действует на магнитную стрелку. Вокруг движущихся зарядов, то есть электрического тока, существует как электрическое, так и магнитное поле.

    Существование магнитного поля вокруг проводника с током можно обнаружить множеством способов. На практике удобнее использовать мелкие железные опилки, насыпанные на картонный или пластиковый экран.

    Изучим магнитное поле прямого проводника с током. Для этого сквозь лист картона пропустим проводник, соединённый с источником тока. Насыплем на картон тонкий слой железных опилок. При включении тока железные опилки под действием магнитного поля переориентируются, показывая картину линий магнитного поля.

    Обратите внимание на то, что эти линии представляют собой замкнутые концентрические окружности, центром которых является сам проводник с током.

    Несколько изменим опыт: вместо металлических опилок поставим на лист картона магнитные стрелки. При замыкании электрической цепи стрелки расположатся вдоль линий магнитного поля.

    Если же изменить направление тока в проводнике, то все стрелки повернутся на 180о.

    Рассмотрим ещё один опыт. Расположим магнитные стрелки вокруг проводника с током, имеющего форму витка. Замкнув цепь увидим, что, как и в предыдущем опыте, стрелки в магнитном поле расположились вдоль линий магнитного поля, но ориентированы они по-разному.

    Объясняется это тем, что в левой части установки ток «выходит» из листа, а в правой — «входит» в него.

    Исходя из результатов опыта, мы можем утверждать, что линии магнитного поля имеют определённое направление, которое связано с направлением тока в проводнике.

    Принято считать, что направление линий магнитного поля в каждой точке совпадает с направлением, которое указывает северный полюс магнитной стрелки, помещённый в эту точку поля.

    Направление линий магнитного поля можно определить и иначе, например, с помощью правила правой руки: если обхватить проводник с током ладонью правой руки так, чтобы отставленный большой палец был сонаправлен с током, то согнутые четыре пальца укажут направление линий магнитного поля.

    В физике для определения направления линий магнитного поля используют правило буравчика, или правило правого винта: если вращать ручку буравчика (головку винта или шурупа с правой нарезкой) так, чтобы его остриё двигалось по направлению тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика укажет направление линий магнитного поля тока.

    И ещё об одном. Для графического обозначения направления тока в проводнике, перпендикулярного плоскости чертежа, пользуются следующим приёмом. Если ток направлен от нас за чертёж, то его обозначают крестиком, если наоборот, то есть из-за чертежа к нам, — то точкой.

    Мысленно это можно представить следующим образом: каждый крестик — это как бы видимое нами хвостовое оперение летящей от нас стрелы, а точка — остриё стрелы, летящей к нам.

    Электричество и магнетизм

    Вычислим поле, создаваемое током, текущим по тонкому прямолинейному проводу бесконечной длины.

    Индукция магнитного поля в произвольной точке А (рис. 6.12), создаваемого элементом проводника dl, будет равна

    Рис. 6.12. Магнитное поле прямолинейного проводника 

    Поля от различных элементов имеют одинаковое направление (по касательной к окружности радиусом R, лежащей в плоскости, ортогональной проводнику). Значит, мы можем складывать (интегрировать) абсолютные величины 

    (6.7)

    Выразим r  и sin через переменную интегрирования l

    (6.8)

    Тогда (6.7) переписывается в виде

     

    Таким образом,

                                

    (6.9)

     

    Картина силовых линий магнитного поля бесконечно длинного прямолинейного проводника с током представлена на рис. 6.13.

    Рис. 6.13. Магнитные силовые линии поля прямолинейного проводника с током:
    1 —  вид сбоку; 2, 3 —  сечение проводника плоскостью, перпендикулярной проводнику 

    Для обозначения направления тока в проводнике, перпендикулярном плоскости рисунка, будем использовать следующие обозначения (рис. 6.14):

    Рис. 6.14. Обозначения направления тока в проводнике

    Для обозначения направления тока в проводнике, перпендикулярном плоскости рисунка, будем использовать следующие обозначения (рис. 6.14):

    Напомним выражение для напряженности электрического поля тонкой нити, заряженной с линейной плотностью заряда 

    Сходство выражений очевидно: мы имеем ту же зависимость от расстояния до нити (тока), линейная плотность заряда заменилась на силу тока. Но направления полей различны. Для нити электрическое поле направлено по радиусам. Силовые линии магнитного поля бесконечного прямолинейного проводника с током образуют систему концентрических окружностей, охватывающих проводник. Направления силовых линий образуют с направлением тока правовинтовую систему. 

    На рис. 6.15 представлен опыт по исследованию распределения силовых линий магнитного поля вокруг прямолинейного проводника с током. Толстый медный проводник пропущен через отверстия в прозрачной пластинке, на которую насыпаны железные опилки. После включения постоянного тока силой 25 А и постукивания по пластинке опилки образуют цепочки, повторяющие форму силовых линий магнитного поля.

    Вокруг прямого провода, перпендикулярного пластинке, наблюдаются кольцевые силовые линии, расположенные наиболее густо вблизи провода. При удалении от него поле убывает.

    Рис. 6.15. Визуализация силовых линий магнитного поля вокруг прямолинейного проводника 

    На рис. 6.16 представлены опыты по исследованию распределения силовых линий магнитного поля вокруг проводов, пересекающих картонную пластинку. Железные опилки, насыпанные на пластинку, выстраиваются вдоль силовых линий магнитного поля.

    Рис. 6.16. Распределение силовых линий магнитного поля
    вблизи пересечения с пластинкой одного, двух и нескольких проводов

    Магнитное поле и его изображение

    Слайды и текст этой онлайн презентации

    Слайд 1

    «Магнитное поле и его графическое изображение. Неоднородное и однородное магнитное поле. Зависимость направления магнитных линий от направления тока в проводнике».

    Слайд 2

    Слово «магнит» произошло от названия города Магнессии (теперь это город Маниса в Турции).
    «камень Геркулеса». «любящий камень», «мудрое железо», и «царственный камень»
    Магнетизм известен с пятого века до нашей эры, но изучение его сущности продвигалось очень медленно. Впервые свойства магнита были описаны в 1269 году. В этом же году ввели понятие магнитного полюса.

    Слайд 3

    Слово МАГНИТ (от греческого. magnetic eitos) Минерал, состоящий из: FeO(31%) и Fe2O3 (69%). В нашей стране его добывают на Урале, в Курской области (Курская магнитная аномалия), В Карелии. Магнитный железняк – хрупкий минерал, его плотность 5000 кг/м*3

    Слайд 4

    Разнообразные искусственные магниты
    Редкоземельные магниты – спеченные и магнитопласты

    Слайд 5

    Магнит обладает на разных участках различной притягивающей силой, на полюсах эта сила наиболее заметна.

    Слайд 6

    СВОЙСТВА ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ
    взаимно притягиваются или отталкиваются

    Слайд 7

    Земной шар – большой магнит.

    Слайд 8

    ГАНС ХРИСТИАН ЭРСТЕД (1777 – 1851)
    Датский профессор химии, открыл существование магнитного поля вокруг проводника с током

    Слайд 9

    Опыт Эрстеда
    если по проводнику протекает электрический ток, то расположенная рядом магнитная стрелка изменяет свою ориентацию в пространстве

    Слайд 10

    Опыт Эрстеда 1820 г.
    О чем говорит отклонение магнитной стрелки при замыкании электрической цепи?
    Вокруг проводника с током существует магнитное поле. На него – то и реагирует магнитная стрелка. Магнитное поле – особый вид материи. Оно не имеет ни цвета, ни вкуса, ни запаха.

    Слайд 11

    Условия существования магнитного поля
    а) электрические заряды; б) наличие электрического тока

    Слайд 12

    Сделаем выводы.
    Вокруг проводника с током (т.е. вокруг движущихся зарядов) существует магнитное поле. Оно действует на магнитную стрелку, отклоняя её. Электрический ток и магнитное поле неотделимы друг от друга. Источником возникновения магнитного поля является электрический ток. .

    Слайд 13

    Как можно обнаружить МП?
    а) с помощью железных опилок. Попадая в МП, железные опилки намагничиваются и располагаются вдоль магнитных линий, подобно маленьким магнитным стрелкам; б) по действию на проводник с током. Попадая в МП вокруг проводника с током, магнитная стрелка начинает двигаться, т.к. со стороны МП на неё действует сила .

    Слайд 14

    Почему вокруг магнитов постоянно существует магнитное поле?
    Компьютерная модель атома бериллия.
    Внутри любого атома существуют молекулярные токи

    Слайд 15

    Изображение магнитного поля
    Линии магнитного поля – воображаемые линии, вдоль которых ориентируются магнитные стрелки

    Слайд 16

    север N
    юг S
    Линии магнитного поля проводника с током направлены по концентрическим окружностям

    Слайд 17

    Расположение железных опилок вокруг полосового магнита

    Слайд 18

    Графическое изображение магнитных линий вокруг полосового магнита

    Слайд 19

    Расположение железных опилок вокруг прямого проводника с током
    Магнитные линии магнитного поля тока представляют собой замкнутые кривые, охватывающие проводник Направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки в каждой точке поля, принято за направление магнитных линей магнитного поля.

    Слайд 20

    Расположение железных опилок вдоль магнитных силовых линий.

    Слайд 21

    Соленоид – проводник, имеющий вид спирали (катушка). «солен» – греч. «трубка»

    Слайд 22

    Магнитное поле катушки и постоянного магнита
    Катушка с током, как и магнитная стрелка имеет 2 полюса – северный и южный. Магнитное действие катушки тем сильнее, чем больше витков в ней. При увеличении силы тока магнитное поле катушки усиливается.

    Слайд 23

    Магнитное поле
    Неоднородное.
    Однородное.
    Магнитные линии искривлены их густота меняется от точки к точке.
    Магнитные линии параллельны друг другу и расположены с одинаковой густотой ( например, внутри постоянного магнита).

    Слайд 24

    Что нужно знать о магнитных линиях?
    1.Магнитные линии – замкнутые кривые, поэтому МП называют вихревым. Это означает, что в природе не существует магнитных зарядов. 2.Чем гуще расположены магнитные линии, тем МП сильнее. 3.Если магнитные линии расположены параллельно друг другу с одинаковой густотой, то такое МП называют однородным. 4. Если магнитные линии искривлены – это значит, что сила, действующая на магнитную стрелку в разных точках МП, разная. Такое МП называют неоднородным.

    Слайд 25

    Определение направления магнитной линии
    Способы определения направления магнитной линии
    При помощи магнитной стрелки
    По правилу буравчика (1 правило правой руки)
    По 2 правилу правой руки

    Слайд 26

    Правило буравчика
    Известно, что направление линий магнитного поля тока связано с направлением тока в проводнике. Эта связь может быть выражена простым правилом, которое называется правилом буравчика. Правило буравчика заключается в следующем: если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитного поля тока. С помощью правила буравчика по направлению тока можно определить направлений линий магнитного поля, создаваемого этим током, а по направлению линий магнитного поля – направление тока, создающего это поле.

    Слайд 27

    Правило буравчика (винта)
    Если буравчик с правой нарезкой ввинчивать по направлению тока, то направление вращения рукоятки совпадет с направлением магнитного поля.

    Слайд 28

    Правило правой руки для прямого проводника с током
    Если правую руку расположить так, чтобы большой палец был направлен по току, то остальные четыре пальца покажут направление линии магнитной индукции

    Слайд 29

    +

    Определение направления линий магнитного поля прямого проводника с током (правило буравчика)

    Слайд 30

    Слайд 31

    Определение направления магнитного поля, пронизывающего соленоид (2 правило правой руки)

    Слайд 32

    +

    2 правило правой руки (для определения направления магнитного поля, пронизывающего соленоид)
    Ладонь правой руки расположить так, чтобы четыре пальца были по направлению тока, текущего по виткам соленоида, тогда большой палец укажет на направление магнитного поля, пронизывающего соленоид.

    Слайд 33

    Какие утверждения являются верными?
    А.В природе существуют электрические заряды. Б.В природе существуют магнитные заряды. В.В природе не существует электрических зарядов. Г.В природе не существует магнитных зарядов. а) А и Б, б) А и В, в) А и Г, г) Б, В и Г.

    Слайд 34

    Закончить фразу: «Вокруг проводника с током существует…
    а) магнитное поле; б) электрическое поле; в) электрическое и магнитное поле.

    Слайд 35

    Какими бывают магнитные линии?
    I
    Северный полюс магнитной стрелки указывает направление магнитных линий с помощью которых изображается магнитное поле.
    На что указывает северный полюс магнитной стрелки?

    Слайд 36

    Направление магнитных линий совпадает с … направлением магнитной стрелки.
    a. Южным
    b. Северным
    c. Не связано с магнитной стрелкой

    Слайд 37

    На рисунке показана картина магнитных линий прямого тока. В какой точке магнитное поле самое сильное?
    а) б) в) г)

    Слайд 38

    Определить направление тока по известному направлению магнитных линий.

    Слайд 39

    Слайд 40

    Какой из вариантов соответствует схеме расположения магнитных линий вокруг прямолинейного проводника с током, расположенного перпендикулярно плоскости рисунка?
    а) б) в) г) д)

    Слайд 41

    Какой из вариантов соответствует схеме расположения магнитных линий вокруг прямолинейного проводника с током, расположенного вертикально.
    а) б) в) г) д)

    Слайд 42

    Какой из вариантов соответствует схеме расположения магнитных линий вокруг соленоида?
    а) б) в) г) д)

    Слайд 43

    Ж. Верн. Пятнадцатилетний капитан
    Негоро положил под компас железный брусок. «Железо притянуло к себе стрелку компаса …, стрелка сместилась на четыре румба (один румб равен 110 15 минут)… после того, как из-под нактоуза был убран железный брусок, стрелка компаса заняла вновь нормальное положение и указывала своим острием прямо на магнитный полюс». Объясните явление.

    Слайд 44

    Сирано де Бержерак
    Я изобрел шесть средств Подняться в мир планет! … Сесть на железный круг И, взяв большой магнит, Его забросить вверх высоко, Докуда будет видеть око; Он за собой железо приманит, – Вот средство верное! А лишь он вас притянет, Схватить его и бросить вверх опять, – Так поднимать он бесконечно станет! Возможно ли подобное космическое путешествие? Почему?

    Слайд 45

    Домашнее задание: §42-44. Упражнение 33,34,35.

    Слайд 46

    Влияние магнитных полей на организм человека и животных.
    Все живые организмы, в том числе и человек, рождаются и развиваются в естественных условиях планеты Земля, которая создает вокруг себя постоянное магнитное поле – магнитосферу. Это поле играет очень существенную роль для всех биохимических процессов в организме. Основа лечебного эффекта магнитного поля – улучшение кровообращения и состояния кровеносных сосудов.

    Слайд 47

    Долго искали магнитный компас у почтового голубя, однако мозги птицы никак не реагировали на магнитные поля. Наконец компас обнаружили в… брюшной полости! Навигационные способности мигрирующих животных всегда поражали людей. Ведь какой-то компас приводит их к месту, расположенному за тысячи километров от места рожденья.

    Слайд 48

    Сенсационного результата первыми добились калифорнийские ученые, биологи в содружестве с физиками. Гелиобиологу Джозею Кришвингу с помощниками удалось обнаружить кристаллы магнитного железняка в мозгах человека. Кришвинг долго изучал в магнитных полях образцы тканей, полученных при посмертных вскрытиях, и пришел к выводу, что количества магнетика в мозговых оболочках как раз ровно столько, сколько необходимо для работы простейшего биологического компаса.

    Слайд 49

    Каждый из нас носит в голове самый настоящий компас, точнее, сразу несколько компасов с микроскопически малыми “стрелками”. Однако умение пользоваться скрытым чувством, как мы видим, есть далеко не у каждого. Можно с полной ответственностью заявить, что человеку не следует терять самообладания в любой сложной ситуации. Для заблудившегося в пустыне, в океане, в горах или в лесу (что более актуально для нас) всегда имеется шанс найти верную дорогу к спасению.

    линий магнитного поля | Блестящая вики по математике и науке

    Земля :

    Возможно, вы читали об разрушительных солнечных вспышках, вызванных солнечными бурями, или о прекрасных образцах ионизации, которые формируют северное сияние (Северное сияние). Оба эти явления связаны с магнитными полями планет и звезд. Земля действует как стержневой магнит, с одним очевидным отличием – размером.

    Чтобы понять это, нам нужны некоторые теории, которые были предложены для объяснения этой магнитной природы Земли. \ text {th} В 17 веке китайские путешественники заметили, что с компасами в море шутят. Исследователи предположили, что вращение Земли и присутствие железа в мантии Земли могли вызвать этот аномальный магнетизм. Эти теории вскоре были опровергнуты и заменены теорией геодинамо, которая утверждает, что многие ионы движутся в мантии под поверхностью нашей Земли, тем самым создавая ток, который создает магнитное поле.

    Обратите внимание: как и у любого стержневого магнита, наша Земля также имеет два полюса, с той разницей, что эти полюса не совпадают с нашими географическими северным и южным полюсами и поэтому известны как магнитные полюса.Из свойств стержневых магнитов мы знаем, что силовые линии магнитного поля, ответственные за поле, берут начало на севере и заканчиваются на южном полюсе и, таким образом, представляют собой замкнутые контуры. Хотя иногда считают, что в ядре Земли находится огромный магнит, это совсем не так, но дает хорошую картину для тематического исследования.

    Как упоминалось ранее, магнитное поле Земли отклоняет вредные солнечные вспышки, унося ионизированные частицы. Рассмотрим заряженную частицу, падающую от Солнца.Направляясь прямо к Земле, он встречает магнитное поле, перпендикулярное его движению, и отклоняется. Это создает своего рода защитный щит вокруг Земли и может выдерживать типичные солнечные вспышки. Эффект магнитного экранирования проиллюстрирован ниже:

    Ускорители частиц :

    Ускорители элементарных частиц используются для ускорения элементарных частиц и атомов до огромных скоростей, приближающихся к скорости света.Затем частицы сталкиваются, и продукты этих столкновений тщательно анализируются на предмет признаков гипотетических или полностью новых частиц. Ускорители также используются для генерации излучения, используемого при лечении рака, например, при протонной терапии.

    Ускорители

    бывают нескольких типов, основными из которых являются циклотрон и синхотрон.

    Циклотрон :

    Механизм циклотрона сочетает в себе постоянное магнитное поле с переключающимся электрическим полем, чтобы удерживать частицы на спиральных траекториях все увеличивающегося радиуса.2} {r} .qvB = mrv2.

    Это означает, что qB / m = v / rqB / m = v / rqB / m = v / r. Поскольку частота траектории определяется выражением 2πr / v2 \ pi r / v2πr / v, это предполагает, что частота орбиты составляет всего 1 / T = 2πm / qB1 / T = 2 \ pi m / qB1 / T = 2πm / qB. Мы замечаем, что это не зависит от энергии или радиуса. Таким образом, частица любой энергии будет поддерживать частоту 1 / T1 / T1 / T, даже если ее энергия меняется! Мы можем использовать эту невероятную регулярность траектории (даже если она спиралевидная) для создания простого ускорителя.

    Рассмотрим область, в которой мы поддерживаем постоянное магнитное поле с напряженностью BBB. Далее рассмотрим разделительную линию (граница между красным и синим на схеме ниже). Когда частицы находятся справа от этой линии, электрическое поле указывает влево, ускоряя их влево через зазор, а когда частицы находятся слева, поле указывает вправо, и они ускоряются вправо. Поскольку магнитное поле удерживает частицы на траекториях с постоянной частотой, частицы регулярно ускоряются до более высокой энергии каждый раз, когда они пересекают зазор и движутся по траекториям с увеличивающимся радиусом.

    Рассматривая это во временной области, мы видим, что мы можем запитать этот ускоритель электрическим полем, которое меняет ориентацию каждые T = qB / 2πmT = qB / 2 \ pi mT = qB / 2πm секунд. Черная линия соответствует красно-синему интерфейсу выше.

    Таким образом, используя переключающееся EEE-поле (направленное прямо через зазор) и однородное BBB-поле (ориентированное вертикально) в тандеме, мы можем ускорять заряженные частицы по спиральным траекториям, которые затем могут быть выпущены из ускорителя и использованы для последующего использования. цели (т.е. столкновения, терапия и др.)

    Синхотрон :

    Синхротрон – это усовершенствованная форма циклотрона; это тип кругового ускорителя, в котором дипольные магниты используются для направления движения частицы, а квадрупольные магниты используются для сохранения фокусировки пучка заряженных частиц.

    Большой адронный коллайдер

    Высокочастотное радиочастотное поле используется для передачи энергии частицам, и путь остается постоянным независимо от энергии.Различие между циклотроном и синхротроном видно из-за генерации синхротронного излучения.

    Синхротронное излучение возникает, когда электрон высокой энергии (скорость приближается к скорости света) проходит через дипольный магнит и испытывает боковую силу, вызывающую центростремительное ускорение. На этой стадии электрон испускает интенсивное излучение, касательное к его траектории, известное как синхротронное излучение.

    Фотон :

    Фотоны, конечно же, являются фундаментальными квантами света; на данной частоте интенсивность светового потока может изменяться только с шагом одного фотона.. Это поле изменяется в пространстве и времени, что означает, что оно создает магнитное поле в соответствии с законом индукции Фарадея. Магнитное поле сдвигается на полпериода и колеблется перпендикулярно электрическому полю. Очевидно, аргумент применим в обратном порядке (распространяющееся магнитное поле порождает перпендикулярно колеблющееся электрическое поле), так что они неразделимы.

    Визуализируя этот результат, мы видим, что электромагнитная волна, распространяющаяся в пространстве, состоит из связанных полей EEE и BBB, колеблющихся поперек общей оси, которая является направлением волны.

    Линии поля представляют собой стрелки, указывающие от оси распространения до амплитуды каждой волны.

    22.3 Магнитные поля и линии магнитного поля – College Physics

    Говорят, что в детстве Эйнштейн был очарован компасом, возможно, размышляя о том, как стрелка ощущала силу без прямого физического контакта. Его способность глубоко и ясно мыслить о действиях на расстоянии, особенно о гравитационных, электрических и магнитных силах, позже позволила ему создать свою революционную теорию относительности. Поскольку магнитные силы действуют на расстоянии, мы определяем магнитное поле для представления магнитных сил. Графическое изображение силовых линий магнитного поля очень полезно для визуализации силы и направления магнитного поля. Как показано на рисунке 22.15, направление силовых линий магнитного поля определяется как направление, в котором указывает северный конец стрелки компаса. Магнитное поле традиционно называют полем B .

    Рис. 22.15. Линии магнитного поля определяются так, чтобы они имели направление, на которое указывает маленький компас при размещении в определенном месте.(a) Если для отображения магнитного поля вокруг стержневого магнита используются небольшие компасы, они будут указывать в показанных направлениях: от северного полюса магнита к южному полюсу магнита. (Напомним, что северный магнитный полюс Земли на самом деле является южным полюсом с точки зрения определения полюсов стержневого магнита.) (B) Соединение стрелок дает непрерывные линии магнитного поля. Сила поля пропорциональна близости (или плотности) линий. (c) Если бы можно было исследовать внутреннюю часть магнита, было бы обнаружено, что силовые линии образуют непрерывные замкнутые контуры.

    Маленькие компасы, используемые для проверки магнитного поля, его не побеспокоят. (Это аналогично тому, как мы тестировали электрические поля с помощью небольшого тестового заряда. В обоих случаях поля представляют только объект, создающий их, а не тестирующий их зонд.) На рисунке 22.16 показано, как магнитное поле появляется для токовой петли и длинный прямой провод, который можно исследовать с помощью небольшого компаса. Небольшой компас, помещенный в эти поля, выровняется параллельно линии поля в своем местоположении, а его северный полюс будет указывать в направлении B .Обратите внимание на символы, используемые для ввода и вывода из бумаги.

    Рис. 22.16. Маленькие компасы можно использовать для картирования полей, показанных здесь. (а) Магнитное поле круговой токовой петли похоже на магнитное поле стержневого магнита. (б) Длинный и прямой провод создает поле с силовыми линиями магнитного поля, образующими кольцевые петли. (c) Когда проволока находится в плоскости бумаги, поле перпендикулярно бумаге. Обратите внимание, что символы, используемые для поля, указывающего внутрь (например, хвоста стрелки), и поля, указывающего наружу (например, наконечника стрелки).

    Установление соединений: концепция поля

    Поле – это способ отображения сил, окружающих любой объект, которые могут воздействовать на другой объект на расстоянии без видимой физической связи. Поле представляет объект, его генерирующий. Гравитационные поля отображают гравитационные силы, электрические поля отображают электрические силы, а магнитные поля отображают магнитные силы.

    Обширные исследования магнитных полей выявили ряд жестких правил. Мы используем линии магнитного поля для представления поля (линии – это графический инструмент, а не физическая сущность сами по себе). Свойства силовых линий магнитного поля можно описать следующими правилами:

    1. Направление магнитного поля касается силовой линии в любой точке пространства. Маленький компас укажет направление линии поля.
    2. Сила поля пропорциональна близости линий. Он точно пропорционален количеству линий на единицу площади, перпендикулярной линиям (так называемая поверхностная плотность).
    3. Силовые линии магнитного поля никогда не могут пересекаться, а это означает, что поле уникально в любой точке пространства.
    4. Линии магнитного поля непрерывны, образуют замкнутые контуры без начала и конца. Они идут от северного полюса к южному полюсу.

    Последнее свойство связано с тем, что северный и южный полюса нельзя разделить. Это явное отличие от силовых линий электрического поля, которые начинаются и заканчиваются на положительных и отрицательных зарядах. Если бы магнитные монополи существовали, то силовые линии магнитного поля начинались бы и заканчивались на них.

    11.3: Магнитные поля и линии

    Мы обрисовали в общих чертах свойства магнитов, описали их поведение и перечислили некоторые области применения магнитных свойств. Несмотря на то, что не существует таких вещей, как изолированные магнитные заряды, мы все же можем определить притяжение и отталкивание магнитов как основанное на поле. В этом разделе мы определяем магнитное поле, определяем его направление на основе правила правой руки и обсуждаем, как рисовать силовые линии магнитного поля.

    Определение магнитного поля

    Магнитное поле определяется силой, которую испытывает заряженная частица, движущаяся в этом поле, после того, как мы учтем гравитационные и любые дополнительные электрические силы, возможные на заряд.Величина этой силы пропорциональна количеству заряда q , скорости заряженной частицы v и величине приложенного магнитного поля. Направление этой силы перпендикулярно как направлению движущейся заряженной частицы, так и направлению приложенного магнитного поля. Основываясь на этих наблюдениях, мы определяем напряженность магнитного поля B на основе магнитной силы \ (\ vec {F} \) на заряде q , движущемся со скоростью, как перекрестное произведение скорости и магнитного поля, то есть

    \ [\ vec {F} = q \ vec {v} \ times \ vec {B}.\ label {eq1} \]

    Фактически, именно так мы определяем магнитное поле \ (\ vec {B} \) – в терминах силы, действующей на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле. Величина силы определяется из определения перекрестного произведения, поскольку оно относится к величине каждого из векторов. Другими словами, величина силы удовлетворяет

    \ [F = qv \, B \ sin \, \ theta \ label {eq2} \]

    , где θ – угол между скоростью и магнитным полем.{-5} \, T \) или \ (0.5 \, G \).

    Стратегия решения проблем: направление магнитного поля по правилу правой руки

    Направление магнитной силы \ (\ vec {F} \) перпендикулярно плоскости, образованной \ (\ vec {v} \) и \ (\ vec {B} \), как определено правой частью . rule-1 (или RHR-1), которое показано на рисунке \ (\ PageIndex {1} \).

    1. Сориентируйте правую руку так, чтобы пальцы сгибались в плоскости, определяемой векторами скорости и магнитного поля.
    2. Правой рукой проведите пальцами от скорости к магнитному полю под наименьшим возможным углом.
    3. Магнитная сила направлена ​​туда, куда указывает ваш большой палец.
    4. Если заряд был отрицательным, измените направление на противоположное. Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Магнитные поля действуют на движущиеся заряды. Направление магнитной силы на движущийся заряд перпендикулярно плоскости, образованной b \ (\ vec {v} \) и \ (\ vec {B} \), и следует правилу правой руки-1 (RHR-1 ) как показано.Величина силы пропорциональна \ (q, \, v, \, B, \) и синусу угла между \ (\ vec {v} \) и \ (\ vec {B} \).

    Примечание

    Посетите этот веб-сайт для дополнительной практики с направлением магнитных полей.

    На статические заряды не действует магнитная сила. Однако на заряды, движущиеся под углом к ​​магнитному полю, действует магнитная сила. Когда заряды неподвижны, их электрические поля не влияют на магниты. Однако, когда заряды движутся, они создают магнитные поля, которые действуют на другие магниты.4 м / с \)?

    Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Магнитные силы на альфа-частицу, движущуюся в однородном магнитном поле. Поле на каждом рисунке одинаковое, но скорость разная.

    Стратегия

    Нам даны заряд, его скорость, сила и направление магнитного поля. Таким образом, мы можем использовать уравнение \ (\ vec {F} = q \ vec {v} \ times \ vec {B} \) или \ (F = qv \, B sin \, \ theta \) для вычисления силы. Направление силы определяется RHR-1.

    Решение

    1. Во-первых, чтобы определить направление, начните с того, что пальцы будут указывать в положительном направлении x .{-14} N \, \ hat {j} \]
    2. Во-первых, чтобы определить направленность, начните с того, что пальцы будут указывать в отрицательном направлении y . Проведите пальцами вверх в направлении магнитного поля, как в предыдущей задаче. Ваш большой палец должен быть открыт в отрицательном направлении x . Это должно соответствовать математическому ответу. Чтобы вычислить силу, мы используем заданные заряд, скорость и магнитное поле, а также определение магнитной силы в форме перекрестного произведения для вычисления: \ [\ vec {F} = q \ vec {v} \ times \ vec { B} = (3.{-14} Н. \]
    3. Так как скорость и магнитное поле параллельны друг другу, нет никакой ориентации вашей руки, которая приведет к направлению силы. Следовательно, сила, действующая на этот движущийся заряд, равна нулю. Это подтверждается перекрестным произведением. Когда вы пересекаете два вектора, указывающих в одном направлении, результат равен нулю.
    4. Во-первых, чтобы определить направление, ваши пальцы могут указывать в любом направлении; однако вы должны поднять пальцы вверх в направлении магнитного поля.o. \] Величину силы также можно рассчитать с помощью уравнения \ ref {eq2}. Однако скорость в этом вопросе состоит из трех компонентов. Компонентой скорости z можно пренебречь, потому что она параллельна магнитному полю и, следовательно, не создает силы. Величина скорости рассчитывается из компонентов x и y . Угол между скоростью в плоскости xy и магнитным полем в плоскости z составляет 90 градусов.{-14} N \]
    Это та же величина силы, рассчитанная с помощью единичных векторов.

    Значение

    Перекрестное произведение в этой формуле дает третий вектор, который должен быть перпендикулярен двум другим. Другие физические величины, такие как угловой момент, также имеют три вектора, которые связаны между собой перекрестным произведением. Обратите внимание, что типичные значения силы в задачах магнитной силы намного больше, чем сила тяжести. Следовательно, для изолированного заряда магнитная сила является доминирующей силой, управляющей движением заряда. {-15} N \)

    Представление магнитных полей

    Представление магнитных полей линиями магнитного поля очень полезно для визуализации силы и направления магнитного поля. Как показано на рисунке \ (\ PageIndex {3} \), каждая из этих линий образует замкнутый цикл, даже если это не показано ограничениями пространства, доступного для рисунка. Силовые линии выходят из северного полюса (N), огибают южный полюс (S) и проходят через стержневой магнит обратно к северному полюсу.

    У линий магнитного поля есть несколько жестких правил:

    1. Направление магнитного поля касается силовой линии в любой точке пространства. Маленький компас укажет направление линии поля.
    2. Сила поля пропорциональна близости линий. Он точно пропорционален количеству линий на единицу площади, перпендикулярной линиям (так называемая поверхностная плотность).
    3. Силовые линии магнитного поля никогда не могут пересекаться, а это означает, что поле уникально в любой точке пространства.
    4. Линии магнитного поля непрерывны, образуют замкнутые контуры без начала и конца. Они направлены от северного полюса к южному.

    Последнее свойство связано с тем, что северный и южный полюса нельзя разделить. Это явное отличие от силовых линий электрического поля, которые обычно начинаются с положительных зарядов и заканчиваются отрицательными зарядами или на бесконечности. Если бы изолированные магнитные заряды (называемые магнитными монополями ) существовали, то силовые линии магнитного поля начинались бы и заканчивались на них.

    Рис. \ (\ PageIndex {3} \): Линии магнитного поля определяются так, чтобы они имели направление, в котором указывает маленький компас при размещении в определенном месте в поле. Сила поля пропорциональна близости (или плотности) линий. Если бы можно было исследовать внутреннюю часть магнита, было бы обнаружено, что силовые линии образуют непрерывные замкнутые контуры. Чтобы уместиться в разумном пространстве, некоторые из этих рисунков могут не показывать замыкание петель; однако, если бы было предоставлено достаточно места, петли были бы закрыты.

    линий магнитного поля – определение, свойства, как рисовать

    Последнее обновление: 30 апреля 2020 г., Teachoo

    Что такое магнитное поле?

    Это область вокруг магнита, где мы можем обнаружить магнитную силу магнита.

    Пример

    Если кусок железа держать подальше от магнита, магнит не сможет его притягивать.

    Но если мы будем приближать железо все ближе и ближе, наступит момент, когда магнит сможет притягивать железо.

    Магнитное поле – это область, в которой магниты проявляют свои свойства.

    Что такое линии магнитного поля?

    Линии магнитного поля – это воображаемые линии, по которым двигался бы Северный магнитный полюс.

    В стержневом магните силовые линии магнитного поля выглядят как

    Это линии, которые показывают направление магнитной силы и ее силу.

    Это изогнутые линии, которые начинаются от Северного полюса Магнита и движутся к Южному полюсу.

    Действия для просмотра линий магнитного поля

    Давайте посмотрим, как мы можем визуально увидеть линии магнитного поля.

    Проведем эксперимент

    • Возьмите стержневой магнит и сотни железных опилок.
    • Положите стержневой магнит на стол и разложите железные опилки возле магнита,
    • Железные опилки могут выстраиваться по разным изогнутым линиям.
    • Эти изогнутые линии называются линиями магнитного поля.

    Посмотрите видео ниже

    Важные свойства магнитного поля и магнитных силовых линий


    Магнитное поле – это величина, которая имеет как величину, так и направление.

    Магнитное поле имеет величину

    Некоторые магниты обладают большей силой, чем другие.

    Эта магнитная сила проявляется в степени близости силовых линий друг к другу.

    Чем теснее силовые линии, тем сильнее магнит

    Силовые линии магнитных полей расположены ближе друг к другу на полюсах, но далеко друг от друга в других местах.

    Следовательно, магнитное поле наиболее сильное на полюсах.

    Магнитное поле имеет направление

    Линии магнитного поля похожи на замкнутые кривые.

    Они выходят из Северного полюса и сливаются с Южным полюсом.

    Внутри магнита силовые линии противоположны (от Южного полюса до Северного полюса).

    Линии поля не пересекаются друг с другом

    Все полевые линии следуют своим отдельным путем, чтобы достичь от Северного полюса до Южного полюса.

    Одна линия поля не пересекается и не сливается с другой линией поля

    Нет точки пересечения 2-х линий поля

    Если бы была точка пересечения, стрелка компаса указывала бы в 2 направления.

    Это означает, что магнитное поле имеет два разных направления, что невозможно.

    Для получения более подробной информации, пожалуйста, проверьте Почему линии магнитного поля не пересекаются

    Как нарисовать магнитное поле с помощью магнитного компаса и стержневого магнита

    Мы следуем этим шагам

    • Возьмем компас и стержневой магнит
    • Но компас возле северного полюса магнита
    • Отметьте точку, в которой указывает стрелка компаса, отметьте точку как точку B
    • Теперь поднесите другой конец компаса к точке B.
    • Отметьте точку, куда указывает стрелка компаса, как точка C
    • Точно так же продолжайте строить, пока не достигнете Южного полюса.
    • Теперь присоединяйтесь к пунктам

    Образованная линия является линией магнитного поля.