Магнитные явления. Опыт эрстеда. Магнитное поле

 
 

Еще в глубокой древности было замечено, что некоторые железные руды притягивают к себе железные тела. Древние греки называли куски таких руд магнитными камнями, вероятно, по названию города Магне^я, откуда привозили руду. Сейчас их называют естественными магнитами. Существуют также искусственные магниты. Сегодня вы ознакомитесь с некоторыми свойствами магнитов, узнаете о магнитном взаимодействии, а также о связи магнитных и электрических явлений.

Изучаем свойства постоянных магнитов

В 5 классе, изучая курс природоведения, вы узнали о магнитных явлениях и выяснили, что некоторые тела имеют свойство притягивать к себе железные предметы и сами притягиваются к ним.

Тела, которые длительное время сохраняют магнитные свойства, называют постоянными магнитами.

Первую попытку научного подхода к изучению магнетизма предпринял в XIII в. французский физик Пьер Пелерен де Марикур (точные даты жизни неизвестны) в своем трактате «Послание о магните». Более системно свойства постоянных магнитов исследовал Вильям Гильберт (1544-1603) — английский физик и врач, один из основателей науки об электричестве. Приведем основные из этих свойств.

Основные свойства постоянных магнитов

1. Магнитное действие магнита на разных участках его поверхности — разное; участки, где магнитное действие проявляется сильнее всего, называют полюсами магнита.

2. Магнит имеет два полюса — северный N и южный S*. Невозможно получить магнит только с одним полюсом.

3. Одноименные полюсы магнитов отталкиваются, разноименные — притягиваются.

4. При нагревании постоянного магнита до определенной температуры, которую называют точкой Кюри, его магнитные свойства исчезают.



 

Узнаём об опытах Эрстеда и Ампера

Рис. 1.1. Схема опыта Эрстеда (Здесь и далее наличие символа I означает, что в проводнике течет ток; стрелка рядом показывает направление тока.)

Рис. 1.2. Схема опыта А. Ампера. Если в двух параллельных проводниках проходят токи одного направления, проводники притягиваются (а);если проходят токи противоположных направлений, проводники отталкиваются (б)

Еще ученые Древней Греции предполагали, что магнитные и электрические явления связаны, однако установить эту связь удалось только в начале XIX в.

15 февраля 1820 г. датский физик Ханс Кристиан Эрстед (1777-1851) демонстрировал студентам опыт с нагреванием проводника электрическим током. Проводя опыт, ученый заметил, что во время прохождения тока магнитная стрелка, расположенная вблизи проводника, отклоняется от направления «север — юг» и устанавливается перпендикулярно проводнику (рис. 1.1). Когда ток в проводнике отсутствовал, стрелка возвращалась в начальное положение. Так было установлено, что электрический ток оказывает некоторое магнитное действие.

Французский математик и физик Андре Мари Ампер (1775-1836) впервые услышал об опытах Х. Эрстеда 4 сентября 1820 г. и уже через неделю продемонстрировал взаимодействие двух параллельно расположенных проводников с током (рис. 1.2). Ампер также показал, что катушки, в которых проходит электрический ток, ведут себя как постоянные магниты (рис. 1.3). Ученый пришел к выводу: поскольку проводники электрически нейтральны (не заряжены), их притягивание или отталкивание не может объясняться действием электрических сил, — «поведение» проводников является следствием действия магнитных сил.


Даём определение магнитного поля

При изучении электрических явлений в 8 классе вы узнали о том, что в пространстве около заряженного тела существует поле, которое называют электрическим, и что именно посредством этого поля осуществляется электрическое взаимодействие между заряженными телами и частицами.

Около намагниченного тела и около проводника с током тоже существует поле — его называют магнитным. Магнитное взаимодействие осуществляется с некоторой скоростью посредством магнитного поля (первым к такому выводу пришел английский физик Майкл Фарадей (1791-1867)).

Рассмотрим взаимодействие постоянного магнита и катушки с током (рис. 1.3, б). Катушка с током создает магнитное поле. Магнитное поле распространяется в пространстве и начинает действовать на постоянный магнит (намагниченное тело) — магнит отклоняется. Магнит тоже создает собственное магнитное поле, которое, в свою очередь, действует на катушку с током, — и катушка тоже отклоняется.

Заметим, что магнитное поле существует также около любой движущейся заряженной частицы и около любого движущегося заряженного тела и действует с некоторой силой на заряженные тела и частицы, движущиеся в этом магнитном поле.

Обратите внимание: мы не можем увидеть магнитное поле, но при этом оно, как и электрическое поле, абсолютно реально — это форма материи.

Магнитное поле — это форма материи, которая существует около намагниченных тел, проводников с током, движущихся заряженных тел и частиц и действует на другие намагниченные тела, проводники с током, движущиеся заряженные тела и частицы, расположенные в этом поле.

Обратитесь к опыту Эрстеда (см. рис. 1.1) и опыту Ампера (см. рис. 1.2) и объясните, как осуществляется магнитное взаимодействие между магнитной стрелкой и проводником с током; между двумя проводниками с током.

Подводим итоги

Тела, длительное время сохраняющие свои магнитные свойства, называют постоянными магнитами. Основные свойства постоянных магнитов: 1) магнитное действие магнита сильнее всего проявляется вблизи его полюсов; 2) одноименные полюсы магнитов отталкиваются, разноименные — притягиваются; невозможно получить магнит только с одним полюсом; 3) при нагревании постоянного магнита до определенной температуры (точка Кюри) его магнитные свойства исчезают.

Магнитное взаимодействие осуществляется посредством магнитного поля. Магнитное поле — это форма материи, которая существует около намагниченных тел, проводников с током, движущихся заряженных тел и частиц и действует на расположенные в этом поле намагниченные тела, проводники с током, движущиеся заряженные тела и частицы.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные свойства постоянных магнитов. 2. Опишите опыт X. Эрстеда. В чем суть его открытия? 3. Опишите опыты А. Ампера. Что они доказывают? 4. Около каких объектов существует магнитное поле? На какие объекты оно действует? 5. Дайте определение магнитного поля.

Упражнение № 1

1. Магнитную стрелку расположили вблизи полосового магнита (рис. 1). Какой полюс магнита является южным, а какой — северным.

2. Стальную спицу намагнитили и разделили кусачками сначала на две, а потом на четыре части (рис. 2). Какое свойство магнитов демонстрирует этот опыт?

3. Почему железные опилки, притянувшись к полюсам магнита, торчат в разные стороны (см. рисунок на с. 6)?

4. Почему сужается струя расплавленного металла, когда через нее пропускают ток?

5. Воспользовавшись дополнительными источниками информации, узнайте об истории открытия Х. Эрстеда. Какие исследования он провел, изучая магнитное поле проводника с током? Какие результаты получил?


Экспериментальные задания

1. Воспользовавшись двумя-тремя постоянными магнитами, например палочками магнитного конструктора, экспериментально проверьте некоторые свойства магнитов.

2. Возьмите несколько игл с нитями. Соедините концы нитей в один пучок и медленно поднесите снизу к иглам постоянный магнит. Объясните наблюдаемое явление (рис. 3).

Физика и техника в Украине

Институт магнетизма НАН и МОН Украины (Киев) — ведущее научное учреждение, которое проводит исследования в области магнетизма и магнитных материалов. Институт является базовым в подготовке студентов физико-математического факультета НТУ «Киевский политехнический институт», физического и радиофизического факультетов Киевского национального университета им. Тараса Шевченко.

Организатором и первым директором института в 1995 г. стал выдающийся украинский физик, академик, Герой Украины Виктор Григорьевич Барьяхтар, известный своими фундаментальными работами в области теоретической физики, физики магнитных явлений, физики твердого тела, а также исследованиями экологических последствий Чернобыльской катастрофы. С 2016 г. институт возглавляет член-корреспондент НАПНУ Юрий Иванович Горобец. В. Г. Барьяхтар является почетным директором института.

В Институте магнетизма разработаны материалы для магнитных сенсоров и регистраторов информации, синтезированы и выращены монокристаллы, широко используемые в электронике; институт располагает уникальной технологией и оборудованием для напыления тонких нанопленок.

Научно-исследовательский комплекс сканирующей растровой и электронной микроскопии для наноструктурных исследований Института магнетизма отнесен к научным объектам, являющимся национальным достоянием.

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Фізики за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.