Магнітні явища. Постійні магніти. Магнітне поле Землі

 
 

У 8-му класі ви вивчали явища, пов’язані із взаємодією електричних зарядів з електричним полем. Електрична взаємодія є складовою ширшого класу електромагнітних взаємодій, до якого належить також магнітна взаємодія. З магнітною дією електричного струму ви ознайомилися, коли вивчали матеріал § 25 (8-й клас).

Люди здавна знали, що деякі руди притягують до себе залізні предмети. Це явище назвали магнетизмом, а шматки магнітних руд - природними магнітами. Природним магнітом є залізна руда (магнітний залізняк). Саме завдяки йому люди вперше ознайомилися з магнітними властивостями тіл. Значні поклади магнітного залізняку в Україні є в Дніпропетровській та Запорізькій областях.

Магніт (з грец. дослівно означає камінь з Магнесїі; за назвою міста, поблизу якого вперше було знайдено поклади магнітного залізняку) - це тіло, яке має магнітні властивості. Згодом навчилися виготовляти штучні постійні магніти різноманітної форми та розмірів залежно від їх призначення. Постійними їх називають тому, що вони необмежено довго зберігають свої магнітні властивості, на відміну від електромагнітів (їх вивчатимемо пізніше), які можна вмикати і вимикати.

У техніці та в лабораторній практиці часто застосовують штабові (прямі) і підковоподібні магніти (мал. 1).

Дослід 1. Покладемо на стіл предмети, які виготовлено з різних речовин. Наблизимо до них магніт. Циркуль, цвяхи, голки, сталева пластинка притягнуться до магніту (мал. 2), а гумка, сірники, алюмінієва фольга, пластикові ковпачки від ручок залишаться лежати на столі.



 

Предмети, що містять у собі залізо, сталь, нікель, чавун або їх сплави, притягуються магнітом. Ці речовини належать до класу феромагнетиків (лат. ferrum — «залізо»). Папір, скло, пластмаса, мідь магнітом не притягуються.

Магніти можуть притягувати предмети через аркуш картону або скло (мал. 3).

Дослід 2. На столі лежать цвяхи і скріпки. Піднесемо до них магніти. Як бачимо, найбільше цвяхів і скріпок притягнулося до кінців магнітів (мал. 4).

Місця магніту, де магнітна дія виявляється найсильнішою, називають полюсами магніту.

Що далі від полюсів розміщена ділянка магніту, то слабкіша в неї магнітна дія, то менше цвяхів і скріпок до неї притягнулося, а в середній частині їх зовсім немає.

Ділянку магніту, де не виявляється його магнітна дія, називають середньою лінією магніту.

Дослід 3. Підвісимо на нитці магніт так, щоб він перебував у горизонтальному положенні й міг вільно повертатися. Якщо поряд немає предметів, виготовлених із феромагнетиків, які сильно взаємодіють із магнітами, то магніт завжди займатиме одне й те саме положення в напрямку північ-південь (мал. 5). Це пов’язано з тим, що Земля має два магнітних полюси. На цьому базується дія компаса.

Полюс магніту, напрямлений на північ, називають північним (N, від англ. North), напрямлений на південь - південним (S, від англ. South).

Найчастіше демонстраційні та лабораторні магніти, а також магнітні

стрілки фарбують у два кольори: спрямований у бік північного полюса (N) - синім, у бік південного (S) - червоним. Межа пофарбування збігається із середньою лінією. А чи може магніт мати один полюс?


Дослід 4. Розріжемо магніт на дві частини, намагаючись відокремити південний полюс від північного. Але переконуємося, що одержали два магніти, знову з обома полюсами кожний (мал. 6). Це пояснюється тим, що кожний магніт складається з великої кількості маленьких магнітів, які завжди мають два полюси (мал. 7).

Будь-який магніт обов’язково має два полюси: північний і південний.

У техніці використовують складні магніти, що мають парне число полюсів, які чергуються (N-S-N-S). Наприклад, магніт велосипедного генератора має 8 полюсів (4 північних і 4 південних, мал. 8).

Орієнтування шматочків природних магнітів і постійних штучних магнітів у напрямі з півночі на південь свідчить про те, що Земля має магнітні властивості. Про це довідалися з даних, зібраних протягом багатьох століть, упродовж яких мореплавці та мандрівники вивчали магнітні властивості Землі в різних географічних пунктах. Мандруючи, люди поступово зібрали багато інформації про напрямок стрілки компаса в різних місцях земного суходолу й поверхні Світового океану.

Дослід 5. Піднесемо до полюсів магніту магнітну стрілку. Північний полюс стрілки відштовхується від північного полюса магніту й притягується до південного. Південний полюс стрілки відштовхується від південного полюса й притягується до північного (мал. 9).

Дослід 6. Піднесемо магніти один до одного північними, а потім південними полюсами. Магніти взаємодіють між собою, при цьому їх різнойменні полюси притягуються, а однойменні - відштовхуються.

Покладемо на олівці магніт (мал. 10). До магніту наблизимо південний (північний) полюс іншого магніту. Ми бачимо, що магніти також взаємодіють між собою подібним чином - притягуються або відштовхуються.

Різнойменні магнітні полюси двох магнітів притягуються, а однойменні — відштовхуються.

Магніти взаємодіють між собою тому, що навколо будь-якого магніту існує магнітне поле. З одного боку, магнітне поле одного магніту діє на інший магніт; з другого - магнітне поле іншого магніту діє на перший.

Існування магнітного поля навколо магніту можна виявити різними способами. Один з них полягає у використанні дрібних залізних ошурок (метод спектрів).

Дослід 7. Візьмемо підковоподібний магніт. Накриємо його шматком скла або картону. На скло насиплемо тонкий шар залізних ошурок і легенько постукаємо по склу. Під дією магнітного поля магніту залізні ошурки розміщуються навколо магніту не безладно, а у вигляді замкнених ліній, які називають лініями магнітного поля, або магнітними лініями (мал. 11, а).

Лінії магнітного поля — це уявні замкнені лінії, які виходять з північного полюса магніту й входять у південний, замикаючись усередині магніту (мал. 11, б).

Напрямок, який показує північний полюс магнітної стрілки в кожній точці поля, прийнято за напрямок магнітної лінії в цій точці. Той факт, що в кожній точці магнітного поля магнітна стрілка має єдиний певний напрямок, означає, що магнітні лінії не перетинаються. Малюнок 12 дає уявлення про картину магнітного поля різних магнітів. На малюнку 12, а зображено розподіл залізних ошурок у магнітному полі двох магнітів, повернутих один до одного однойменними полюсами, а на малюнку 12, б -двох магнітів, повернутих один до одного різнойменними полюсами.

Ще в 1269 р. француз П’єр Перегрій написав книжку «Листи про магніти». У ній було описано майже всі відомі на той час властивості магні-

тів. Учений установив, що якщо сталеву спицю потерти природним магнітом, то вона стане магнітом, або, як кажуть, намагнітиться. Такі тіла також називають магнітами.

Кожний з вас може зробити магніт у себе вдома. Для цього потрібно магнітом провести кілька разів уздовж залізного стержня (мал. 13, а). Стержень виявиться намагніченим. Так само можна намагнітити викрутку, поклавши її на штабовий магніт (мал. 13, б). Вона намагнітиться і буде притягувати залізні предмети (мал. 13, в).

Залізні або сталеві тіла також стають магнітами, якщо їх помістити в котушку ізольованого дроту, по якому проходить електричний струм. Що при цьому відбувається, розглянемо трохи згодом.

У 1595 р. англійський фізик Вільям Гільберт виготовив із природного магніту (магнетиту, мал. 14) кулю й помітив, що в цій кулі два полюси, а магнітна стрілка встановлюється з півночі на південь. Тоді вчений припустив, що Земля є великим магнітом (мал. 15). Пізніші дослідження підтвердили це припущення.

Навколо Землі існує магнітне поле, яке умовно зображують магнітними лініями. У кожній точці однорідного магнітного поля магнітні стрілки встановлюються вздовж магнітних ліній, а в неоднорідному — по дотичних до них.

На цьому явищі ґрунтується застосування компаса. Будь-який компас складається з магнітної стрілки, яка може вільно обертатися на осі (мал. 16), і шкали, на якій нанесено поділки та основні сторони світу. Стрілка компаса може бути пофарбована в синьо-червоний колір або на ній може бути нанесено мітку (синій кінець і мітка вказують на північний напрямок).

Користуватися компасом першими почали китайці понад 4 тис. років тому. На малюнку 17 ви бачите такий пристрій, а на малюнку 18 - сучасний компас, який використовують моряки на своїх кораблях.

На малюнку 15 схематично зображено магнітні лінії поля Землі. Як видно з малюнка, поблизу Північного географічного полюса розміщений Південний магнітний полюс, у який лінії входять, а поблизу Південного географічного полюса — Північний магнітний полюс, з якого лінії виходять. Дослідження намагніченості гірських порід показали, що магнітні полюси, а разом з ними й магнітне поле Землі із часом переміщуються, причому це переміщення дуже складне.


Магнітні полюси Землі не збігаються з її географічними полюсами.

У зв’язку із цим напрямок магнітної стрілки не збігається з напрямком географічного меридіана. Ось чому магнітна стрілка компаса лише приблизно показує напрям на північ.

Коли активність Сонця підвищується, то з його поверхні в космос викидаються потоки заряджених частинок. Магнітне поле, що утворюється цими рухомими частинками, змінює магнітне поле Землі та спричиняє магнітну бурю. Під час неї порушується радіозв’язок, у людей може погіршуватися самопочуття, на Півночі спостерігається полярне сяйво тощо.

Земний магнетизм ще остаточно не пояснено, тому вивченню магнітного поля Землі приділяють велику увагу під час польотів штучних супутників і космічних кораблів. Установлено, що земне магнітне поле надійно захищає поверхню Землі від космічного випромінювання, дія якого на живі організми в більшості є руйнівною.

ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО

1. Які тіла називають постійними магнітами?

2. Що називають магнітними полюсами магніту?

3. Назвіть відомі вам речовини, що притягуються магнітом.

4. Як взаємодіють між собою полюси магніту?

5. Що існує навколо магнітів? У чому це проявляється?

6. Поясніть, що таке магнітні лінії постійного магніту.

7. Розкажіть, як можна виготовити магніт.

8. Візьміть магніт, у якого невідомо, де північний і південний полюси. Як визначити ці полюси, якщо у вас є магніт з відомими полюсами?

9. На вашу думку, чи притягуються залізні предмети до середини магніту?

10. Чим пояснити, що магнітна стрілка встановлюється в даному місці Землі в певному напрямку?

11. Де розміщені магнітні полюси Землі?

12. Як перевірити, що Південний магнітний полюс Землі знаходиться на Півночі, а Північний магнітний полюс - на Півдні?

13. Поясніть, чому на Місяці неможливо орієнтуватися за допомогою компаса.

14. Чим пояснити появу магнітних бур в атмосфері Землі?

15. Для чого призначено компас?

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.