Реферативный материал по теме "Магнитное поле"

Автор:

Пожидаева Марина Владимировна.

Научный руководитель:                                   Гомулина Наталия Николаевна - зав. лабораторией общего образования ОМЦ.

Оглавление.

1.  Цель презентации.

2.  Что мы знаем о магнитном поле.

3.  Магнитное поле постоянных магнитов.

4.  Магнитное поле проводника с током.

5.  Действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу.

6.  Опыты.

7.  Лаборатория.

8.  Список литературы.

Цель презентации.

     Что такое магнитное поле?  Этот вопрос является наиболее мучительным для человека, стремящегося понять существо  тех основных величин, с которыми оперирует современная физика.  Почему нет такого определения магнитного поля, которое дало бы ответ на поставленный нами вопрос?

Что мы знаем о магнитном поле.

         Перейдем к существу вопроса о магнитном поле.  Наши представления о том, что такое магнитное поле, образуется в результате опытного исследования его свойств. Иным путем эти свойства не могут быть найдены. Основное свойство магнитного поля – способность его действовать на движущиеся  электрические заряды с определенной силой.

Создается магнитное поле только движущимися  электрическими зарядами. Силовые линии магнитного поля охватывают токи в виде замкнутых линий, не имеющих ни начала, ни конца.

Магнитное поле постоянных магнитов.

Почему компас показывает с севера на юг?

 Разноименные магнитные полюсы притягиваются друг к другу, следовательно, если северный конец стрелки указывает на север, то где-то в этом направлении должен находиться противоположный магнитный полюс. Это же можно сказать и в отношении южного полюса.

    Каково направление магнитной силовой линии?

Произвольно условились  считать, что направление магнитной силовой линии, а значит, направление магнитного поля, есть направление движения в этом поле северного магнитного полюса.

Магнитное поле проводника с током.

         Важнейшую роль в развитии  учения о магнетизме сыграла гипотеза Ампера, согласно которой магнитные свойства вещества  обусловлены элементарными замкнутыми токами, циркулирующими внутри небольших частиц вещества – атомов, молекул или их групп.

 Каждая молекула вещества характеризуется  магнитным моментом  L = I  dS, где  I – элементарный молекулярный ток, а  dS – площадь его контура.  Если магнетик не намагничен, то молекулярные токи ориентированы хаотически и их суммарное магнитное поле равно нулю.

           Рассмотрим магнитные явления в веществе с точки зрения современной теории строения материи. Атом вещества состоит из ядра и электронной оболочки. Если электронную орбиту с движущимся по ней электроном представить как контур с током, то легко понять, что каждая орбита имеет свой магнитный момент. К тому же благодаря собственному моменту – спину – магнитным моментом обладает и сам электрон.

          Спином и магнитным моментом обладают и ядерные частицы -  протон и нейтрон.

           Максвелл на основе открытий   Кулона и Ампера сформулировал точные законы, определяющие величину электрического и магнитного полей в зависимости от распределения в пространстве зарядов и токов.

            Электрические и магнитные поля оказались теснейшим образом  связаны. Магнитное поле способно в определенных условиях  порождать электрическое поле без помощи зарядов, а электрическое – непосредственно порождать магнитное.     

 Магнитное поле оказывает ориентирующее действие на рамку с током, и рамка поворачивается вокруг  своей оси.  Происходит это потому, что в магнитном поле на рамку  действует магнитный момент сил, равный:  M = I S  B  sin a.

   

1. В постоянном однородном магнитном поле  на магнитный диполь действует  вращающий момент (магнитная стрелка поворачивается по полю, виток с током стремится занять положение, при котором его бы плоскость была бы перпендикулярна линиям индукции.

Действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу.

     Сила, действующая на движущийся заряд.

     Если существует сила, действующая на элемент электрического тока в магнитном поле, то должна так же существовать сила, действующая на  заряд  q  , движущийся в магнитном поле  В.  Сила Лоренца.

В постоянном однородном магнитном поле  действие  силы Лоренца  приводит к тому,  что траектория движения электрического заряда  имеет вид спирали с кривизной, обратно пропорциональной скорости.

  

       Термин “ Магнитное поле” ввел  в  1845 году английский физик  М.Фарадей.

Для магнитного поля наиболее характерны следующие проявления:

 

 3. В пространственно неоднородном  магнитном поле на магнитный диполь действует сила, разделяющая атомы на два расходящихся пучка, содержащие атомы с противоположно ориентированными магнитными моментами.

 4. Магнитное поле, не постоянное во времени, оказывает силовое действие на покоящиеся  электрические заряды и приводит их в движение (явление электромагнитной индукции).

МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ В ПРИРОДЕ.

 1. Магнитное поле Земли

В любой точке пространства, окружающего Землю, и на её поверхности об­наруживается действие магнитных сил. Иными словами, в пространстве, окру­жающем Землю, создаётся магнитное поле, силовые линии которого изобра­жены на рис.1.

Магнитные и географические полюса Земли не совпадают друг с другом. Се­верный маг­нитный полюс N лежит в южном полушарии, вблизи берегов Ан­тарктиды, а южный магнитный полюс S находится в Северном полушарии, вблизи северного берега острова Виктория (Канада).

Магнитное поле Земли находится во взаимодействии с магнитными полями Солнца, планет и потоков заряженных частиц, испускаемых в изобилии Солнцем. Если влиянием самого Солнца и тем более планет из-за удалённости можно пренебречь, то с потоками частиц, иначе – солнечным ветром, так не поступишь. Солнечный ветер представляет собой потоки мчащихся со скоростью около 500 км/с частиц, испускаемых солнечной атмосферой. В моменты солнечных вспышек, а также в периоды образования на Солнце группы больших пятен, резко возрастает число свободных электронов, которые бомбардируют атмосферу Земли. Это приводит к возмущению токов текущих в ионосфере Земли и, благодаря этому, происходит изменение магнитного поля Земли. Возникают магнитные бури.

Такие потоки порождают сильное магнитное поле, которое и взаимодействует с полем Земли, сильно деформируя его. Благодаря своему магнитному полю, Земля удерживает в так называемых радиационных поясах захваченные частицы солнечного ветра, не позволяя им проходить в атмосферу Земли и тем более к поверхности. Частицы солнечного ветра были бы очень вредны для всего живого. При взаимодействии упоминавшихся полей образуется граница, по одну сторону которой находится возмущённое (подвергшееся изменениям из-за внешних влияний) магнитное поле частиц солнечного ветра, по другую – возмущённое поле Земли. Эту границу стоит рассматривать как предел околоземного пространства, границу магнитосферы и атмосферы. Вне этой границы преобладает влияние внешних магнитных полей. В направлении к Солнцу магнитосфера Земли сплюснута под натиском солнечного ветра и простирается всего до 10 радиусов планеты. В противоположном направлении имеет место вытянутость до 1000 радиусов Земли.

      2. Магнитное поле Юпитера и Сатурна

      3. Межпланетное магнитное поле – это поле солнечного ветра (непрерывно расширяющаяся плазма солнечной короны).

Б И Б Л И О Т Е К А

1.Григорьев В., Мякишев Г. Силы в природе. – М.: Наука, 1983

2. Энциклопедический словарь юного физика. – М.: Педагогика, 1991

3.Физический энциклопедический словарь. – М.: Советская энциклопедия, 1983

4. Эллиот  Л.,Уилкокс У. Физика. – М.: Наука, 1975

5. Суорц Кл. Э. Необыкновенная физика обыкновенных явлений. – М.: Наука, 1986

6. Орир Дж. Популярная физика. – М.: Мир, 1966

7. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. – М.: Наука, 1975