Магнитное поле. Магнитное поле прямого тока. Магнитные линии
Материалы к уроку
Конспект урока
Ранее мы установили, что электростатическое поле создается неподвижными зарядами, и влияние одних заряженных тел на другие осуществляется при помощи электрического поля. При изучении действий электрического тока мы отметили магнитное действие тока. Долгое время считалось, что между электрическими и магнитными действиями не существует никакой связи. Однако оказалось, что такая связь существует. Обнаружить магнитное действие тока удалось датскому физику Гансу Христиану Э'рстеду в 1820 году. Он заметил во время лекции, что свободная магнитная стрелка заколебалась, когда неподалеку от нее был включен электрический ток.
Опыт 1.
Повторим опыт Эрстеда. Соберем электрическую цепь: источник постоянного тока, нихромовый провод, длиной 30-50см, реостат (10 Ом), включенный в начале на максимальное сопротивление и выключатель. Недалеко (5-10см) от провода расположим свободную магнитную стрелку. Систему расположим так, чтобы провод был параллелен направлению Север –Юг, чтобы при выключенном состоянии стрелка была параллельна проводу. Включим цепь и, уменьшая на реостате сопротивление, добьемся того, что магнитная стрелка повернется, устанавливаясь перпендикулярно проводу. Выключим ток, стрелка снова расположится параллельно проводу, показывая направление на Север. Сделаем вывод: магнитное поле около проводника возникает при движении зарядов по проводнику при включении электрического тока.
Опыт 2.
Магнитную стрелку расположим под проводом. При включении магнитная стрелка вновь отклонится и расположится перпендикулярно проводнику. Сделаем вывод: движущиеся заряды (электрический ток) являются причиной возникновения магнитного поля. Причем магнитное поле существует в пространстве вокруг проводника до тех пор, пока существует ток в проводнике.
Опыт 3.
Поменяем в цепи + и минус (изменив тем самым направление тока). Заметим, что магнитная стрелка вновь отклоняется при включении тока, устанавливаясь перпендикулярно проводнику, но теперь она ориентирована противоположными направлениями «север-юг». Делаем вывод: направление магнитных силовых линий изменилось на противоположное, потому что изменилось направление движущихся зарядов.
Так что же такое магнитное поле? Еще в древности люди обнаружили, что существуют «черные камни», способные притягивать железные предметы. Их стали называть магнитами. Если на магнит положить картонку и посыпать мелкими железными опилками, то они расположатся в виде некоторых линий. Такие линии (по предложению М.Фарадея) стали называться магнитными линиями, а материальную среду, которая существует около магнита и передает влияние одних магнитных масс на другие, называют магнитным полем.
Значит, магнитные линии – это линии вдоль которых в магнитном поле располагаются оси маленьких магнитных стрелок, называют магнитными линиями магнитного поля.
Магнитное поле, как и электрическое, является материальным. Оно обладает способностью действовать на свободные магнитные стрелки, без непосредственного соприкосновения (это называется «дальнодействием»).
Влияние взаимодействия намагниченных тел передается и в вакууме.
Опыт 4.
Пропустим через отверстие в листе картона, перпендикулярно его плоскости, прямой провод, включенный в электрическую цепь (такую же, как в опыте Эрстеда). Поставим на разных расстояниях от провода несколько свободных магнитных стрелок. Когда включим электрический ток, стрелки поворачиваются и устанавливаются так, что направления стрелок являются касательными к окружностям, центром которых является провод. Кроме того, отметим, что магнитное поле сильнее действует на те стрелки, которые расположены ближе к проводу.
Опыт 5.
Включим цепь, но вместо стрелок насыплем железные опилки на картон. Видим, что они расположились концентрическими окружностями, центром которых является проводник с током. Эти линии – силовые линии магнитного поля прямого тока. Магнитные стрелки в любом месте поля устанавливаются по касательной к силовым линиям в определенном направлении Делаем вывод: магнитные силовые линии прямого тока представляют собой концентрические окружности, центром которых является проводник.
Опыт 6.
Повторим опыт, который был выполнен в опыте 4. Только теперь самодельными стрелками покажем направление тока (от + к - ). Другой стрелкой (или несколькими) покажем направление, которое показывает северный конец магнитной стрелки ( у нас – «по часовой стрелке») Теперь изменим направление тока через проводник. Видим, что все магнитные стрелочки теперь повернулись на 180 градусов и указывают направление- «против часовой стрелки». Делаем вывод: направление магнитных силовых линий зависит от направления тока в проводнике. А можно ли определить направление магнитных силовых линий без магнитных стрелок? Можно! Для этого придумано «правило буравчика»: Если буравчик вращать так, что поступательное движение буравчика будет совпадать с направлением тока в проводнике, то направление вращения рукоятки покажет направление магнитных силовых линий.
Отметим следующее:
1) Силовые линии магнитного поля замкнутые, у них нет ни начала, ни конца.
2) Магнитное поле принципиально отличается от электростатического, в котором силовые линии не замкнуты: выходят из положительных зарядов и входят в отрицательные.
3) Вместе с отличием магнитное и электрическое поля имеют и общее: оба поля – материальны и обладают энергией.
Сегодня на уроке мы рассмотрели и отметили, что магнитное поле –это материальная среда, через которую передается взаимодействие одних магнитных масс с другими. Что магнитные силовые линии – это воображаемые линии, используемые для изображения магнитных полей, касательные к этим линиям показывают направление магнитных сил, действующих на северный полюс магнитной стрелки. Без магнитной стрелки направление магнитных силовых линий можно определить по «правилу буравчика».
Опыт 1.
Повторим опыт Эрстеда. Соберем электрическую цепь: источник постоянного тока, нихромовый провод, длиной 30-50см, реостат (10 Ом), включенный в начале на максимальное сопротивление и выключатель. Недалеко (5-10см) от провода расположим свободную магнитную стрелку. Систему расположим так, чтобы провод был параллелен направлению Север –Юг, чтобы при выключенном состоянии стрелка была параллельна проводу. Включим цепь и, уменьшая на реостате сопротивление, добьемся того, что магнитная стрелка повернется, устанавливаясь перпендикулярно проводу. Выключим ток, стрелка снова расположится параллельно проводу, показывая направление на Север. Сделаем вывод: магнитное поле около проводника возникает при движении зарядов по проводнику при включении электрического тока.
Опыт 2.
Магнитную стрелку расположим под проводом. При включении магнитная стрелка вновь отклонится и расположится перпендикулярно проводнику. Сделаем вывод: движущиеся заряды (электрический ток) являются причиной возникновения магнитного поля. Причем магнитное поле существует в пространстве вокруг проводника до тех пор, пока существует ток в проводнике.
Опыт 3.
Поменяем в цепи + и минус (изменив тем самым направление тока). Заметим, что магнитная стрелка вновь отклоняется при включении тока, устанавливаясь перпендикулярно проводнику, но теперь она ориентирована противоположными направлениями «север-юг». Делаем вывод: направление магнитных силовых линий изменилось на противоположное, потому что изменилось направление движущихся зарядов.
Так что же такое магнитное поле? Еще в древности люди обнаружили, что существуют «черные камни», способные притягивать железные предметы. Их стали называть магнитами. Если на магнит положить картонку и посыпать мелкими железными опилками, то они расположатся в виде некоторых линий. Такие линии (по предложению М.Фарадея) стали называться магнитными линиями, а материальную среду, которая существует около магнита и передает влияние одних магнитных масс на другие, называют магнитным полем.
Значит, магнитные линии – это линии вдоль которых в магнитном поле располагаются оси маленьких магнитных стрелок, называют магнитными линиями магнитного поля.
Магнитное поле, как и электрическое, является материальным. Оно обладает способностью действовать на свободные магнитные стрелки, без непосредственного соприкосновения (это называется «дальнодействием»).
Влияние взаимодействия намагниченных тел передается и в вакууме.
Опыт 4.
Пропустим через отверстие в листе картона, перпендикулярно его плоскости, прямой провод, включенный в электрическую цепь (такую же, как в опыте Эрстеда). Поставим на разных расстояниях от провода несколько свободных магнитных стрелок. Когда включим электрический ток, стрелки поворачиваются и устанавливаются так, что направления стрелок являются касательными к окружностям, центром которых является провод. Кроме того, отметим, что магнитное поле сильнее действует на те стрелки, которые расположены ближе к проводу.
Опыт 5.
Включим цепь, но вместо стрелок насыплем железные опилки на картон. Видим, что они расположились концентрическими окружностями, центром которых является проводник с током. Эти линии – силовые линии магнитного поля прямого тока. Магнитные стрелки в любом месте поля устанавливаются по касательной к силовым линиям в определенном направлении Делаем вывод: магнитные силовые линии прямого тока представляют собой концентрические окружности, центром которых является проводник.
Опыт 6.
Повторим опыт, который был выполнен в опыте 4. Только теперь самодельными стрелками покажем направление тока (от + к - ). Другой стрелкой (или несколькими) покажем направление, которое показывает северный конец магнитной стрелки ( у нас – «по часовой стрелке») Теперь изменим направление тока через проводник. Видим, что все магнитные стрелочки теперь повернулись на 180 градусов и указывают направление- «против часовой стрелки». Делаем вывод: направление магнитных силовых линий зависит от направления тока в проводнике. А можно ли определить направление магнитных силовых линий без магнитных стрелок? Можно! Для этого придумано «правило буравчика»: Если буравчик вращать так, что поступательное движение буравчика будет совпадать с направлением тока в проводнике, то направление вращения рукоятки покажет направление магнитных силовых линий.
Отметим следующее:
1) Силовые линии магнитного поля замкнутые, у них нет ни начала, ни конца.
2) Магнитное поле принципиально отличается от электростатического, в котором силовые линии не замкнуты: выходят из положительных зарядов и входят в отрицательные.
3) Вместе с отличием магнитное и электрическое поля имеют и общее: оба поля – материальны и обладают энергией.
Сегодня на уроке мы рассмотрели и отметили, что магнитное поле –это материальная среда, через которую передается взаимодействие одних магнитных масс с другими. Что магнитные силовые линии – это воображаемые линии, используемые для изображения магнитных полей, касательные к этим линиям показывают направление магнитных сил, действующих на северный полюс магнитной стрелки. Без магнитной стрелки направление магнитных силовых линий можно определить по «правилу буравчика».
Остались вопросы по теме? Наши педагоги готовы помочь!
Подготовим к ЕГЭ, ОГЭ и другим экзаменам
Найдём слабые места по предмету и разберём ошибки
Повысим успеваемость по школьным предметам
Поможем подготовиться к поступлению в любой ВУЗ