Что наблюдается в опыте эрстеда проводник
Опыт Эрстеда. Магнитное поле тока. Взаимодействие магнитов. Действие магнитного поля на проводник с током
1. Опыт Эрстеда заключается в следующем. На столе располагают магнитную стрелку, которая ориентируется с севера на юг в магнитном поле Земли, и параллельно ей сверху проводник, соединённый с источником тока (см. рис. 81). При замыкании цепи стрелка повернётся на 90° и встанет перпендикулярно проводнику.
При размыкании цепи стрелка вернётся в первоначальное положение. Если изменить направление тока на противоположное, то стрелка повернётся в обратную сторону. Опыт Эрстеда доказывает, что вокруг проводника, по которому течёт электрический ток, существует магнитное поле, которое действует на магнитную стрелку.
Опыт Эрстеда показал существование взаимосвязи между электрическими и магнитными явлениями.
Об этой взаимосвязи свидетельствует и опыт, известный как опыт Ампера. Если по двум длинным параллельно расположенным проводникам пропустить электрический ток в одном направлении, то они притянутся друг к другу; если направление тока будет противоположным, то проводники оттолкнутся друг от друга. Это происходит потому, что вокруг одного проводника возникает магнитное поле, которое действует на другой проводник с током. Если ток будет протекать только по одному проводнику, то проводники не будут взаимодействовать.
Таким образом, вокруг движущихся электрических зарядов или вокруг проводника с током существует магнитное поле. Магнитное поле действует на движущиеся заряды. На неподвижные заряды магнитное поле не действует.
Силовой характеристикой магнитного поля является величина, называемая магнитной индукцией. Обозначается магнитная индукция буквой \( B \) . Магнитная индукция является векторной величиной, т.е. имеет определённое направление. Это наглядно проявляется в опыте со взаимодействием параллельных проводников с током. Направление вектора магнитной индукции совпадает с направлением северного полюса магнитной стрелки в данной точке поля.
2. Обнаружить магнитное поле вокруг проводника с током можно с помощью либо магнитных стрелок, либо железных опилок, которые в магнитном поле намагничиваются и становятся магнитными стрелками. На рисунке 87 изображён проводник, пропущенный через лист картона, на который насыпаны железные опилки. При прохождении по проводнику электрического тока опилки располагаются вокруг него по концентрическим окружностям.
Линии, вдоль которых располагаются в магнитном поле магнитные стрелки или железные опилки, называют линиями магнитной индукции. Направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки, принято за направление линий магнитной индукции. Вектор магнитной индукции направлен по касательной к линии магнитной индукции в каждой точке поля.
Как следует из результатов опыта Эрстеда и опыта по взаимодействию параллельных проводников с током, направление линий вектора магнитной индукции (и линий магнитной индукции) зависит от направления тока в проводнике. Направление линий магнитной индукции можно определить с помощью правила буравчика. Для линейного проводника оно следующее: если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитной индукции.
3. Если пропустить электрический ток по катушке, то опилки расположатся, как показано на рисунке 88.
Картина линий магнитной индукции свидетельствует о том, что катушка с током становится магнитом. Если катушку с током подвесить, то она повернётся южным полюсом на юг, а северным — на север (рис. 89).
Следовательно, катушка с током имеет два полюса: северный и южный. Определить полюса, которые появляются на её концах можно, если известно направление электрического тока в катушке. Для этого пользуются правилом буравчика: если направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением тока в катушке, то направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением линий магнитной индукции внутри катушки (рис. 90).
4. Тела, длительное время сохраняющие магнитные свойства, или намагниченность, называют постоянными магнитами. Поднося магнит к железным опилкам, можно заметить, что они притягиваются к концам магнита и практически не притягиваются к его середине. Те места магнита, которые производят наиболее сильное магнитное действие, называются полюсами магнита. Магнит имеет два полюса: северный — N и южный — S. Принято северный полюс магнита окрашивать синим цветом, а южный — красным. Если полосовой магнит разделить на две части, то каждая из них окажется магнитом с двумя полюсами.
Положив на постоянный магнит лист бумаги или картона и насыпав на него железные опилки, можно получить картину его магнитного поля (рис. 91). Линии магнитной индукции постоянных магнитов замкнуты, все они выходят из северного полюса и входят в южный, замыкаясь внутри магнита.
Магнитные стрелки и магниты взаимодействуют между собой. Разноимённые магнитные полюсы притягиваются друг к другу, а одноимённые — отталкиваются. Взаимодействие магнитов объясняется тем, что магнитное поле одного магнита действует на другой магнит и, наоборот, магнитное поле 2-го магнита действует на 1-й.
Причиной наличия у веществ магнитных свойств является движение электронов, существующих в каждом атоме. При своём движении вокруг атома электроны создают магнитные поля. Если эти поля имеют одинаковую ориентацию, то вещество, например железо или сталь, намагничены достаточно сильно.
5. Магнитное поле действует на проводник с током. Доказать это можно с помощью эксперимента (рис. 92).
Если в поле подковообразного магнита поместить проводник длиной \( l \) , подвешенный на тонких проводах, соединить его с источником тока, то при разомкнутой цепи проводник останется неподвижным. Если замкнуть цепь, то по проводнику пойдёт электрический ток, и проводник отклонится в магнитном поле от своего первоначального положения. При изменении направления тока проводник отклонится в противоположную сторону. Таким образом, на проводник с током, помещённый в магнитное поле, действует сила, которую называют силой Ампера.
Экспериментальное исследование показывает, что сила Ампера прямо пропорциональна длине проводника \( l \) и силе тока \( I \) в проводнике: \( F\sim Il \) . Коэффициентом пропорциональности в этом равенстве является модуль вектора магнитной индукции \( B \) . Соответственно, \( F=BIl \) .
Сила, действующая на проводник с током, помещённый в магнитное поле, равна произведению модуля вектора магнитной индукции, силы тока и длины той части проводника, которая находится в магнитном поле.
В таком виде зависимость силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, записыватся в том случае, если линии магнитной индукции перпендикулярны проводнику с током.
Формула силы Ампера, позволяет раскрыть смысл понятия вектора магнитной индукции. Из выражения для силы Ампера следует: \( B=\frac
Из приведённой формулы понятно, что магнитная индукция является силовой характеристикой магнитного поля.
Единица магнитной индукции \( [В] = [F]/[I][l] \) . \( [B] \) = 1 Н/(1 А · 1 м) — 1 Н/(А · м) = 1 Тл. За единицу магнитной индукции принимают магнитную индукцию такого поля, в котором на проводник длиной 1 м действует сила 1 Н при силе тока в проводнике 1 А.
Направление силы Ампера определяют, пользуясь правилом левой руки: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а четыре пальца направлены по направлению тока в проводнике, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы, действующей на проводник (рис. 93).
6. Движение проводника с током в магнитном поле лежит в основе работы электрического двигателя. Если поместить прямоугольную рамку в магнитное поле и пропустить по ней электрический ток, то рамка повернётся (рис. 94), потому, что на стороны рамки действует сила Ампера. При этом сила, действующая на сторону рамки \( ab \) , противоположна силе, действующей на сторону \( cd \) .
Для того чтобы рамка не остановилась в тот момент, когда её плоскость перпендикулярна линиям магнитной индукции, и продолжала вращаться, изменяют направление тока в проводнике. Для этого к концам рамки припаяны полукольца, по которым скользят контакты, соединённые с источником тока. При повороте рамки на 180° меняются контактные пластины, которых касаются полукольца и, соответственно, направление тока в рамке.
В электрическом двигателе энергия электрического и магнитного полей превращается в механическую энергию.
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
Часть 1
1. На рисунке показано, как установилась магнитная стрелка между полюсами двух одинаковых магнитов. Укажите полюса магнитов, обращённые к стрелке.
1) 1 — S, 2 — N
2) 1 — А, 2 — N
3) 1 — S, 2 — S
4) 1 — N, 2 — S
2. Па рисунке представлена картина линий магнитного поля от двух полосовых магнитов, полученная с помощью магнитной стрелки и железных опилок. Каким полюсам полосовых магнитов соответствуют области 1 и 2?
1) 1 — северному полюсу; 2 — южному
2) 1 — южному; 2 — северному полюсу
3) и 1, и 2 — северному полюсу
4) и 1, и 2 — южному полюсу
3. При прохождении электрического тока по проводнику магнитная стрелка, находящаяся рядом, расположена перпендикулярно проводнику. При изменении направления тока на противоположное. Стрелка
1) повернётся на 90°
2) повернётся на 180°
3) повернётся на 90° или на 180° в зависимости от значения силы тока
4) не изменит свое положение
4. Проводник, по которому протекает электрический ток, расположен перпендикулярно плоскости чертежа (см. рисунок). Расположение какой из магнитных стрелок, взаимодействующих с магнитным полем проводника с током, показано правильно?
5. Из проводника сделали кольцо и по нему пустили электрический ток. Ток направлен против часовой стрелки (см. рисунок). Как направлен вектор магнитной индукции в центре кольца?
1) вправо
2) влево
3) на нас из-за плоскости чертежа
4) от нас за плоскость чертежа
6. По катушке идёт электрический ток, направление которого показано на рисунке. При этом на концах железного сердечника катушки
1) образуются магнитные полюса — на конце 1 — северный полюс, на конце 2 — южный
2) образуются магнитные полюса — на конце 1 — южный полюс, на конце 2 — северный
3) скапливаются электрические заряды: на конце 1 — отрицательный заряд, на конце 2 — положительный
4) скапливаются электрические заряды: на конце 1 — положительный заряд, на конце 2 — отрицательный
7. Два параллельно расположенных проводника подключили параллельно к источнику тока.
Направление электрического тока и взаимодействие проводников верно изображены на рисунке
8. В однородном магнитном поле на проводник с током, расположенный перпендикулярно плоскости чертежа (см. рисунок), действует сила, направленная
1) вправо →
2) влево ←
3) вверх ↑
4) вниз ↓
9. Сила, действующая на проводник с током, который находится в магнитном поле между полюсами магнита направлена
1) вверх ↑
2) вниз ↓
3) направо →
4) налево ←
10. На рисунке изображён проводник с током, помещённый в магнитное поле. Стрелка указывает направление тока в проводнике. Вектор магнитной индукции направлен перпендикулярно плоскости рисунка к нам. Как направлена сила, действующая на проводник с током?
1) вверх ↑
2) вправо →
3) вниз ↓
4) влево ←
11. Из приведённых ниже утверждений выберите два правильных и запишите их номера в таблицу.
1) Вокруг неподвижных зарядов существует магнитное поле.
2) Вокруг неподвижных зарядов существует электростатическое поле.
3) Если разрезать магнит на две части, то у одной части будет только северный полюс, а у другой — только южный.
4) Магнитное поле существует вокруг движущихся зарядов.
5) Магнитная стрелка, находящаяся около проводника с током, всегда поворачивается вокруг своей оси.
12. Электрическая схема содержит источник тока, проводник АВ, ключ и реостат. Проводник АВ помещён между полюсами постоянного магнита (см. рисунок).
Используя рисунок, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.
1) При перемещении ползунка реостата влево сила Ампера, действующая на проводник АВ, увеличится.
2) При замкнутом ключе проводник будет выталкиваться из области магнита вправо.
3) При замкнутом ключе электрический ток в проводнике имеет направление от точки В к точке А.
4) Магнитные линии поля постоянного магнита в области расположения проводника АВ направлены вертикально вниз.
5) Электрический ток, протекающий в проводнике АВ, создаёт однородное магнитное поле.
Часть 2
13. Участок проводника длиной 0,1 м находится в магнитном поле индукцией 50 мТл. Сила тока, протекающего по проводнику, 10 А. Какую работу совершает сила ампера при перемещении проводника на 8 см в направлении своего действия? Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции.
Что наблюдается в опыте эрстеда проводник
Тема конспекта: Опыт Эрстеда. Магнитное поле прямого проводника с током. Линии магнитной индукции. Электромагнит.
Опыты Эрстеда
Опыт Эрстеда заключается в следующем. На столе располагают магнитную стрелку, которая ориентируется с севера на юг в магнитном поле Земли, и параллельно ей сверху проводник, соединённый с источником тока. При замыкании цепи стрелка повернётся на 90° и встанет перпендикулярно проводнику.
При размыкании цепи стрелка вернётся в первоначальное положение. Если изменить направление тока на противоположное, то стрелка повернётся в обратную сторону. Опыт Эрстеда доказывает, что вокруг проводника, по которому течёт электрический ток, существует магнитное поле, которое действует на магнитную стрелку.
Опыт Эрстеда показал существование взаимосвязи между электрическими и магнитными явлениями. Магнитное поле действует на движущиеся заряды. На неподвижные заряды магнитное поле не действует.
Линии магнитной индукции
Линии, вдоль которых располагаются в магнитном поле магнитные стрелки или железные опилки, называют линиями магнитной индукции. Направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки, принято за направление линий магнитной индукции. Вектор магнитной индукции направлен по касательной к линии магнитной индукции в каждой точке поля.
Электромагнит
Электромагнит — устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока через него. Обычно электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке электрического тока. В электромагнитах, предназначенных, прежде всего, для создания механического усилия также присутствует якорь (подвижная часть магнитопровода), передающий усилие.
Движение проводника с током в магнитном поле лежит в основе работы электрического двигателя. Если поместить прямоугольную рамку в магнитное поле и пропустить по ней электрический ток, то рамка повернётся, потому, что на стороны рамки действует сила Ампера.
Для того чтобы рамка не остановилась в тот момент, когда её плоскость перпендикулярна линиям магнитной индукции, и продолжала вращаться, изменяют направление тока в проводнике. В электрическом двигателе энергия электрического и магнитного полей превращается в механическую энергию.
Конспект урока «Опыты Эрстеда. Магнитное поле. Электромагнит».
Опыт Эрстеда
Содержание
Суть опыта
Ганс Христиан Эрстед помещал над магнитной стрелкой прямолинейный металлический проводник, направленный параллельно стрелке. При пропускании через проводник электрического тока стрелка поворачивалась почти перпендикулярно проводнику. При изменении направления тока стрелка разворачивалась на 180°. Аналогичный разворот наблюдался, если провод переносился на другую сторону, располагаясь не над, а под стрелкой.
Объяснение опыта
Согласно современным представлениям, при протекании через прямолинейный проводник электрического тока в пространстве вокруг него возникает магнитное поле, силовые линии которого представляют собой окружности с центром на оси проводника. При этом величина магнитного поля пропорциональна силе тока, текущего в проводнике, и обратно пропорциональна расстоянию до проводника [3] :
где B — модуль вектора индукции магнитного поля, i — сила тока, r — расстояние от точки наблюдения до проводника, c — скорость света (здесь использована запись в гауссовой системе единиц).
При помещении в магнитное поле вещества, имеющего ненулевой магнитный момент (магнита), на него начинает действовать момент силы Лоренца, пропорциональный индукции магнитного поля и величине магнитного момента, а также синусу угла между их векторами [4] :
где M — модуль вектора момента сил, действующих на магнитный момент, 
— величина магнитного момента, 
— угол между векторами 
и 
.
Момент сил стремится выстроить магнитную стрелку параллельно направлению вектора магнитной индукции, то есть перпендикулярно проводнику с током. Этот эффект тем сильнее, чем выше сила тока в проводнике и чем больше сила магнита. На практике действию магнитной силы противостоят силы трения в точке крепления магнитной стрелке, поэтому эффект может быть слабо выражен.
Роль опыта в истории физики
Описанный 21 июля 1820 года в краткой статье «Experimenta circa effectum conflictus electrici in acum magneticam» [5] опыт стал первым экспериментальным доказательством взаимосвязи электрических и магнитных явлений.
Что наблюдается в опыте Эрстеда? Как он связан с магнитным и электрическим полями?
Что наблюдается в опыте Эрстеда?
Начнем с того, что о существовании связи между магнитными и электрическими полями догадывались многие исследователи. Эрстед стал первым, кто опытным путем доказал эту связь.
Опыт заключается в том, что над магнитной стрелкой, параллельно ее оси, располагается проводник, который включен в цепь источника тока. При замыкании цепи магнитная стрелка отклоняется от своего начального положения, а размыкая ее, мы видим, что она вернулась в обычное положение. Мы наблюдаем в опыте Эрстеда, что магнитная стрелка взаимодействует с источником тока. Данное открытие дало толчок для множества новых законов и изобретений.
Также данный опыт можно провести без использования специальных приборов, нам понадобятся: высокий стакан с водой, широкая чаша, в которую нужно налить раствор соли в воде, игла, чайная ложка, вилка, цинковая пластина, уголь, тряпка, постоянный магнит и жир. Нужно намагнитить иглу постоянным магнитом, смазать ее жиром и опустить на поверхность воды в стакане, так мы получим магнитную стрелку.
Чайную ложку кладем на стакан – это будет проводник тока. А чтобы получить источник, уголь заворачиваем в тряпку и привязываем к концу вилки, который опускаем в чашку с соленым раствором. Острым концом вилку кладем на ложку. Цинковую пластину кладем таким же образом: на чайную ложку и в чашу.
Игла начнет разворачиваться. Размыкая цепь путем поднятия либо вилки, либо цинковой пластины, мы наблюдаем, что игла встает в прежнее состояние. Мы наблюдаем в опыте Эрстеда, что даже без специальных приборов можно увидеть зависимость между магнитным и электрическим полями.
Заключение
Итак, физика – очень интересная наука, поэтому изучайте и познавайте мир. Интереснейшее явление наблюдается в опыте Эрстеда, оно показывает зависимость электрических и магнитных явлений.
Контрольный тест по физике для 9 класса
А1. Что наблюдается в опыте Эрстеда?
проводник с током действует на электрические заряды
б) магнитная стрелка поворачивается вблизи проводника с током
в) магнитная стрелка поворачивается вблизи заряженного проводника
А2. На какую частицу действует магнитное поле?
а) на движущуюся заряженную
б) на движущуюся незаряженную
в) на покоящуюся заряженную
А3. Две магнитные стрелки подвешены на нитях на небольшом расстоянии одна от другой. Выберите правильное утверждение.
а) северный полюс одной стрелки притягивается к северному полюсу другой
б) магнитная стрелка представляет собой маленький магнит
в) силовые линии магнитного поля постоянного магнита «выходят» из южного полюса и «входят» в северный
А4. По какой формуле определяется модуль вектора магнитной индукции однородного магнитного поля?
А5. Линии магнитной индукции отличаются от линий электрического поля тем, что они
а) пересекаются друг с другом
в) начинаются на южном полюсе магнита
А6. Как называется единица измерения магнитного потока?
А7. Какое явление используется при устройстве генератора переменного тока?
а) вращение рамки в магнитном поле
в) явление электромагнитной индукции
В1. Магнитное поле индукцией 10 мТл действует на проводник, в котором сила тока равна 50 А, с силой 50 мН. Найдите длину проводника, если линии индукции поля и ток взаимно перпендикулярны.
В2. Радиостанция ведёт передачу на частоте 75 МГц. Найдите длину волны.
С1. Сколько колебаний происходит в электромагнитной волне с длиной 300 м за время, равное периоду звуковых колебаний с частотой 2000 Гц?
б) электрическое поле, созданное зарядами проводника
в) электрическое поле, созданное движущимися зарядами проводника
А2. Движущийся электрический заряд создаёт
а) только электрическое поле
б) как электрическое, так и магнитное поле
в) только магнитное поле
А3. Силовой характеристикой магнитного поля является
б) сила, действующая на проводник с током
в) вектор магнитной индукции
А4. Индукционный ток возникает в любом замкнутом проводящем контуре, если
а) контур находится в однородном магнитном поле
б) контур движется поступательно в однородном магнитном поле
в) изменяется магнитный поток, пронизывающий контур
А5. При каких условиях движущийся электрический заряд излучает электромагнитные волны?
а) только при движении по окружности
б) при любом движении с большой скоростью
в) при любом движении с ускорением
А6. Что показывают четыре вытянутых пальца левой руки при определении силы Ампера?
а) направление силы индукции поля
б) направление тока
в) направление силы Ампера
А7. Единицей измерения какой физической величины является 1 вебер?
а) индукции магнитного поля
в) магнитного потока
В1. На прямой проводник длиной 50 см, расположенный перпендикулярно силовым линиям поля с индукцией 0,02 Тл, действует сила 0,15 Н. Найдите силу тока, протекающего по проводнику.
В2. Чему равно расстояние до самолёта, если посланный наземным радиолокатором сигнал после отражения от самолёта возвращается к радиолокатору спустя 0,0002 с?
С1. Определите магнитную индукцию поля, в котором на рамку с током 5 А действует момент сил 0,02 Нм. Длина рамки 20 см, ширина 10 см.
№ задания А1А2А3 А4А5 А6А7В1В2С1вариант 1 б а а в б б в 0,1 м 4 м 500
вариант 2 а б в в в б в 15 А30 000 м 0,2 Тл
«Конспект НОД по ФЭМП с использованием ТРИЗ технологии в подготовительной группе по теме «Наш друг домовенок» Цель: Закрепление математических знаний, умений, навыков, расширение математического кругозора посредством игр.Задачи:1.Совершенствовать умения составлять число 10 из двух меньших единиц, ра. »
«Применение рисполепта при шизофрении Современные концепции этиологии шизофрении, как известно, сводятся к представлениям о существовании нарушений на нейрохимическом уровне, а именно дофаминергической и серотонинергической нейротрансмиссии (рис. 1). В отличие от традиционных нейролептиков, воздей. »
«Применение технологии развития критического мышления при проведении урока по теме неметаллы Введение Тема «Неметаллы» изучается в 9 классе и является одной из сложнейших в курсе неорганической химии. К неметаллам относятся 22 химических элемента, которые не. »
«Пояснительная записка Программа составлена в соответствии с Федеральным компонентом государственного стандарта основного общего образования по физике (приказ Минобразования России от 05.03.2004 №1089 «Об утверждении Федерального ком. »
«Методическая разработка урока «Параллельность прямых и плоскостей в пространстве» преподаватель математики ГОБУ НПО ВО «Профессиональный лицей №53 г. Воронежа» Шатунова О.А. Предмет математики настолько серьёзен,что не надо упускать случая сделатьего немного занимательны. »
«Вопросы викторины по химии Металл, вызывающий лихорадку. (Золото) Атом, лишённый всех электронов. (Ядро) Самый распространённый элемент в земной коре.(Кислород) Какой камень искали алхимики? (Философс. »
«Управление общего образования администрации Ртищевского муниципального района Саратовской областиМУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА№1 г. РТИЩЕВО САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ» (МОУ «СОШ №1 Г. Ртищево Саратовской области»)ПРИКАЗ 30.08.2014. года г. Ртищево № _ «О реализации Концепц. »
«Согласовано: Утверждаю: Заместитель заведующего Директор Отделом образования Администрации Веселовского района МБОУ Веселовская СОШ №1.Л.Ю.Погорелова.Г.Ф Евдокимова «.».2013 г. «.». 2013 г. приказ №_ от_2013год ГРАФИК государственной (итоговой) аттестации в 9-х классах ПРЕДМЕТ КЛАСС ДАТА АТТЕСТАЦИОННАЯ КОМИССИЯ № кабинета ВРЕМЯ Мат. »
«Воздействие пассивного курения на здоровье человека Вдыхание чужого сигаретного дыма называется пассивным, или непреднамеренным курением. Некурящий выдыхает сторонний дым от тлеющей сигареты и основной дым, вдыхаемый и выдыхаемый курильщиком. Табачный дым является основным источником загрязнения воздуха внутри п. »
Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 2-3 рабочих дней удалим его.