Что наблюдается в опыте эрстеда взаимодействие двух
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? 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.
Тест по физике «Электромагнитные явления.»
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
01. Какое явление наблюдается в опыте Эрстеда?
А) взаимодействие проводников с током; Б) взаимодействие двух магнитных стрелок;
В) поворот магнитной стрелки вблизи проводника с током.
02. Возле проводника с током расположена магнитная стрелка. Как изменится ее направление, если изменить направление силы тока?
03. Почему магнитная стрелка поворачивается вблизи проводника с током?
А) на нее действует магнитное поле; Б) на нее действует электрическое поле;
В) на нее действует сила притяжения;
Г) на нее действуют магнитные и электрические поля.
04. Какая связь существует между электрическим током и магнитным полем?
А) магнитное поле существует вокруг неподвижных заряженных частиц;
Б) магнитное поле существует вокруг любого проводника с током;
В) магнитное поле действует на неподвижные заряженные частицы.
05. Что является надежным защитником человека от космических излучений?
А) магнитное поле Земли; Б) земная атмосфера; В) и то и другое.
06. Как взаимодействуют между собой полюсы магнита?
А) одноименные полюса отталкиваются, разноименные полюса притягиваются;
Б) разноименные полюса отталкиваются, одноименные полюса притягиваются;
В) не взаимодействуют.
07. Чем объяснить, что магнитная стрелка устанавливается в данном месте Земли в определенном направлении?
А) существованием электрического поля; Б) существованием магнитного поля Земли;
В) существованием электрического и магнитного полей Земли.
08. Как называются магнитные полюсы магнита?
А) положительный, отрицательный; Б) синий, красный; В) северный, южный.
09. Где находятся магнитные полюсы Земли?
А) вблизи графических полюсов; Б) на географических полюсах;
В) могут быть в любой точке Земли.
10. Какое сходство имеется между катушкой с током и магнитной стрелкой?
А) катушка с током, как и магнитная стрелка, имеет два полюса — северный и южный;
Б) существует электрическое поле; В) действуют на проводник с током.
11. Будет ли отклоняться магнитная стрелка вблизи проводника, если проводник, по которому течет ток, согнуть вдовое?
12. Как изменяется магнитное действие катушки с током, когда в нее вводят железный сердечник?
А) уменьшается; Б) не изменяется; В) увеличивается.
13. Что надо сделать, чтобы изменить магнитные полюсы катушки с током на противоположные?
А) изменить направление электрического тока в катушке;
Б) изменить число витков в катушке;
В) ввести внутрь катушки железный сердечник.
14. Что собой представляет электромагнит?
А) катушка с током с большим числом витков;
Б) катушка с железным сердечником внутри;
В) сильный постоянный магнит.
15. Какие устройства применяются для регулирования тока в катушке электромагнита?
А) ключ; Б) предохранитель; В) реостат.
16. В чем главное отличие электромагнита от постоянного магнита?
А) можно регулировать магнитное действие электромагнита, меняя силу тока в катушке;
Б) электромагниты обладают большей подъемной силой;
В) нет никакого отличия.
17. Какие из перечисленных веществ не притягиваются магнитом?
А) железо Б) сталь В) никель Г) алюминий.
18. Почему для изучения магнитного поля можно использовать железные опилки?
А) в магнитном поле они намагничиваются и становятся магнитными стрелками;
Б) железные опилки хорошо намагничиваются;
В) они очень легкие.
19. Как располагаются железные опилки в магнитном поле прямого тока?
А) располагаются вдоль проводника с током;
Б) образуют замкнутые кривые вокруг проводника с током;
В) располагаются беспорядочно.
.20. Какой магнитный полюс находится вблизи Южного географического полюса Земли?
А) северный Б) южный В) северный и южный Г) никакой.
21. Чем можно объяснить притяжение двух параллельных проводников с током?
А) взаимодействием электрических зарядов;
Б) непосредственным взаимодействием токов;
В) взаимодействием магнитных полей двух электрических токов.
22. К полюсу магнита притянулись две булавки. Почему их свободные концы отталкиваются?
А) концы булавок имеют разноименные полюсы;
Б) концы булавок имеют одноименные полюсы;
В) концы булавок не намагничены.
23. Какие явления происходят во время работы микрофона с его мембраной?
А) звуковые колебания Б) механические колебания в такт звуковым;
В) сопротивление то увеличивается, то уменьшается.
24. Если полосовой магнит разделить пополам
на части А и В, то каким магнитным свойством
будет обладать конец А?
А) будет южным магнитным полюсом;
A Б) будет северным магнитным полюсом;
В) не будет обладать магнитным полюсом.
25. Какой полюс появится у заостренного конца железного гвоздя, если к его головке приблизить южный полюс магнита?
А) северный полюс Б) южный полюс В) не будет никакого полюса.
26. На чем основано устройство электродвигателя?
А) на взаимном притяжении проводников с током;
Б) на взаимодействии постоянных магнитов;
В) на вращении катушки с током в магнитном поле.
27. Что имеется общего в устройстве электрического звонка, телеграфного аппарата и телефонной трубки?
А) постоянный магнит Б) электромагнит В) источник тока.
.28. К одному из полюсов магнитной стрелки приблизили иголку. Полюс стрелки притянулся к иголке. Может ли это служить доказательством того, что игла намагничена?
29. Какие превращения энергии происходят при работе электродвигателя?
А) электрическая энергия превращается в механическую;
Б) механическая энергия превращается в электрическую;
В) внутренняя энергия превращается в электрическую.
30. Какое свойство магнитного поля используется в электродвигателях?
А) магнитное поле действует на проводник с током;
Б) магнитное поле возникает вокруг проводника с током.
Ключи правильных ответов
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс профессиональной переподготовки
Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации
Курс профессиональной переподготовки
Методическая работа в онлайн-образовании
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Номер материала: ДБ-159099
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
Утверждены сроки заключительного этапа ВОШ
Время чтения: 1 минута
Международный конгресс-выставка «Молодые профессионалы» пройдет с 12 по 14 декабря в Москве
Время чтения: 1 минута
Учителям истории предлагают предоставить право бесплатно посещать музеи
Время чтения: 2 минуты
Учителям предлагают 1,5 миллиона рублей за переезд в Златоуст
Время чтения: 1 минута
ВПР для школьников в 2022 году пройдут весной
Время чтения: 1 минута
Путин поручил не считать выплаты за классное руководство в средней зарплате
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.