Как убедиться что катушка с током имеет полюса
17 Высокий уровень
Решебник по физике Л.А. Кирик Самостоятельные и контрольные работы
1. а) У зажимов аккумулятора не оказалось пометок о том, какой из них «плюсовой» и какой — «минусовой». Можно ли узнать это, имея компас?
Располагаем стрелку между клеммами и замыкаем их проводом. Возникающий ток создаёт магнитное поле, которое действует на магнитную стрелку, вызывая её отклонение. Если стрелка отклонилась от нас, то левый полюс аккумулятора является «плюсовым». ( Опыт Эрстеда.)
б) Как объяснить наличие магнитного поля вокруг постоянного магнита на основе молекулярной теории строения вещества?
Движение частиц, состоит из атомов.
2. а) Будет ли действовать магнит на магнитную стрелку, если между ними поместить руку? железный лист?
Будет действовать магнит, если между ними поместить руку, сквозь лист железа нет.
б) Отклонится ли магнитная стрелка, если ее разместить вблизи пучка движущихся частиц: а) электронов; б) атомов; в) положительных ионов?
Магнитная стрелка реагирует на магнитное поле. А оно возникает при движении зарядов. а)электронов; в)положительных ионов
3. а) Как убедиться в том, что катушка с током имеет полюсы — северный и южный? Где они находятся?
С помощью компаса, постоянного магнита с обозначенными цветом полюсами. Разноименные полюса будут притягиваться, одноименные — отталкиваться.
б) Полосовой магнит разделили на две равные части и получили два магнита. Будут ли эти магниты оказывать такое же действие, как и целый магнит, из которого они изготовлены?
Нет. Магнитное поле каждого магнита будет слабее
4. а) Почему стальные полосы и рельсы, лежащие на складах, через некоторое время оказываются намагниченными?
Под воздействием магнитного поля Земли рельсы намагничиваются.
б) Имеются две одинаковые стальные спицы, из которых одна намагничена. Как узнать, какая из спиц намагничена, не пользуясь ничем, кроме самих спиц?
Нужно поместить обе иглы на плавающие на поверхности воды пробки, кусочки бумаги, пластмассы или др. Та игла, которая будет устойчиво ориентироваться в меридиональном направлении и является намагниченной.
5. а) Почему корпус компаса делают из меди, алюминия, пластмассы и других материалов, но не из железа?
Железо намагничивается в магнитном поле стрелки, то есть создает собственное магнитное поле. Это поле будет влиять на магнитную стрелку.
б) На рисунке изображена катушка с током. Какой конец катушки обладает свойствами северного магнитного полюса? Почему?
6. а) Магнитное поле действует на стрелку компаса. А создает ли стрелка компаса магнитное поле вокруг себя? Объясните.
Как и любой магнит стрелка имеет свое магнитное поле.
б) Представьте себе, что Земля «потеряла» свое магнитное поле. Какие это повлекло бы последствия? Как вы оцениваете существование у Земли магнитного поля — положительным для жизни на нашей планете явлением или отрицательным?
Исчезновение магнитного поля привело бы к глобальному изменению климата и различным природным катаклизмам. При отсутствии магнитного поля все живое быстро бы погибло.
Вопросы § 59
Физика А.В. Перышкин
1. В каком направлении устанавливается катушка с током, подвешенная на длинных тонких проводниках? Какое сходство имеется у неё с магнитной стрелкой?
Если катушку с током подвесить на тонких и гибких проводниках, то она установится так же, как магнитная стрелка компаса. Один конец катушки будет обращен к северу, другой к югу. Значит, катушка с током, как и магнитная стрелка, имеет два полюса — северный и южный.
2. Какими способами можно усилить магнитное действие катушки с током?
Усилить магнитное действие катушки током можно:
1) увеличив число витков в катушке;
2) увеличив силу тока;
3) введя железо внутрь катушки.
3. Что называют электромагнитом?
Электромагнит — катушка с железным сердечником внутри.
4. Для каких целей используют на заводах электромагниты?
Электромагниты, обладающие большой подъемной силой, используют на заводах для переноски изделий из стали или чугуна, а также стальных и чугунных стружек, слитков.
5. Как устроен магнитный сепаратор для зерна?
В зерно подмешивают очень маленькие железные опилки. Эти опилки не прилипают к гладким зернам, полезных злаков, но прилипают к зернам сорняков. Зерна высыпаются из бункера на вращающийся барабан. Внутри барабана находится сильный электромагнит. Притягивая железные части — он извлекает зерна сорняков из потока зерна и таким путем очищает зерно от сорняков и случайно попавших железных предметов.
Взаимодействие между проводниками с токами и магнитами (окончание)
Заменив прямолинейные проводники катушками с током, Ампер обнаружил, что их магнитное действие похоже на магнитное действие полосовых магнитов. Убедимся в этом и мы.
Торцы катушек притягиваются или отталкиваются в зависимости от того, как направлены токи в катушках (рис. 18.6).
Чтобы убедиться, что взаимодействие катушек, по которым текут токи, действительно магнитное, заменим одну из катушек полосовым магнитом (рис. 18.7).
Мы видим, что торцы катушек, по которым текут токи, проявляют себя как полюса магнита. Чтобы определить, какой торец катушки с током является её северным магнитным полюсом, можно воспользоваться правилом правой руки. Его формулируют так:
если мысленно обхватить катушку с током правой рукой так, чтобы четыре пальца указывали направление тока, то отогнутый под прямым углом большой палец укажет, какой торец катушки является её северным магнитным полюсом (рис. 18.7, в).
Используя правило правой руки, определите по рис. 18.7, а, где находится северный магнитный полюс катушки с током.
Сходство постоянных магнитов и катушек, по которым текут токи, навело Ампера на мысль, что магнитные свойства постоянных магнитов обусловлены циркулирующими в них «молекулярными» токами.
Магнитное поле катушки с током
Если в пространстве вокруг неподвижных электрических зарядов существует электростатическое поле, то в пространстве вокруг движущихся зарядов (как и вокруг изменяющихся во времени электрических полей, что изначально предположил Максвелл) существует магнитное поле. Это легко наблюдать экспериментально.
Именно благодаря магнитному полю и взаимодействуют между собой электрические токи, а также постоянные магниты и токи с магнитами. По сравнению с электрическим взаимодействием, магнитное взаимодействие является значительно более сильным. Это взаимодействие в свое время изучал Андре-Мари Ампер.
Вектор В в каждой точке линии магнитной индукции направлен к ней по касательной. То есть индукция В характеризует силовое действие магнитного поля на ток. Похожую роль играет напряженность Е для электрического поля, характеризующая силовое действие электрического поля на заряд.
Простейший эксперимент с железными опилками позволяет наглядно продемонстрировать явление действия магнитного поля на намагниченный объект, поскольку в постоянном магнитном поле маленькие кусочки ферромагнетика (такими кусочками являются железные опилки) становится, намагничиваясь по полю, магнитными стрелками, словно маленькими стрелками компаса.
Если взять вертикальный медный проводник, и продеть его через отверстие в горизонтально расположенном листе бумаги (или оргстекла, или фанеры), а затем насыпать металлические опилки на лист, и немного встряхнуть его, после чего пропустить по проводнику постоянный ток, то легко заметить, как опилки выстроятся в форме вихря по окружностям вокруг проводника, в плоскости перпендикулярной току в нем.
Эти окружности из опилок как раз и будут условным изображением линий магнитной индукции В магнитного поля проводника с током. Центр окружностей, в данном эксперименте, будет расположен ровно в центре, по оси проводника с током.
Направление векторов магнитной индукции В проводника с током легко определить по правилу буравчика или по правилу правого винта: при поступательном движении оси винта по направлению тока в проводнике, направление вращения винта или рукоятки буравчика (вкручиваем или выкручиваем винт) укажет направление магнитного поля вокруг тока.
Почему применяется правило буравчика? Поскольку операция ротор (обозначаемая в теории поля rot), используемая в двух уравнениях Максвелла, может быть записана формально как векторное произведение (с оператором набла), а главное потому, что ротор векторного поля может быть уподоблен (представляет собой аналогию) угловой скорости вращения идеальной жидкости (как представлял сам Максвелл), поле скоростей течения которой изображает собой данное векторное поле, можно воспользоваться для ротора теми формулировками правила, которые описаны для угловой скорости.
Таким образом, если крутить буравчик в направлении завихрения векторного поля, то он будет ввинчиваться в направлении вектора ротора этого поля.
Как видите, в отличие от линий напряженности электростатического поля, которые в пространстве разомкнуты, линии магнитной индукции, окружающие электрический ток, замкнуты. Если линии электрической напряженности Е начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных, то линии магнитной индукции В просто замкнуты вокруг порождающего их тока.
Теперь усложним эксперимент. Рассмотрим вместо прямого проводника с током виток с током. Допустим, нам удобно расположить такой контур перпендикулярно плоскости рисунка, причем слева ток направлен на нас, а справа — от нас. Если теперь внутри витка с током разместить компас с магнитной стрелкой, то магнитная стрелка укажет направление линий магнитной индукции — они окажутся направлены по оси витка.
Почему? Потому что противоположные стороны от плоскости витка окажутся аналогичны полюсам магнитной стрелки. Откуда линии В выходят — это северный магнитный полюс, куда входят — южный полюс. Это легко понять, если сначала рассмотреть проводник с током и с его магнитным полем, а затем просто свернуть проводник в кольцо.
Для определения направления магнитной индукции витка с током также пользуются правилом буравчика или правилом правого винта. Поместим острие буравчика по центру витка, и станем его вращать по часовой стрелке. Поступательное движение буравчика совпадет по направлению с вектором магнитной индукции В в центре витка.
Очевидно, направление магнитного поля тока связано с направлением тока в проводнике, будь то прямой проводник или виток.
Принято считать, что та сторона катушки или витка с током, откуда линии магнитной индукции В выходят (направление вектора В наружу) — это и есть северный магнитный полюс, а куда линии входят (вектор В направлен внутрь) — это южный магнитный полюс.
Если множество витков с током образуют длинную катушку — соленоид (длина катушки во много раз превышает ее диаметр), то магнитное поле внутри нее однородно, то есть линии магнитной индукции В параллельны друг другу, и имеют одинаковую плотность по всей длине катушки. Кстати, магнитное поле постоянного магнита похоже снаружи на магнитное поле катушки с током.
Для катушки с током I, длиной l, с количеством витков N, магнитная индукция в вакууме будет численно равна:
Итак, магнитное поле внутри катушки с током является однородным, и направлено от южного к северному полюсу (внутри катушки!) Магнитная индукция внутри катушки пропорциональна по модулю числу ампер-витков на единицу длины катушки с током.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Тест Магнитное поле катушки с током 8 класс
Тест Магнитное поле катушки с током 8 класс с ответами. Тест включает 11 заданий.
1. Катушка с током представляет собой
1) Витки провода, включаемые в электрическую цепь
2) Прибор, состоящий из витков провода, включаемых в электрическую цепь
3) Каркас в виде катушки, на который намотан провод, соединенный с клеммами, подключаемыми к источнику тока
2. Как располагается катушка с током, висящая на гибких проводниках и способная свободно поворачиваться в горизонтальной плоскости?
1) Произвольно, т.е. в любом направлении
2) Перпендикулярно направлению север-юг
3) Как компас: ее ось приобретает направленность на южный и северный полюсы Земли
3. Какие полюсы имеет катушка с током? Где они находятся?
1) Северный и южный; на концах катушки
2) Северный и южный; в середине катушки
3) Западный и восточный; на концах катушки
4. Какова форма магнитных линий магнитного поля катушки с током? Каково их направление?
1) Кривые, охватывающие катушку снаружи; от северного полюса к южному
2) Замкнутые кривые, охватывающие все витки катушки и проходящие сквозь ее отверстия; от северного полюса к южному
3) Замкнутые кривые, проходящие внутри и снаружи катушки; от южного полюса к северному
5. От чего зависит магнитное действие катушки с током?
1) От числа витков, силы тока и напряжения на ее концах
2) От силы тока, сопротивления провода и наличия или отсутствия железного сердечника внутри катушки
3) От числа витков, силы тока и наличия или отсутствия железного сердечника
6. На схемах условными знаками изображены катушки, отличающиеся друг от друга только числом витков. Какая из них окажет наименьшее магнитное действие при равных силах тока в них?
7. Силу тока в катушке уменьшили. Как изменилось ее магнитное действие?
1) Увеличилось
2) Уменьшилось
3) Не изменилось
8. Электромагнит — это
1) Катушка с железным сердечником внутри
2) Любая катушка с током
3) Катушка, в которой можно изменять силу тока
9. Какой прибор надо включить в цепь электромагнита, чтобы регулировать его магнитное действие?
1) Гальванометр
2) Амперметр
3) Реостат
10. У электромагнита, включенного в цепь, образовались обозначенные на рисунке полюсы, к которым притянулись железные гвоздики. Что надо сделать, чтобы у него слева оказался северный полюс, а справа — южный? Притянутся ли после этого к полюсам гвоздики?
1) Изменить направление электрического тока; да
2) Изменить направление электрического тока; нет
3) Изменить напряжение в цепи; да
11. Какое действие надо выполнить, чтобы электромагнит перестал притягивать к себе железные тела?
1) Изменить направление тока
2) Разомкнуть электрическую цепь
3) Уменьшить силу тока
Ответы на тест Магнитное поле катушки с током 8 класс
1-3
2-3
3-1
4-2
5-3
6-2
7-2
8-1
9-3
10-1
11-2