Ang paggamit ng mga pagsusulit sa mga aralin ay ginagawang posible na isakatuparan ang tunay na indibidwalisasyon at pagkakaiba-iba ng pag-aaral; ipakilala ang napapanahong gawain sa pagwawasto sa proseso ng pagtuturo; mapagkakatiwalaang tasahin at pamahalaan ang kalidad ng pagsasanay. Ang mga iminungkahing pagsubok sa paksang "Magnetic Field" ay naglalaman ng 10 mga gawain.

1. Ang magnet ay lumilikha ng magnetic field sa paligid nito. Saan magiging pinakamalakas ang epekto ng larangang ito?

A. Malapit sa mga poste ng magnet.
B. Sa gitna ng magnet.
B. Ang pagkilos ng magnetic field ay pantay na nagpapakita ng sarili sa bawat punto ng magnet.

Tamang sagot: A.

2. Posible bang gumamit ng compass sa Buwan para sa oryentasyon?

A. Hindi mo kaya.
B. Posible.
B. Posible, ngunit sa kapatagan lamang.

Tamang sagot: A.

3. Sa ilalim ng anong kondisyon lumilitaw ang isang magnetic field sa paligid ng isang konduktor?

A. Kapag nagkaroon ng electric current sa isang conductor.
B. Kapag ang konduktor ay nakatiklop sa kalahati.
B. Kapag pinainit ang konduktor.

Tamang sagot: A.

A. Pataas.
B. Pababa.
B. Sa kanan.
G. Sa kaliwa.

Tamang sagot: B.

5. Ipahiwatig ang pangunahing katangian ng magnetic field?

A. Ang mga linya ng puwersa nito ay laging may pinagmumulan: nagsisimula sila sa mga positibong singil at nagtatapos sa mga negatibo.
B. Walang pinagmumulan ang magnetic field. Walang mga magnetic charge sa kalikasan.
B. Ang mga linya ng puwersa nito ay laging may pinagmumulan: nagsisimula sila sa mga negatibong singil at nagtatapos sa mga positibo.

Tamang sagot: B.

6.Pumili ng larawan na nagpapakita ng magnetic field.

Tamang sagot: Fig. 2

7. Ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng wire ring. Ipahiwatig ang direksyon ng magnetic induction vector.

A. Pababa.
B. Pataas.
B. Sa kanan.

Tamang sagot: B.

8. Paano kumikilos ang mga coils na may mga core na ipinapakita sa figure?

A. Hindi sila nakikipag-ugnayan.
B. Lumingon.
B. Itinulak nila.

Tamang sagot: A.

9. Ang iron core ay inalis mula sa kasalukuyang-carrying coil. Paano magbabago ang pattern ng magnetic induction?

A. Ang density ng magnetic lines ay tataas nang maraming beses.
B. Ang density ng magnetic lines ay bababa nang maraming beses.
B. Hindi magbabago ang pattern ng magnetic lines.

Tamang sagot: B.

10. Paano mababago ang mga pole ng magnetic coil na may kasalukuyang?

A. Ipasok ang core sa coil.
B. Baguhin ang direksyon ng kasalukuyang sa coil.
B. Patayin ang pinagmumulan ng kuryente.

D. Palakihin ang agos.

Tamang sagot: B.

1. Sa Iceland at France, nagsimulang gamitin ang marine compass noong ika-12 at ika-13 siglo. Ang isang magnetic bar ay naayos sa gitna ng isang kahoy na krus, pagkatapos ang istraktura na ito ay inilagay sa tubig, at ang krus, lumiliko, ay na-install sa hilaga-timog na direksyon. Aling pole ang liliko ng magnetic bar sa north magnetic pole ng Earth?

A. Hilaga.
B. Timog.

Tamang sagot: B.

2. Anong sangkap ang hindi naaakit sa magnet?

A. Bakal.
B. Nikel.
B. Salamin.

Tamang sagot: B.

3. Ang isang insulated wire ay inilalagay sa loob ng takip sa dingding. Paano mahahanap ang mga wire nang hindi nakakagambala sa takip sa dingding?

A. Dalhin ang magnetic needle sa dingding. Ang konduktor na may kasalukuyang at ang arrow ay makikipag-ugnayan.
B. Sindihan ang mga dingding. Ang pagtaas ng liwanag ay magsasaad ng lokasyon ng kawad.
B. Ang lokasyon ng kawad ay hindi maaaring matukoy nang hindi nasira ang takip sa dingding.

Tamang sagot: A.

4. Ipinapakita ng figure ang lokasyon ng magnetic needle. Ano ang direksyon ng magnetic induction vector sa punto A?

A. Pababa.
B. Pataas.
B. Sa kanan.
G. Sa kaliwa.

Tamang sagot: A.

5. Ano ang kakaiba ng magnetic induction lines?

A. Magnetic induction lines ay nagsisimula sa mga positibong singil at nagtatapos sa mga negatibo.
B. Ang mga linya ay walang simula o wakas. Lagi silang sarado.

Tamang sagot: B.

6. Ang kasalukuyang nagdadala ng conductor ay matatagpuan patayo sa eroplano. Saang figure ipinapakita nang tama ang mga linya ng magnetic induction?

Fig.1 Fig.2 Fig.3 Fig.4

Tamang sagot: bigas. 4.

7. Ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng wire ring. Ipahiwatig ang direksyon ng kasalukuyang kung ang magnetic induction vector ay nakadirekta paitaas.

A. Counterclockwise.
B. Clockwise.

Tamang sagot: A.

8. Tukuyin ang likas na katangian ng pakikipag-ugnayan ng mga coils na ipinapakita sa figure.

A. Naaakit sila.
B. Itinulak nila.
B. Hindi sila nakikipag-ugnayan.

Tamang sagot: B.

9. Ang frame na may kasalukuyang sa magnetic field ay umiikot. Anong device ang gumagamit ng phenomenon na ito?

A. Laser disk.
B. Ammeter.
B. Electromagnet.

Tamang sagot: B.

10. Bakit umiikot ang isang kasalukuyang nagdadala na frame na inilagay sa pagitan ng mga pole ng permanenteng magnet?

A. Dahil sa pakikipag-ugnayan ng mga magnetic field ng frame at ng magnet.
B. Dahil sa pagkilos ng electric field ng frame sa magnet.

B. Dahil sa pagkilos ng magnetic field ng magnet sa singil sa coil.

Tamang sagot: A.

Panitikan: Physics. Ika-8 baitang: aklat-aralin para sa mga dokumento sa pangkalahatang edukasyon / A.V. Peryshkin. - Bustard, 2006.

Ang paksa ng araling ito ay ang magnetic field at ang graphical na representasyon nito. Tatalakayin natin ang hindi pare-pareho at pare-parehong magnetic field. Una, tukuyin natin ang magnetic field, sabihin sa iyo kung ano ang nauugnay dito at kung ano ang mga katangian nito. Alamin natin kung paano ito ilarawan sa mga graph. Malalaman din natin kung paano natutukoy ang isang non-uniform at homogenous magnetic field.

Ngayon ay uulitin muna natin kung ano ang magnetic field. Magnetic field - isang force field na nabubuo sa paligid ng isang conductor kung saan dumadaloy ang electric current. Ito ay nauugnay sa paglipat ng mga singil.

Ngayon ay kailangang tandaan mga katangian ng magnetic field. Alam mo na ang pagsingil ay may ilang mga field na nauugnay dito. Sa partikular, ang electric field. Ngunit tiyak na tatalakayin natin ang magnetic field na nilikha ng paglipat ng mga singil. Ang isang magnetic field ay may ilang mga katangian. Una: Ang magnetic field ay nilikha sa pamamagitan ng paggalaw ng mga singil sa kuryente. Sa madaling salita, ang isang magnetic field ay nabuo sa paligid ng isang konduktor kung saan dumadaloy ang electric current. Ang susunod na ari-arian na nagsasabi kung paano tinutukoy ang magnetic field. Ito ay tinutukoy ng epekto sa isa pang gumagalaw na singil sa kuryente. O, sabi nila, sa ibang electric current. Matutukoy natin ang pagkakaroon ng magnetic field sa pamamagitan ng epekto sa compass needle, sa tinatawag na. magnetic needle.

Isa pang ari-arian: Ang magnetic field ay nagdudulot ng puwersa. Samakatuwid sinasabi nila na ang magnetic field ay materyal.

Ang tatlong katangian na ito ay ang mga palatandaan ng isang magnetic field. Matapos nating mapagpasyahan kung ano ang magnetic field at matukoy ang mga katangian ng naturang field, kinakailangang sabihin kung paano pinag-aaralan ang magnetic field. Una sa lahat, ang magnetic field ay pinag-aaralan gamit ang kasalukuyang-dalang frame. Kung kukuha tayo ng konduktor, gumawa ng bilog o parisukat na frame mula sa konduktor na ito at magpasa ng electric current sa frame na ito, pagkatapos ay sa isang magnetic field ang frame na ito ay iikot sa isang tiyak na paraan.

kanin. 1. Ang kasalukuyang dala na frame ay umiikot sa isang panlabas na magnetic field

Sa paraan ng pag-ikot ng frame na ito, maaari nating hatulan magnetic field. Dito lamang mayroong isang mahalagang kondisyon: ang frame ay dapat na napakaliit o dapat itong napakaliit sa sukat kumpara sa mga distansya kung saan pinag-aaralan natin ang magnetic field. Ang nasabing frame ay tinatawag na kasalukuyang circuit.

Maaari din nating pag-aralan ang magnetic field gamit ang mga magnetic needle, ilagay ang mga ito sa isang magnetic field at obserbahan ang kanilang pag-uugali.

kanin. 2. Ang epekto ng magnetic field sa magnetic needles

Ang susunod na pag-uusapan natin ay kung paano kumatawan sa isang magnetic field. Bilang resulta ng pananaliksik na isinagawa sa loob ng mahabang panahon, naging malinaw na ang magnetic field ay maaaring maginhawang kinakatawan gamit ang mga magnetic lines. Upang obserbahan magnetic lines, gumawa tayo ng isang eksperimento. Para sa aming eksperimento, kakailanganin namin ng permanenteng magnet, metal na bakal, salamin at isang sheet ng puting papel.

kanin. 3. Ang mga paghahain ng bakal ay nakahanay sa mga linya ng magnetic field

Takpan ang magnet gamit ang isang glass plate, at maglagay ng isang sheet ng papel sa itaas, isang puting sheet ng papel. Budburan ang mga iron filing sa ibabaw ng isang sheet ng papel. Bilang resulta, makikita mo kung paano lumilitaw ang mga linya ng magnetic field. Ang makikita natin ay ang mga linya ng magnetic field ng isang permanenteng magnet. Ang mga ito ay tinatawag ding spectrum ng magnetic lines. Pansinin na ang mga linya ay umiiral sa lahat ng tatlong direksyon, hindi lamang sa eroplano.

Magnetic na linya- isang haka-haka na linya kung saan ang mga axes ng magnetic needles ay pumila.

kanin. 4. Schematic na representasyon ng isang magnetic line

Tingnan, ipinapakita ng figure ang sumusunod: ang linya ay hubog, ang direksyon ng magnetic line ay tinutukoy ng direksyon ng magnetic arrow. Ang direksyon ay ipinahiwatig ng north pole ng magnetic needle. Ito ay napaka-maginhawa upang ilarawan ang mga linya gamit ang mga arrow.

kanin. 5. Paano ipinapahiwatig ang direksyon ng mga linya ng field?

Ngayon pag-usapan natin ang tungkol sa mga katangian ng magnetic lines. Una, ang mga magnetic na linya ay walang simula o wakas. Ito ay mga saradong linya. Dahil ang mga magnetic na linya ay sarado, pagkatapos ay walang mga magnetic charge.

Pangalawa: ito ay mga linya na hindi nagsalubong, hindi naaabala, hindi pumipihit sa anumang paraan. Sa tulong ng mga magnetic na linya, maaari nating makilala ang magnetic field, isipin hindi lamang ang hugis nito, ngunit pag-usapan din ang epekto ng puwersa. Kung ilarawan natin ang isang mas malaking density ng mga naturang linya, kung gayon sa lugar na ito, sa puntong ito sa espasyo, magkakaroon tayo ng mas malaking pagkilos ng puwersa.

Kung ang mga linya ay parallel sa bawat isa, ang kanilang density ay pareho, kung gayon sa kasong ito ay sinasabi nila iyon pare-pareho ang magnetic field. Kung, sa kabaligtaran, hindi ito natutupad, i.e. iba ang density, ang mga linya ay kurbado, pagkatapos ay tatawagin ang naturang field magkakaiba. Sa pagtatapos ng aralin, nais kong ituon ang iyong pansin sa mga sumusunod na guhit.

kanin. 6. Inhomogeneous magnetic field

Una, alam na natin ngayon magnetic lines maaaring kinakatawan ng mga arrow. At ang figure ay kumakatawan sa tiyak na isang hindi pare-parehong magnetic field. Ang density ay naiiba sa iba't ibang mga lugar, na nangangahulugan na ang epekto ng puwersa ng patlang na ito sa magnetic needle ay magiging iba.

Ang sumusunod na figure ay nagpapakita ng isang homogenous na field. Ang mga linya ay nakadirekta sa isang direksyon, at ang kanilang density ay pareho.

kanin. 7. Unipormeng magnetic field

Ang unipormeng magnetic field ay isang field na nangyayari sa loob ng coil na may malaking bilang ng mga pagliko o sa loob ng isang straight bar magnet. Ang magnetic field sa labas ng strip magnet, o kung ano ang naobserbahan natin sa klase ngayon, ay isang hindi pare-parehong field. Upang lubos na maunawaan ang lahat ng ito, tingnan natin ang talahanayan.

Listahan ng karagdagang panitikan:

Belkin I.K. Mga electric at magnetic field // Quantum. - 1984. - Bilang 3. - P. 28-31. Kikoin A.K. Saan nagmula ang magnetism? // Quantum. - 1992. - No. 3. - P. 37-39.42 Leenson I. Mga misteryo ng magnetic needle // Quantum. - 2009. - Hindi. 3. - P. 39-40. aklat-aralin sa elementarya sa pisika. Ed. G.S. Landsberg. T. 2. - M., 1974

Mula sa iyong kursong pisika sa ika-8 baitang, alam mo na ang magnetic field ay nalilikha ng isang electric current. Ito ay umiiral, halimbawa, sa paligid ng isang metal na konduktor na nagdadala ng kasalukuyang. Sa kasong ito, ang kasalukuyang ay nilikha ng mga electron na gumagalaw nang direksyon kasama ang konduktor. Lumilitaw din ang isang magnetic field kapag ang isang kasalukuyang dumadaan sa isang electrolyte solution, kung saan ang mga carrier ng singil ay positibo at negatibong sisingilin na mga ion na gumagalaw patungo sa isa't isa.

Dahil ang electric current ay ang nakadirekta na paggalaw ng mga naka-charge na particle, masasabi nating ang magnetic field ay nalilikha sa pamamagitan ng paggalaw ng mga charged na particle, parehong positibo at negatibo.

Alalahanin natin na, ayon sa hypothesis ni Ampere, ang mga alon ng singsing ay lumitaw sa mga atomo at molekula ng bagay bilang resulta ng paggalaw ng mga electron.

Ipinapakita ng Figure 85 na sa mga permanenteng magnet ang mga elementary ring current na ito ay nakatuon sa parehong paraan. Samakatuwid, ang mga magnetic field na nabuo sa paligid ng bawat naturang kasalukuyang ay may parehong direksyon. Ang mga patlang na ito ay nagpapatibay sa isa't isa, na lumilikha ng isang patlang sa loob at paligid ng magnet.

kanin. 85. Ilustrasyon ng hypothesis ni Ampere

Upang biswal na kumatawan sa magnetic field, ginagamit ang mga magnetic lines (tinatawag din silang magnetic field lines) 1. Alalahanin natin na ang mga magnetic na linya ay mga haka-haka na linya kung saan matatagpuan ang maliliit na magnetic arrow, na inilalagay sa isang magnetic field.

Ang isang magnetic line ay maaaring iguhit sa anumang punto sa espasyo kung saan mayroong isang magnetic field.

Ipinapakita ng Figure 86 na ang isang magnetic line (parehong tuwid at curved) ay iginuhit upang sa anumang punto sa linyang ito ang tangent dito ay tumutugma sa axis ng magnetic needle na inilagay sa puntong ito.

kanin. 86. Sa anumang punto sa isang magnetic line, ang padaplis dito ay tumutugma sa axis ng magnetic needle na inilagay sa puntong ito

Ang mga magnetic lines ay sarado. Halimbawa, ang pattern ng magnetic lines ng isang straight current-carrying conductor ay binubuo ng concentric circles na nakahiga sa isang plane na patayo sa conductor.

Mula sa Figure 86 ay malinaw na ang direksyon ng magnetic line sa anumang punto ay kumbensiyonal na kinuha bilang direksyon na ipinahiwatig ng north pole ng magnetic needle na inilagay sa puntong ito.

Sa mga lugar na iyon ng espasyo kung saan ang magnetic field ay mas malakas, ang mga magnetic na linya ay mas malapit sa isa't isa, iyon ay, mas siksik, kaysa sa mga lugar kung saan ang field ay mas mahina. Halimbawa, ang field na ipinapakita sa Figure 87 ay mas malakas sa kaliwa kaysa sa kanan.

kanin. 87. Magnetic lines ay mas malapit sa isa't isa sa mga lugar kung saan ang magnetic field ay mas malakas

Kaya, mula sa pattern ng mga magnetic na linya ay maaaring hatulan hindi lamang ang direksyon, kundi pati na rin ang magnitude ng magnetic field (i.e., kung saan ang mga punto sa espasyo ang patlang ay kumikilos sa magnetic needle na may mas malaking puwersa, at kung saan mas mababa).

Isaalang-alang natin ang larawan ng mga linya ng magnetic field ng isang permanenteng strip magnet (Larawan 88). Mula sa iyong kursong pisika sa ika-8 baitang, alam mo na ang mga magnetic lines ay umaalis sa north pole ng isang magnet at pumapasok sa south pole. Sa loob ng magnet sila ay nakadirekta mula sa south pole hanggang sa hilaga. Ang mga magnetic na linya ay walang simula o wakas: sila ay sarado o, tulad ng gitnang linya sa figure, sila ay mula sa kawalang-hanggan hanggang sa kawalang-hanggan.

kanin. 88. Larawan ng magnetic field ng isang permanenteng strip magnet

kanin. 89. Magnetic na mga linya ng magnetic field na nilikha ng isang tuwid na konduktor na nagdadala ng kasalukuyang

Sa labas ng isang magnet, ang mga magnetic na linya ay pinakamakapal na matatagpuan sa mga poste nito. Nangangahulugan ito na ang bukid ay pinakamalakas malapit sa mga poste, at habang lumalayo ito sa mga poste ito ay humihina. Kung mas malapit ang magnetic needle sa poste ng magnet, mas malaki sa magnitude ang puwersa na kumikilos ang magnetic field dito. Dahil ang mga magnetic na linya ay kurbado, ang direksyon ng puwersa kung saan ang patlang ay kumikilos sa arrow ay nagbabago rin mula sa punto patungo sa punto.

Kaya, ang puwersa kung saan kumikilos ang field ng isang strip magnet sa isang magnetic needle na inilagay sa field na ito ay maaaring magkakaiba sa iba't ibang punto ng field, parehong sa magnitude at sa direksyon.

Ang nasabing larangan ay tinatawag na inhomogeneous. Ang mga linya ng isang hindi pantay na magnetic field ay hubog, ang kanilang density ay nag-iiba mula sa punto hanggang punto.

Ang isa pang halimbawa ng isang hindi pantay na magnetic field ay ang patlang sa paligid ng isang tuwid na konduktor na nagdadala ng kasalukuyang. Ipinapakita ng Figure 89 ang isang seksyon ng naturang konduktor na matatagpuan patayo sa eroplano ng pagguhit. Ang bilog ay nagpapahiwatig ng cross section ng konduktor. Ang tuldok ay nangangahulugan na ang kasalukuyang ay nakadirekta mula sa likod ng pagguhit patungo sa amin, na parang nakikita natin ang dulo ng isang arrow na nagpapahiwatig ng direksyon ng kasalukuyang (kasalukuyang nakadirekta mula sa amin sa likod ng pagguhit ay ipinahiwatig ng isang krus, na parang nakikita natin ang buntot. ng isang arrow na nakadirekta sa agos).

Mula sa figure na ito ay malinaw na ang mga linya ng magnetic field na nilikha ng isang tuwid na konduktor na nagdadala ng kasalukuyang ay mga concentric na bilog, ang distansya sa pagitan ng kung saan ay tumataas sa distansya mula sa konduktor.

Sa isang tiyak na limitadong rehiyon ng espasyo, posible na lumikha ng isang pare-parehong magnetic field, iyon ay, isang patlang sa anumang punto kung saan ang puwersa sa magnetic needle ay pareho sa magnitude at direksyon.

Ipinapakita ng Figure 90 ang magnetic field na lumitaw sa loob ng isang solenoid - isang cylindrical wire coil na may kasalukuyang. Ang patlang sa loob ng solenoid ay maaaring ituring na pare-pareho kung ang haba ng solenoid ay makabuluhang mas malaki kaysa sa diameter nito (sa labas ng solenoid ang patlang ay hindi pare-pareho, ang mga magnetic na linya nito ay matatagpuan humigit-kumulang kapareho ng sa isang strip magnet). Mula sa figure na ito makikita na ang mga magnetic lines ng isang unipormeng magnetic field ay parallel sa isa't isa at matatagpuan na may parehong density.

kanin. 90. Magnetic field ng solenoid

Ang patlang sa loob ng permanenteng strip magnet sa gitnang bahagi nito ay pare-pareho din (tingnan ang Fig. 88).

Upang maglarawan ng magnetic field, gamitin ang sumusunod na pamamaraan. Kung ang mga linya ng isang pare-parehong magnetic field ay matatagpuan patayo sa eroplano ng pagguhit at nakadirekta palayo sa amin lampas sa pagguhit, kung gayon ang mga ito ay inilalarawan ng mga krus (Larawan 91, a), at kung mula sa likod ng pagguhit patungo sa amin, kung gayon na may mga tuldok (Larawan 91, b). Tulad ng kaso ng kasalukuyang, ang bawat krus ay parang nakikitang buntot ng isang arrow na lumilipad palayo sa amin, at ang punto ay ang dulo ng isang arrow na lumilipad patungo sa amin (sa parehong mga figure ang direksyon ng mga arrow ay tumutugma sa direksyon ng magnetic. mga linya).

kanin. 91. Mga linya ng magnetic field na nakadirekta patayo sa eroplano ng pagguhit: a - mula sa tagamasid; b - sa nagmamasid

Mga tanong

1. Ano ang pinagmulan ng magnetic field?
2. Ano ang lumilikha ng magnetic field ng isang permanenteng magnet?
3. Ano ang mga magnetic lines? Ano ang kinuha para sa kanilang direksyon sa anumang punto?
4. Paano matatagpuan ang mga magnetic needles sa isang magnetic field na ang mga linya ay tuwid; curvilinear?
5. 0 ano ang maaaring hatulan mula sa pattern ng mga linya ng magnetic field?
6. Anong uri ng magnetic field - homogenous o inhomogeneous - ang nabuo sa paligid ng strip magnet; sa paligid ng isang tuwid na konduktor na nagdadala ng kasalukuyang; sa loob ng isang solenoid na ang haba ay mas malaki kaysa sa diameter nito?
7. Ano ang masasabi tungkol sa magnitude at direksyon ng puwersa na kumikilos sa magnetic needle sa iba't ibang mga punto ng inhomogeneous magnetic field; pare-parehong magnetic field?
8. Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng lokasyon ng mga magnetic na linya sa hindi homogenous at homogenous na magnetic field?

Pagsasanay 31

1 Sa § 37 ay ibibigay ang isang mas tiyak na pangalan at kahulugan ng mga linyang ito.

Mga Paksa ng Pinag-isang State Examination codifier: pakikipag-ugnayan ng mga magnet, magnetic field ng isang konduktor na may kasalukuyang.

Ang mga magnetic na katangian ng bagay ay kilala sa mga tao sa mahabang panahon. Nakuha ng mga magnet ang kanilang pangalan mula sa sinaunang lungsod ng Magnesia: sa paligid nito ay mayroong isang karaniwang mineral (na kalaunan ay tinawag na magnetic iron ore o magnetite), ang mga piraso nito ay nakakaakit ng mga bagay na bakal.

Pakikipag-ugnayan ng magneto

Sa dalawang gilid ng bawat magnet ay mayroong North Pole At South Pole. Dalawang magnet ay naaakit sa isa't isa sa pamamagitan ng magkasalungat na mga pole at tinataboy ng mga katulad na pole. Ang mga magnet ay maaaring kumilos sa isa't isa kahit na sa pamamagitan ng vacuum! Ang lahat ng ito ay kahawig ng pakikipag-ugnayan ng mga singil sa kuryente, gayunpaman ang pakikipag-ugnayan ng mga magnet ay hindi elektrikal. Ito ay pinatunayan ng mga sumusunod na eksperimentong katotohanan.

Humina ang magnetic force habang umiinit ang magnet. Ang lakas ng pakikipag-ugnayan ng mga singil sa punto ay hindi nakasalalay sa kanilang temperatura.

Ang magnetic force ay humihina kung ang magnet ay inalog. Walang ganito ang nangyayari sa mga de-koryenteng katawan.

Maaaring ihiwalay ang mga positibong singil sa kuryente sa mga negatibo (halimbawa, kapag nagpapakuryente sa mga katawan). Ngunit imposibleng paghiwalayin ang mga pole ng isang magnet: kung pinutol mo ang isang magnet sa dalawang bahagi, pagkatapos ay lilitaw din ang mga pole sa cut site, at ang magnet ay nahahati sa dalawang magnet na may magkasalungat na mga pole sa mga dulo (naka-orient sa eksaktong parehong paraan. bilang mga pole ng orihinal na magnet).

Kaya magnet Laging bipolar, umiiral lamang sila sa anyo dipoles. Mga nakahiwalay na magnetic pole (tinatawag na magnetic monopole- ang mga analogue ng electric charge) ay hindi umiiral sa kalikasan (sa anumang kaso, hindi pa sila natuklasan sa eksperimento). Ito marahil ang pinakakapansin-pansin na kawalaan ng simetrya sa pagitan ng kuryente at magnetism.

Tulad ng mga katawan na may kuryente, kumikilos ang mga magnet sa mga singil sa kuryente. Gayunpaman, kumikilos lamang ang magnet gumagalaw singilin; kung ang singil ay nakapahinga na may kaugnayan sa magnet, kung gayon ang epekto ng magnetic force sa singil ay hindi sinusunod. Sa kabaligtaran, ang isang nakuryenteng katawan ay kumikilos sa anumang singil, hindi alintana kung ito ay nakapahinga o kumikilos.

Ayon sa mga modernong konsepto ng teorya ng maikling saklaw, ang pakikipag-ugnayan ng mga magnet ay isinasagawa sa pamamagitan ng magnetic field Ibig sabihin, ang isang magnet ay lumilikha ng magnetic field sa nakapalibot na espasyo, na kumikilos sa isa pang magnet at nagiging sanhi ng isang nakikitang atraksyon o pagtanggi sa mga magnet na ito.

Ang isang halimbawa ng magnet ay magnetic needle kumpas. Gamit ang isang magnetic needle, maaari mong hatulan ang pagkakaroon ng isang magnetic field sa isang partikular na rehiyon ng espasyo, pati na rin ang direksyon ng field.

Ang ating planetang Earth ay isang higanteng magnet. Hindi kalayuan sa north geographic pole ng Earth ay ang south magnetic pole. Samakatuwid, ang hilagang dulo ng compass needle, na lumiliko patungo sa timog magnetic pole ng Earth, ay tumuturo sa geographic na hilaga. Dito nagmula ang pangalang "north pole" ng isang magnet.

Mga linya ng magnetic field

Ang electric field, naaalala natin, ay pinag-aralan gamit ang maliliit na singil sa pagsubok, sa pamamagitan ng epekto kung saan maaaring hatulan ng isa ang magnitude at direksyon ng field. Ang analogue ng isang test charge sa kaso ng isang magnetic field ay isang maliit na magnetic needle.

Halimbawa, maaari kang makakuha ng ilang geometric na insight sa magnetic field sa pamamagitan ng paglalagay ng napakaliit na compass needles sa iba't ibang punto sa espasyo. Ipinakikita ng karanasan na ang mga arrow ay magkakasunod sa ilang mga linya - ang tinatawag na mga linya ng magnetic field. Tukuyin natin ang konseptong ito sa anyo ng sumusunod na tatlong puntos.

1. Ang mga linya ng magnetic field, o magnetic lines of force, ay mga linyang nakadirekta sa espasyo na may mga sumusunod na katangian: isang maliit na compass needle na nakalagay sa bawat punto sa naturang linya ay nakatutok sa linyang ito..

2. Ang direksyon ng linya ng magnetic field ay itinuturing na direksyon ng hilagang dulo ng mga karayom ​​ng compass na matatagpuan sa mga punto sa linyang ito..

3. Kung mas siksik ang mga linya, mas malakas ang magnetic field sa isang partikular na rehiyon ng espasyo..

Ang mga iron filing ay maaaring matagumpay na magsilbi bilang compass needles: sa isang magnetic field, ang maliliit na filing ay na-magnetize at kumikilos nang eksakto tulad ng magnetic needles.

Kaya, sa pamamagitan ng pagbuhos ng mga iron filing sa paligid ng isang permanenteng magnet, makikita natin ang humigit-kumulang sa sumusunod na larawan ng mga linya ng magnetic field (Larawan 1).

kanin. 1. Permanenteng magnet field

Ang north pole ng isang magnet ay ipinahiwatig ng kulay asul at ang titik ; ang south pole - sa pula at ang titik . Pakitandaan na ang mga linya ng field ay umaalis sa north pole ng magnet at pumasok sa south pole: pagkatapos ng lahat, ito ay patungo sa south pole ng magnet na ang hilagang dulo ng compass needle ay ididirekta.

Ang karanasan ni Oersted

Sa kabila ng katotohanan na ang mga electrical at magnetic phenomena ay kilala sa mga tao mula pa noong unang panahon, walang relasyon sa pagitan nila ang naobserbahan sa loob ng mahabang panahon. Sa loob ng ilang siglo, ang pananaliksik sa kuryente at magnetismo ay nagpatuloy nang magkatulad at independiyente sa bawat isa.

Ang kapansin-pansing katotohanan na ang mga electrical at magnetic phenomena ay aktwal na nauugnay sa isa't isa ay unang natuklasan noong 1820 - sa sikat na eksperimento ng Oersted.

Ang diagram ng eksperimento ni Oersted ay ipinapakita sa Fig. 2 (larawan mula sa site na rt.mipt.ru). Sa itaas ng magnetic needle (at ang hilaga at timog pole ng karayom) mayroong isang metal conductor na konektado sa isang kasalukuyang pinagmumulan. Kung isasara mo ang circuit, ang arrow ay lumiliko patayo sa konduktor!
Direktang ipinahiwatig ng simpleng eksperimentong ito ang kaugnayan sa pagitan ng kuryente at magnetism. Ang mga eksperimento na sumunod sa eksperimento ni Oersted ay matatag na itinatag ang sumusunod na pattern: Ang magnetic field ay nabuo ng mga electric current at kumikilos sa mga alon.

kanin. 2. Eksperimento ni Oersted

Ang pattern ng mga linya ng magnetic field na nabuo ng isang kasalukuyang nagdadala ng conductor ay depende sa hugis ng conductor.

Magnetic field ng isang tuwid na kawad na nagdadala ng kasalukuyang

Ang mga linya ng magnetic field ng isang tuwid na kawad na nagdadala ng kasalukuyang ay mga concentric na bilog. Ang mga sentro ng mga bilog na ito ay nakahiga sa wire, at ang kanilang mga eroplano ay patayo sa wire (Larawan 3).

kanin. 3. Patlang ng isang tuwid na kawad na may kasalukuyang

Mayroong dalawang alternatibong panuntunan para sa pagtukoy ng direksyon ng pasulong na mga linya ng magnetic field.

Clockwise rule. Ang mga linya ng field ay pakaliwa kung titingnan mo upang ang agos ay dumadaloy patungo sa amin.

Panuntunan ng tornilyo(o panuntunan ng gimlet, o tuntunin ng corkscrew- ito ay isang bagay na mas malapit sa isang tao ;-)). Ang mga linya ng field ay pupunta kung saan kailangan mong i-turn ang turnilyo (na may regular na kanang-kamay na sinulid) upang ito ay gumagalaw sa kahabaan ng sinulid sa direksyon ng kasalukuyang.

Gamitin ang panuntunang pinakaangkop sa iyo. Mas mainam na masanay sa clockwise na panuntunan - makikita mo sa ibang pagkakataon para sa iyong sarili na ito ay mas unibersal at mas madaling gamitin (at pagkatapos ay tandaan ito nang may pasasalamat sa iyong unang taon, kapag nag-aaral ka ng analytical geometry).

Sa Fig. 3 may bagong lumitaw: ito ay tinatawag na vector magnetic field induction, o magnetic induction. Ang magnetic induction vector ay kahalintulad sa electric field strength vector: ito ay nagsisilbi katangian ng kapangyarihan magnetic field, pagtukoy sa puwersa kung saan kumikilos ang magnetic field sa mga gumagalaw na singil.

Pag-uusapan natin ang tungkol sa mga puwersa sa isang magnetic field sa ibang pagkakataon, ngunit sa ngayon ay mapapansin lamang natin na ang magnitude at direksyon ng magnetic field ay tinutukoy ng magnetic induction vector. Sa bawat punto sa espasyo, ang vector ay nakadirekta sa parehong direksyon tulad ng hilagang dulo ng compass needle na inilagay sa isang naibigay na punto, ibig sabihin, tangent sa field line sa direksyon ng linyang ito. Ang magnetic induction ay sinusukat sa Tesla(Tl).

Tulad ng sa kaso ng electric field, para sa magnetic field induction ang sumusunod ay nalalapat: prinsipyo ng superposisyon. Ito ay nakasalalay sa katotohanan na Ang mga induction ng magnetic field na nilikha sa isang naibigay na punto ng iba't ibang mga alon ay nagdaragdag ng vectorially at nagbibigay ng nagresultang vector ng magnetic induction:.

Magnetic field ng isang coil na may kasalukuyang

Isaalang-alang ang isang pabilog na coil kung saan dumadaloy ang isang direktang kasalukuyang. Hindi namin ipinapakita ang pinagmulan na lumilikha ng kasalukuyang sa figure.

Ang larawan ng mga linya ng field ng ating orbit ay magmumukhang humigit-kumulang sa mga sumusunod (Larawan 4).

kanin. 4. Field ng isang coil na may kasalukuyang

Magiging mahalaga para sa amin na matukoy kung aling kalahating espasyo (kamag-anak sa eroplano ng coil) ang magnetic field ay nakadirekta. Muli mayroon kaming dalawang alternatibong panuntunan.

Clockwise rule. Ang mga linya ng field ay papunta doon, tumitingin mula sa kung saan lumilitaw ang kasalukuyang umiikot nang pakaliwa.

Panuntunan ng tornilyo. Ang mga linya ng field ay pupunta kung saan ang tornilyo (na may normal na kanang-kamay na sinulid) ay lilipat kung iikot sa direksyon ng kasalukuyang.

Tulad ng nakikita mo, ang kasalukuyang at ang patlang ay nagbabago ng mga tungkulin - kumpara sa pagbabalangkas ng mga patakarang ito para sa kaso ng direktang kasalukuyang.

Magnetic field ng isang kasalukuyang coil

likid Ito ay gagana kung iikot mo ang wire nang mahigpit, lumiko upang lumiko, sa isang sapat na mahabang spiral (Larawan 5 - larawan mula sa en.wikipedia.org). Ang coil ay maaaring magkaroon ng ilang sampu, daan o kahit libu-libong mga pagliko. Ang coil ay tinatawag din solenoid.

kanin. 5. Coil (solenoid)

Ang magnetic field ng isang pagliko, tulad ng alam natin, ay hindi mukhang napakasimple. Mga patlang? Ang mga indibidwal na pagliko ng coil ay nakapatong sa isa't isa, at tila ang resulta ay dapat na isang napaka-nakalilitong larawan. Gayunpaman, hindi ito ganoon: ang larangan ng isang mahabang coil ay may hindi inaasahang simpleng istraktura (Larawan 6).

kanin. 6. kasalukuyang coil field

Sa figure na ito, ang kasalukuyang sa coil ay dumadaloy sa counterclockwise kapag tiningnan mula sa kaliwa (mangyayari ito kung sa Fig. 5 ang kanang dulo ng coil ay konektado sa "plus" ng kasalukuyang pinagmulan, at ang kaliwang dulo sa " minus"). Nakita namin na ang magnetic field ng coil ay may dalawang katangian na katangian.

1. Sa loob ng coil, malayo sa mga gilid nito, ang magnetic field ay homogenous: sa bawat punto ang magnetic induction vector ay pareho sa magnitude at direksyon. Ang mga linya ng field ay mga parallel na tuwid na linya; sila ay yumuko lamang malapit sa mga gilid ng coil kapag sila ay lumabas.

2. Sa labas ng coil ang field ay malapit sa zero. Ang mas maraming mga liko sa coil, mas mahina ang field sa labas nito.

Tandaan na ang isang walang katapusang mahabang coil ay hindi naglalabas ng field palabas: walang magnetic field sa labas ng coil. Sa loob ng naturang coil, ang field ay pare-pareho sa lahat ng dako.

Hindi nagpapaalala sa iyo ng kahit ano? Ang isang coil ay ang "magnetic" analogue ng isang kapasitor. Naaalala mo na ang isang kapasitor ay lumilikha ng isang pare-parehong electric field sa loob mismo, ang mga linya na yumuko lamang malapit sa mga gilid ng mga plato, at sa labas ng kapasitor ang patlang ay malapit sa zero; Ang isang kapasitor na may walang katapusang mga plato ay hindi naglalabas ng patlang sa labas, at ang patlang ay pare-pareho saanman sa loob nito.

At ngayon - ang pangunahing pagmamasid. Mangyaring ihambing ang larawan ng mga linya ng magnetic field sa labas ng coil (Fig. 6) sa mga linya ng magnet field sa Fig. 1. Ito ay ang parehong bagay, hindi ba? At ngayon ay dumating kami sa isang tanong na malamang na lumitaw sa iyong isip sa loob ng mahabang panahon: kung ang isang magnetic field ay nabuo ng mga alon at kumikilos sa mga alon, kung gayon ano ang dahilan ng paglitaw ng isang magnetic field malapit sa isang permanenteng magnet? Pagkatapos ng lahat, ang magnet na ito ay tila hindi isang conductor na may kasalukuyang!

Ang hypothesis ni Ampere. Mga agos ng elementarya

Sa una ay naisip na ang pakikipag-ugnayan ng mga magnet ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng mga espesyal na magnetic charge na puro sa mga pole. Ngunit, hindi tulad ng kuryente, walang sinuman ang makapaghihiwalay ng magnetic charge; pagkatapos ng lahat, tulad ng nasabi na natin, hindi posible na makuha ang hilaga at timog na mga pole ng isang magnet nang hiwalay - ang mga pole ay palaging naroroon sa isang magnet sa mga pares.

Ang mga pagdududa tungkol sa mga magnetic charge ay pinalubha ng eksperimento ni Oersted, nang lumabas na ang magnetic field ay nabuo ng electric current. Bukod dito, ito ay naka-out na para sa anumang magneto posible na pumili ng isang konduktor na may kasalukuyang ng naaangkop na pagsasaayos, upang ang larangan ng konduktor na ito ay tumutugma sa larangan ng magnet.

Iniharap ni Ampere ang isang matapang na hypothesis. Walang mga magnetic charge. Ang pagkilos ng isang magnet ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng mga saradong electric current sa loob nito.

Ano ang mga agos na ito? Ang mga ito elementarya agos umikot sa loob ng mga atomo at molekula; nauugnay ang mga ito sa paggalaw ng mga electron sa mga atomic orbit. Ang magnetic field ng anumang katawan ay binubuo ng mga magnetic field ng mga elementarya na ito.

Ang mga elementarya na alon ay maaaring random na matatagpuan na may kaugnayan sa bawat isa. Pagkatapos ang kanilang mga patlang ay kapwa kinansela, at ang katawan ay hindi nagpapakita ng mga magnetic na katangian.

Ngunit kung ang mga elementarya na alon ay nakaayos sa isang coordinated na paraan, kung gayon ang kanilang mga patlang, pagdaragdag, ay nagpapatibay sa bawat isa. Ang katawan ay nagiging magnet (Larawan 7; ang magnetic field ay ididirekta sa atin; ang north pole ng magnet ay ididirekta din sa atin).

kanin. 7. Elementarya magnet currents

Ang hypothesis ng Ampere tungkol sa mga elementarya na alon ay nilinaw ang mga katangian ng mga magnet. Ang hindi pagkakahiwalay ng mga pole ng magnet ay naging halata: sa punto kung saan ang magnet ay pinutol, nakukuha namin ang parehong elementarya na alon sa mga dulo. Ang kakayahan ng isang katawan na ma-magnetize sa isang magnetic field ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng coordinated alignment ng elementarya na alon na "lumiko" ng maayos (basahin ang tungkol sa pag-ikot ng isang pabilog na kasalukuyang sa isang magnetic field sa susunod na sheet).

Ang hypothesis ni Ampere ay naging totoo - ito ay ipinakita ng karagdagang pag-unlad ng pisika. Ang mga ideya tungkol sa mga elementarya na alon ay naging mahalagang bahagi ng teorya ng atom, na binuo na noong ikadalawampu siglo - halos isang daang taon pagkatapos ng napakatalino na hula ni Ampere.