Attēlā parādītas magnētiskā lauka līnijas. Prezentācija - ieskaite fizikā “Elektromagnētiskais lauks. USE kodētāja tēmas: magnētu mijiedarbība, vadītāja magnētiskais lauks ar strāvu
Pārbaudījumu izmantošana klasē ļauj veikt reālu mācību individualizāciju un diferenciāciju; padarīt savlaicīgu koriģējošais darbs mācību procesā; ticami novērtēt un vadīt izglītības kvalitāti. Piedāvātie testi par tēmu “Magnētiskais lauks” satur 10 uzdevumus.
1. pārbaudījums
1. Magnēts ap sevi rada magnētisko lauku. Kur šīs jomas darbība izpaudīsies visspēcīgāk?
A. Blakus magnēta poliem.
B. Magnēta centrā.
B. Darbība magnētiskais lauks vienmērīgi izpaužas katrā magnēta punktā.
Pareizā atbilde: A.
2. Vai ir iespējams izmantot kompasu uz Mēness, lai pārvietotos pa reljefu?
A. Tu nevari.
B. Jūs varat.
B. Tas ir iespējams, bet tikai līdzenumos.
Pareizā atbilde: A.
3. Kādos apstākļos ap vadītāju parādās magnētiskais lauks?
A. Kad vadītājā rodas elektriskā strāva.
B. Kad vadītājs ir salocīts uz pusēm.
B. Kad vadītājs ir uzkarsēts.
Pareizā atbilde: A.
A. Uz augšu.
B. Uz leju.
B. Pareizi.
G. Pa kreisi.
Pareizā atbilde: B.
5. Norādiet magnētiskā lauka pamatīpašību?
A. Viņa spēka līnijām vienmēr ir avoti: tās sākas plkst pozitīvi lādiņi un beidzas ar negatīvu.
B. Magnētiskajam laukam nav avotu. Dabā nav magnētisko lādiņu.
J. Viņa spēka līnijām vienmēr ir avoti: tās sākas ar negatīviem lādiņiem un beidzas ar pozitīviem.
Pareizā atbilde: B.
6. Izvēlieties attēlu, kurā redzams magnētiskais lauks.
Pareizā atbilde: att.2
7. Caur stieples gredzenu plūst strāva. Norādiet magnētiskās indukcijas vektora virzienu.
A. Uz leju.
B. Uz augšu.
B. Pareizi.
Pareizā atbilde: B.
8. Kā darbojas attēlā redzamās serdes spoles.
A. Nesadarbojieties.
B. Apgriezieties.
B. Nospiediet.
Pareizā atbilde: A.
9. No strāvas spoles tika noņemts dzelzs kodols. Kā mainīsies magnētiskās indukcijas attēls?
A. Magnētisko līniju blīvums palielināsies vairākas reizes.
B. Magnētisko līniju blīvums samazināsies vairākas reizes.
B. Magnētisko līniju raksts nemainīsies.
Pareizā atbilde: B.
10. Kādā veidā var mainīt magnētiskās spoles polus ar strāvu?
A. Ievietojiet serdi spolē.
B. Mainiet strāvas virzienu spolē.
B. Izslēdziet strāvas avotu.
D. Palieliniet strāvu.
Pareizā atbilde: B.
2. tests
1. Islandē un Francijā jūras kompasu sāka lietot 12. un 13. gadsimtā. Koka krusta centrā tika nostiprināts magnētiskais stienis, pēc tam šī konstrukcija tika ievietota ūdenī, un krusts, griežoties, tika uzstādīts ziemeļu-dienvidu virzienā. Kurš magnētiskā stieņa pols pagriezīsies pret Zemes ziemeļu magnētisko polu?
A. Severnijs.
B. Dienvidu.
Pareizā atbilde: B.
2. Kādu vielu magnēts nemaz nepievelk?
A. Dzelzs.
B. Niķelis.
B. Stikls.
Pareizā atbilde: B.
3. Sienas pārseguma iekšpusē ir ievilkts izolēts vads. Kā atrast stieples atrašanās vietu, netraucējot sienas pārklājumu?
A. Pienesiet pie sienas magnētisko adatu. Sadarbosies vadītājs ar strāvu un bultiņu.
B. Izgaismojiet sienas. Gaismas stiprināšana norādīs stieples atrašanās vietu.
B. Vada atrašanās vietu nevar noteikt, nesalaužot sienas pārklājumu.
Pareizā atbilde: A.
4. Attēlā parādīta magnētiskās adatas atrašanās vieta. Kā magnētiskās indukcijas vektors ir vērsts uz punktu A?
A. Uz leju.
B. Uz augšu.
B. Pareizi.
G. Pa kreisi.
Pareizā atbilde: A.
5. Kāda ir magnētiskās indukcijas līniju iezīme?
A. Magnētiskās indukcijas līnijas sākas ar pozitīviem lādiņiem un beidzas ar negatīviem lādiņiem.
B. Rindām nav ne sākuma, ne beigu. Tie vienmēr ir slēgti.
Pareizā atbilde: B.
6. Vadītājs ar strāvu ir perpendikulārs plaknei. Kurā attēlā ir pareizi parādītas magnētiskās indukcijas līnijas?
Fig.1 Fig.2 Fig.3 Att.4
Pareizā atbilde: Zīm. 4.
7. Caur stieples gredzenu plūst strāva. Norādiet strāvas virzienu, ja magnētiskās indukcijas vektors ir vērsts uz augšu.
A. Pretēji pulksteņrādītāja virzienam.
B. Pulksteņa kustības virzienā.
Pareizā atbilde: A.
8. Nosakiet attēlā redzamo spoļu mijiedarbības raksturu.
A. Ir piesaistīti.
B. Nospiediet.
B. Nesadarbojieties.
Pareizā atbilde: B.
9. Rāmis ar strāvu magnētiskajā laukā griežas. Kura ierīce izmanto šo parādību?
A. Lāzera disks.
B. Ampermetrs.
B. Elektromagnēts.
Pareizā atbilde: B.
10. Kāpēc rāmis ar strāvu, kas novietots starp pastāvīgā magnēta poliem, griežas?
A. Rāmja un magnēta magnētisko lauku mijiedarbības dēļ.
B. Darbības dēļ elektriskais lauks magnētu rāmji.
B. Pateicoties magnēta magnētiskā lauka iedarbībai uz lādiņu spolē.
Pareizā atbilde: A.
Literatūra: Fizika. 8. klase: mācību grāmata vispārējās izglītības dokumentiem / A.V. Periškins. - Bustards, 2006. gads.
No 8. klases fizikas kursa jūs zināt, ka magnētisko lauku rada elektriskā strāva. Tas pastāv, piemēram, ap metāla vadītāju ar strāvu. Šajā gadījumā strāvu rada elektroni, kas pārvietojas virzienā pa vadītāju. Magnētiskais lauks rodas arī tad, kad strāva iet caur elektrolīta šķīdumu, kur lādiņu nesēji ir pozitīvi un negatīvi lādēti joni, kas virzās viens pret otru.
Tā kā elektriskā strāva ir lādētu daļiņu virzīta kustība, mēs varam teikt, ka magnētiskais lauks tiek izveidots, pārvietojot lādētas daļiņas, gan pozitīvas, gan negatīvas.
Atgādiniet, ka saskaņā ar Ampēra hipotēzi gredzena strāvas rodas vielas atomos un molekulās elektronu kustības rezultātā.
85. attēlā redzams, ka pastāvīgajos magnētos šīs elementārās gredzena strāvas ir orientētas vienādi. Tāpēc magnētiskajiem laukiem, kas veidojas ap katru šādu strāvu, ir vienādi virzieni. Šie lauki pastiprina viens otru, radot lauku magnētā un ap to.
Rīsi. 85. Ampēra hipotēzes ilustrācija
Magnētiskā lauka vizuālai attēlošanai tiek izmantotas magnētiskās līnijas (tās sauc arī par magnētiskā lauka līnijām) 1 . Atgādiniet, ka magnētiskās līnijas ir iedomātas līnijas, pa kurām atrastos mazas magnētiskās adatas, kas novietotas magnētiskajā laukā.
Magnētisko līniju var novilkt cauri jebkuram telpas punktam, kurā pastāv magnētiskais lauks.
86. attēlā redzams, ka magnētiskā līnija (gan taisna, gan izliekta) ir novilkta tā, lai jebkurā šīs līnijas punktā tās pieskares sakristu ar šajā punktā novietotās magnētiskās adatas asi.
Rīsi. 86. Jebkurā magnētiskās līnijas punktā tās pieskare sakrīt ar šajā punktā novietotās magnētiskās adatas asi.
Magnētiskās līnijas ir aizvērtas. Piemēram, taisna vadītāja magnētisko līniju attēls ar strāvu ir koncentrisks aplis, kas atrodas plaknē, kas ir perpendikulāra vadītājam.
86. attēlā redzams, ka magnētiskās līnijas virziens jebkurā punktā nosacīti tiek pieņemts kā virziens, kas norāda šajā punktā novietotās magnētiskās adatas ziemeļpolu.
Tajos telpas apgabalos, kur magnētiskais lauks ir spēcīgāks, magnētiskās līnijas tiek pievilktas viena otrai tuvāk, t.i., biezākas nekā tajās vietās, kur lauks ir vājāks. Piemēram, 87. attēlā redzamais lauks kreisajā pusē ir spēcīgāks nekā labajā.
Rīsi. 87. Magnētiskās līnijas atrodas tuvāk viena otrai tajās vietās, kur magnētiskais lauks ir spēcīgāks
Tādējādi pēc magnētisko līniju parauga var spriest ne tikai par magnētiskā lauka virzienu, bet arī lielumu (proti, kādos telpas punktos lauks iedarbojas uz magnētisko adatu ar lielāku spēku, un kuros - ar mazāk).
Aplūkosim pastāvīgā stieņa magnēta magnētiskā lauka līniju attēlu (88. att.). No 8. klases fizikas kursa jūs zināt, ka magnētiskās līnijas iziet no magnēta ziemeļpola un ieiet dienvidos. Magnēta iekšpusē tie ir vērsti no dienvidu pola uz ziemeļiem. Magnētiskajām līnijām nav ne sākuma, ne beigu: tās ir vai nu slēgtas, vai kā vidējā līnija attēlā, pārejiet no bezgalības uz bezgalību.
Rīsi. 88. Pastāvīgā stieņa magnēta magnētiskā lauka attēls
Rīsi. 89. Magnētiskā lauka magnētiskās līnijas, ko rada taisnstūrveida vadītājs ar strāvu
Ārpus magnēta magnētiskās līnijas ir blīvākās pie tā poliem. Tas nozīmē, ka lauks ir spēcīgākais pie poliem, un, attālinoties no poliem, tas vājinās. Jo tuvāk magnēta polam atrodas magnētiskā adata, jo lielāks spēka modulis uz to iedarbojas magnēta lauks. Tā kā magnētiskās līnijas ir izliektas, no punkta uz punktu mainās arī spēka virziens, ar kādu lauks iedarbojas uz adatu.
Tādējādi spēks, ar kādu lentes magnēta lauks iedarbojas uz šajā laukā ievietotu magnētisko adatu, dažādos lauka punktos var būt atšķirīgs gan absolūtā vērtībā, gan virzienā.
Šādu lauku sauc par nehomogēnu. Neviendabīga magnētiskā lauka līnijas ir izliektas, to blīvums atšķiras no punkta uz punktu.
Vēl viens nevienmērīga magnētiskā lauka piemērs ir lauks ap taisnvirziena strāvu nesošo vadītāju. 89. attēlā parādīts šāda vadītāja posms, kas atrodas perpendikulāri rasējuma plaknei. Aplis norāda vadītāja šķērsgriezumu. Punkts nozīmē, ka strāva tiek virzīta no aiz zīmējuma uz mums, it kā mēs redzam bultiņas galu, kas norāda strāvas virzienu (no mums aiz zīmējuma virzītā strāva ir norādīta ar krustiņu, it kā mēs redzam pa straumi vērstas bultas aste).
No šī attēla var redzēt, ka lauka magnētiskās līnijas, ko rada taisnstūrveida vadītājs ar strāvu, ir koncentriski apļi, kuru attālums palielinās līdz ar attālumu no vadītāja.
Noteiktā ierobežotā telpas apgabalā ir iespējams izveidot vienotu magnētisko lauku, t.i., lauku, kura jebkurā punktā iedarbības spēks uz magnētisko adatu ir vienāds pēc lieluma un virziena.
90. attēlā parādīts magnētiskais lauks, kas rodas solenoīda iekšpusē - cilindriska stieples spole ar strāvu. Lauku solenoīda iekšpusē var uzskatīt par viendabīgu, ja solenoīda garums ir daudz lielāks par tā diametru (ārpus solenoīda lauks ir neviendabīgs, tā magnētiskās līnijas ir aptuveni tādas pašas kā stieņa magnētam). Šis attēls parāda, ka vienmērīga magnētiskā lauka magnētiskās līnijas ir paralēlas viena otrai un atrodas ar vienādu blīvumu.
Rīsi. 90.Solenoīda magnētiskais lauks
Viendabīgs ir arī lauks pastāvīgā stieņa magnēta iekšpusē tā centrālajā daļā (sk. 88. att.).
Magnētiskā lauka attēlam tiek izmantota šāda metode. Ja vienmērīga magnētiskā lauka līnijas atrodas perpendikulāri zīmējuma plaknei un ir vērstas no mums aiz zīmējuma, tad tās attēlo ar krustiņiem (91. att., a), un, ja zīmējuma dēļ pret mums, tad ar punktiem (91. att., b). Tāpat kā straumes gadījumā, katrs krusts it kā ir no mums lidojošas bultas astes apspalvojums, un punkts ir pret mums lidojošas bultas gals (abos attēlos bultu virziens sakrīt ar magnētisko līniju virziens).
Rīsi. 91. Magnētiskā lauka līnijas, kas vērstas perpendikulāri rasējuma plaknei: a - no novērotāja; b - novērotājam
Jautājumi
- Kāds ir magnētiskā lauka avots?
- Kas rada pastāvīgā magnēta magnētisko lauku?
- Kas ir magnētiskās līnijas? Kas tiek pieņemts par viņu virzienu jebkurā tā punktā?
- Kā magnētiskās adatas atrodas magnētiskajā laukā, kura līnijas ir taisnas; izliekts?
- 0 ko var spriest pēc magnētiskā lauka līniju modeļa?
- Kāds magnētiskais lauks - viendabīgs vai nehomogēns - veidojas ap stieņa magnētu; ap taisnu vadītāju ar strāvu; solenoīda iekšpusē, kura garums ir daudz lielāks par tā diametru?
- Ko var teikt par spēka moduli un virzienu, kas iedarbojas uz magnētisko adatu dažādos nehomogēnā magnētiskā lauka punktos; vienmērīgs magnētiskais lauks?
- Kāda ir atšķirība starp magnētisko līniju izvietojumu nevienmērīgos un vienmērīgos magnētiskajos laukos?
31. vingrinājums
1 37. paragrāfā tiks sniegts šo līniju precīzāks nosaukums un definīcija.
Tēmas IZMANTOT kodifikatoru : magnētu mijiedarbība, vadītāja magnētiskais lauks ar strāvu.
Matērijas magnētiskās īpašības cilvēkiem ir zināmas jau ilgu laiku. Magnēti savu nosaukumu ieguvuši no senās pilsētas Magnēzijas: tās tuvumā bija plaši izplatīts minerāls (vēlāk saukts par magnētisko dzelzsrūdu vai magnetītu), kura gabali pievilka dzelzs priekšmetus.
Magnētu mijiedarbība
Katra magnēta divās pusēs atrodas Ziemeļpols un dienvidpols . Divus magnētus viens otru pievelk pretējie poli un atgrūž līdzīgi poli. Magnēti var iedarboties viens uz otru pat caur vakuumu! Tomēr tas viss atgādina elektrisko lādiņu mijiedarbību magnētu mijiedarbība nav elektriska. Par to liecina šādi eksperimentālie fakti.
Magnētiskais spēks vājinās, kad magnēts tiek uzkarsēts. Punktu lādiņu mijiedarbības stiprums nav atkarīgs no to temperatūras.
Magnētiskais spēks tiek vājināts, kratot magnētu. Nekas līdzīgs nenotiek ar elektriski uzlādētiem ķermeņiem.
Pozitīvi elektriskie lādiņi var atdalīt no negatīvajiem (piemēram, elektrificējot ķermeņus). Bet magnēta polus nav iespējams atdalīt: ja magnētu sagriež divās daļās, tad griešanas vietā parādās arī stabi, un magnēts sadalās divos magnētos ar pretējiem poliem galos (orientēti tieši vienādi). veidā kā sākotnējā magnēta stabi).
Tātad magnēti vienmēr bipolāri, tie pastāv tikai formā dipoli. Izolēti magnētiskie stabi (tā sauktie magnētiskie monopoli- elektriskā lādiņa analogi) dabā neeksistē (jebkurā gadījumā tie vēl nav eksperimentāli atklāti). Šī, iespējams, ir visiespaidīgākā asimetrija starp elektrību un magnētismu.
Tāpat kā elektriski uzlādēti ķermeņi, magnēti iedarbojas uz elektriskajiem lādiņiem. Tomēr magnēts iedarbojas tikai uz pārvietojas lādiņš; Ja lādiņš atrodas miera stāvoklī attiecībā pret magnētu, tad uz lādiņu nedarbojas nekāds magnētiskais spēks. Gluži pretēji, elektrificēts ķermenis iedarbojas uz jebkuru lādiņu neatkarīgi no tā, vai tas atrodas miera stāvoklī vai kustībā.
Saskaņā ar mūsdienu tuvās darbības teorijas koncepcijām magnētu mijiedarbība tiek veikta cauri magnētiskais lauks Proti, magnēts apkārtējā telpā rada magnētisko lauku, kas iedarbojas uz citu magnētu un izraisa redzamu šo magnētu pievilkšanos vai atgrūšanu.
Magnēta piemērs ir magnētiskā adata kompass. Ar magnētiskās adatas palīdzību var spriest par magnētiskā lauka klātbūtni noteiktā telpas reģionā, kā arī lauka virzienu.
Mūsu planēta Zeme ir milzīgs magnēts. Netālu no Zemes ģeogrāfiskā ziemeļpola atrodas dienvidu magnētiskais pols. Tāpēc kompasa adatas ziemeļu gals, pagriežoties uz Zemes dienvidu magnētisko polu, norāda uz ģeogrāfiskajiem ziemeļiem. Tādējādi patiesībā radās magnēta nosaukums "ziemeļpols".
Magnētiskā lauka līnijas
Elektrisko lauku, atceramies, pēta ar nelielu testa lādiņu palīdzību, pēc kuras var spriest par lauka lielumu un virzienu. Testa lādiņa analogs magnētiskā lauka gadījumā ir maza magnētiskā adata.
Piemēram, jūs varat iegūt ģeometrisku priekšstatu par magnētisko lauku, novietojot ļoti mazas kompasa adatas dažādos telpas punktos. Pieredze rāda, ka bultiņas sarindosies pa noteiktām līnijām – tā sauktajām magnētiskā lauka līnijas. Definēsim šo jēdzienu nākamo trīs rindkopu veidā.
1. Magnētiskā lauka līnijas jeb magnētiskās spēka līnijas ir kosmosā virzītas līnijas, kurām ir šāda īpašība: katrā šādas līnijas punktā novietota maza kompasa adata ir vērsta tangenciāli šai līnijai..
2. Magnētiskā lauka līnijas virziens ir kompasa adatu ziemeļu galu virziens, kas atrodas šīs līnijas punktos.
3. Jo biezākas ir līnijas, jo spēcīgāks ir magnētiskais lauks noteiktā telpas reģionā..
Kompasa adatu lomu var veiksmīgi pildīt dzelzs vīles: magnētiskajā laukā mazās vīles tiek magnetizētas un uzvedas tieši tāpat kā magnētiskās adatas.
Tātad, aplejot dzelzs vīles ap pastāvīgo magnētu, mēs redzēsim aptuveni šādu magnētiskā lauka līniju attēlu (1. att.).
Rīsi. 1. Pastāvīgā magnēta lauks
Magnēta ziemeļpols ir norādīts zilā krāsā un burts ; dienvidu pols - sarkanā krāsā un burts . Ņemiet vērā, ka lauka līnijas iziet no magnēta ziemeļpola un ieiet dienvidu polā, jo tieši uz magnēta dienvidu polu būs vērsts kompasa adatas ziemeļu gals.
Orsteda pieredze
Neraugoties uz to, ka elektriskās un magnētiskās parādības cilvēkiem ir zināmas kopš senatnes, ilgu laiku to savstarpējās attiecības nav novērotas. Vairākus gadsimtus elektrības un magnētisma pētījumi notika paralēli un neatkarīgi viens no otra.
Ievērojamais fakts, ka elektriskās un magnētiskās parādības faktiski ir saistītas viena ar otru, pirmo reizi tika atklāts 1820. gadā slavenajā Oersted eksperimentā.
Orsteda eksperimenta shēma parādīta att. 2 (attēls no rt.mipt.ru). Virs magnētiskās adatas (un - bultiņas ziemeļu un dienvidu pola) ir metāla vadītājs, kas savienots ar strāvas avotu. Ja aizver ķēdi, tad bultiņa pagriežas perpendikulāri vadītājam!
Šis vienkāršais eksperiments tieši norādīja uz saistību starp elektrību un magnētismu. Eksperimenti, kas sekoja Oersted pieredzei, stingri noteica šādu modeli: tiek ģenerēts magnētiskais lauks elektriskās strāvas un iedarbojas uz strāvām.
Rīsi. 2. Orsteda eksperiments
Vadītāja ar strāvu ģenerētā magnētiskā lauka līniju attēls ir atkarīgs no vadītāja formas.
Taisnas stieples magnētiskais lauks ar strāvu
Taisnas stieples, kas nes strāvu, magnētiskā lauka līnijas ir koncentriski apļi. Šo apļu centri atrodas uz stieples, un to plaknes ir perpendikulāras vadam (3. att.).
Rīsi. 3. Tiešā vada lauks ar strāvu
Pastāv divi alternatīvi noteikumi līdzstrāvas magnētiskā lauka līniju virziena noteikšanai.
stundu rokas noteikums. Lauka līnijas iet pretēji pulksteņrādītāja virzienam, skatoties tā, lai strāva plūst uz mums..
skrūvju noteikums(vai karkasa noteikums, vai korķviļķa noteikums- tas ir tuvāk kādam ;-)). Lauka līnijas iet tur, kur skrūve (ar parasto labās puses vītni) ir jāpagriež, lai pārvietotos pa vītni strāvas virzienā.
Izmantojiet sev piemērotāko noteikumu. Labāk ir pierast pie pulksteņrādītāja virziena noteikuma - jūs pats vēlāk redzēsit, ka tas ir universālāks un vieglāk lietojams (un pēc tam atcerieties to ar pateicību pirmajā gadā, kad studējat analītisko ģeometriju).
Uz att. 3, ir parādījies arī kaut kas jauns: tas ir vektors, ko sauc magnētiskā lauka indukcija, vai magnētiskā indukcija. Magnētiskās indukcijas vektors ir elektriskā lauka intensitātes vektora analogs: tas kalpo jaudas raksturlielums magnētiskais lauks, kas nosaka spēku, ar kādu magnētiskais lauks iedarbojas uz kustīgiem lādiņiem.
Par spēkiem magnētiskajā laukā runāsim vēlāk, bet pagaidām atzīmēsim tikai to, ka magnētiskā lauka lielumu un virzienu nosaka magnētiskās indukcijas vektors. Katrā telpas punktā vektors norāda tajā pašā virzienā, kurā atrodas kompasa adatas ziemeļu gals. dotais punkts, proti, pieskares lauka līnijai šīs līnijas virzienā. Magnētiskā indukcija tiek mērīta collās teslach(Tl).
Tāpat kā elektriskā lauka gadījumā, magnētiskā lauka indukcijai, superpozīcijas princips. Tas slēpjas faktā, ka magnētisko lauku indukcija, ko noteiktā punktā rada dažādas strāvas, tiek pievienota vektoriski un iegūts magnētiskās indukcijas vektors:.
Spoles magnētiskais lauks ar strāvu
Apskatīsim apļveida spoli, pa kuru cirkulē D.C.. Attēlā mēs neparādījām avotu, kas rada strāvu.
Mūsu pagrieziena lauka līniju attēlam būs aptuveni šāda forma (4. att.).
Rīsi. 4. Spoles lauks ar strāvu
Mums būs svarīgi, lai mēs spētu noteikt, kurā pustelpā (attiecībā pret spoles plakni) ir vērsts magnētiskais lauks. Atkal mums ir divi alternatīvi noteikumi.
stundu rokas noteikums. Lauka līnijas iet uz turieni, skatoties no vietas, kur šķiet, ka strāva cirkulē pretēji pulksteņrādītāja virzienam.
skrūvju noteikums. Lauka līnijas iet tur, kur skrūve (ar parastajiem labās puses vītnēm) pārvietotos, ja to pagrieztu strāvas virzienā.
Kā redzat, strāvas un lauka lomas ir apgrieztas - salīdzinot ar šo noteikumu formulējumiem līdzstrāvas gadījumā.
Spoles magnētiskais lauks ar strāvu
Spole izrādīsies, ja cieši, spoli uz spoli, uztiniet vadu pietiekami garā spirālē (5. att. - attēls no vietnes en.wikipedia.org). Spolē var būt vairāki desmiti, simti vai pat tūkstoši apgriezienu. Spoli sauc arī solenoīds.
Rīsi. 5. Spole (solenoīds)
Viena pagrieziena magnētiskais lauks, kā zināms, neizskatās īpaši vienkāršs. Lauki? atsevišķi spoles pagriezieni ir uzlikti viens otram, un šķiet, ka rezultātam vajadzētu būt ļoti mulsinošam attēlam. Tomēr tas tā nav: garās spoles laukam ir negaidīti vienkārša struktūra (6. att.).
Rīsi. 6. spoles lauks ar strāvu
Šajā attēlā strāva spolē iet pretēji pulksteņrādītāja virzienam, skatoties no kreisās puses (tas notiks, ja 5. attēlā spoles labais gals ir savienots ar strāvas avota “plusu”, bet kreisais gals "mīnuss"). Mēs redzam, ka spoles magnētiskajam laukam ir divas raksturīgas īpašības.
1. Spoles iekšpusē, prom no tās malām, atrodas magnētiskais lauks viendabīgs: katrā punktā magnētiskās indukcijas vektors ir vienāds pēc lieluma un virziena. Lauka līnijas ir paralēlas taisnas līnijas; tie noliecas tikai netālu no spoles malām, kad tie izdziest.
2. Ārpus spoles lauks ir tuvu nullei. Jo vairāk pagriezienu spolē, jo vājāks lauks ārpus tās.
Ņemiet vērā, ka bezgalīgi gara spole vispār neizstaro lauku: ārpus spoles nav magnētiskā lauka. Šādas spoles iekšpusē lauks ir vienmērīgs visur.
Vai tas tev neko neatgādina? Spole ir kondensatora "magnētiskais" līdzinieks. Jūs atceraties, ka kondensators sevī rada vienmērīgu elektrisko lauku, kura līnijas ir izliektas tikai pie plākšņu malām, un ārpus kondensatora lauks ir tuvu nullei; kondensators ar bezgalīgām plāksnēm vispār neatbrīvo lauku, un lauks ir vienmērīgs visur iekšā.
Un tagad - galvenais novērojums. Salīdziniet, lūdzu, magnētiskā lauka līniju attēlu ārpus spoles (6. att.) ar magnēta lauka līnijām attēlā. viens . Tas ir viens un tas pats, vai ne? Un tagad mēs nonākam pie jautājuma, kas jums, iespējams, bija jau sen: ja magnētiskais lauks tiek ģenerēts ar straumēm un iedarbojas uz strāvām, tad kāds ir iemesls magnētiskā lauka parādīšanās pie pastāvīgā magnēta? Galu galā šis magnēts, šķiet, nav vadītājs ar strāvu!
Ampēra hipotēze. Elementārās strāvas
Sākumā tika uzskatīts, ka magnētu mijiedarbība ir saistīta ar īpašiem magnētiskiem lādiņiem, kas koncentrēti pie poliem. Bet, atšķirībā no elektrības, neviens nevarēja izolēt magnētisko lādiņu; galu galā, kā jau teicām, nebija iespējams atsevišķi iegūt magnēta ziemeļu un dienvidu polu - stabi vienmēr atrodas magnētā pa pāriem.
Šaubas par magnētiskajiem lādiņiem pastiprināja Orsteda pieredze, kad izrādījās, ka magnētisko lauku ģenerē elektriskā strāva. Turklāt izrādījās, ka jebkuram magnētam ir iespējams izvēlēties vadītāju ar atbilstošas konfigurācijas strāvu, lai šī vadītāja lauks sakristu ar magnēta lauku.
Ampere izvirzīja drosmīgu hipotēzi. Nav magnētisko lādiņu. Magnēta darbība ir izskaidrojama ar slēgtām elektriskām strāvām tā iekšpusē..
Kas ir šīs strāvas? Šīs elementāras strāvas cirkulēt atomos un molekulās; tie ir saistīti ar elektronu kustību atomu orbītās. Jebkura ķermeņa magnētisko lauku veido šo elementāro strāvu magnētiskie lauki.
Elementārās strāvas var atrasties nejauši viena pret otru. Tad to lauki atceļ viens otru, un ķermenis neuzrāda magnētiskās īpašības.
Bet, ja elementārās strāvas ir koordinētas, tad to lauki, summējot, pastiprina viens otru. Ķermenis kļūst par magnētu (7. att.; magnētiskais lauks būs vērsts pret mums; magnēta ziemeļpols arī būs vērsts pret mums).
Rīsi. 7. Elementāro magnētu strāvas
Ampera hipotēze par elementārajām strāvām precizēja magnētu īpašības.Magnētu karsējot un kratot, tiek iznīcināts tā elementāro strāvu izvietojums, un magnētiskās īpašības vājinās. Magnētu polu nedalāmība kļuva acīmredzama: vietā, kur tika sagriezts magnēts, mēs iegūstam tās pašas elementārās strāvas galos. Ķermeņa spēja magnetizēties magnētiskajā laukā ir izskaidrojama ar elementāru strāvu koordinētu izlīdzināšanu, kas pareizi “griežas” (par apļveida strāvas griešanos magnētiskajā laukā lasiet nākamajā lapā).
Ampēra hipotēze izrādījās pareiza – tā parādīja tālākai attīstībai fizika. Elementāro strāvu jēdziens ir kļuvis par neatņemamu atoma teorijas sastāvdaļu, kas izstrādāta jau divdesmitajā gadsimtā - gandrīz simts gadus pēc Ampēra spožā minējuma.