Na obrázku sú znázornené siločiary magnetického poľa. Prezentácia - test z fyziky „Elektromagnetické pole. Témy kodifikátora USE: interakcia magnetov, magnetické pole vodiča s prúdom
Použitie testov v triede umožňuje realizovať skutočnú individualizáciu a diferenciáciu učenia; urobiť včas nápravná práca vo vyučovacom procese; spoľahlivo vyhodnocovať a riadiť kvalitu vzdelávania. Navrhované testy na tému „Magnetické pole“ obsahujú každý po 10 úloh.
Test č. 1
1. Magnet vytvára okolo seba magnetické pole. Kde sa pôsobenie tohto poľa prejaví najsilnejšie?
A. V blízkosti pólov magnetu.
B. V strede magnetu.
B. Akcia magnetické pole sa prejavuje rovnomerne v každom bode magnetu.
Správna odpoveď: A.
2. Je možné použiť kompas na Mesiaci na navigáciu v teréne?
A. Nemôžeš.
B. Môžete.
B. Dá sa to, ale len na rovinách.
Správna odpoveď: A.
3. Za akých podmienok sa okolo vodiča objaví magnetické pole?
A. Keď sa vo vodiči vyskytne elektrický prúd.
B. Keď je vodič zložený na polovicu.
B. Keď je vodič zahriaty.
Správna odpoveď: A.
A. Hore.
B. Dole.
B. Správne.
G. Vľavo.
Správna odpoveď: B.
5. Uveďte základnú vlastnosť magnetického poľa?
A. Jeho siločiary majú vždy svoje zdroje: začínajú v kladné náboje a končí v zápore.
B. Magnetické pole nemá žiadne zdroje. V prírode neexistujú žiadne magnetické náboje.
Q. Jeho siločiary majú vždy svoje zdroje: začínajú na záporných nábojoch a končia na kladných.
Správna odpoveď: B.
6.Vyberte obrázok zobrazujúci magnetické pole.
Správna odpoveď: obr.2
7. Prúd preteká drôteným krúžkom. Uveďte smer vektora magnetickej indukcie.
Dole.
B. Hore.
B. Správne.
Správna odpoveď: B.
8. Ako sa správajú cievky jadra zobrazené na obrázku.
A. Neinteragujte.
B. Otočte sa.
B. Odtlačte.
Správna odpoveď: A.
9. Železné jadro bolo odstránené z aktuálnej cievky. Ako sa zmení obraz magnetickej indukcie?
A. Hustota magnetických čiar sa mnohonásobne zvýši.
B. Hustota magnetických čiar sa mnohonásobne zníži.
B. Vzor magnetických čiar sa nezmení.
Správna odpoveď: B.
10. Akým spôsobom možno meniť póly magnetickej cievky s prúdom?
A. Vložte jadro do cievky.
B. Zmeňte smer prúdu v cievke.
B. Vypnite zdroj napájania.
D. Zvýšte prúd.
Správna odpoveď: B.
Test č. 2
1. Na Islande a vo Francúzsku sa námorný kompas začal používať v 12. a 13. storočí. Do stredu dreveného kríža bola upevnená magnetická tyč, potom bola táto konštrukcia umiestnená do vody a otáčajúci sa kríž bol inštalovaný v smere sever-juh. Ktorý pól magnetickej tyče sa otočí k severnému magnetickému pólu Zeme?
A. Severný.
B. Southern.
Správna odpoveď: B.
2. Akú látku magnet vôbec nepriťahuje?
A. Železo.
B. Nikel.
B. Sklo.
Správna odpoveď: B.
3. Vo vnútri obkladu steny je položený izolovaný drôt. Ako nájsť umiestnenie drôtu bez narušenia obloženia steny?
A. Prineste magnetickú ihlu na stenu. Vodič s prúdom a šípkou budú vzájomne pôsobiť.
B. Osvetlite steny. Zosilnenie svetla bude indikovať umiestnenie drôtu.
B. Umiestnenie drôtu nie je možné určiť bez porušenia obloženia steny.
Správna odpoveď: A.
4. Obrázok ukazuje umiestnenie magnetickej strelky. Ako smeruje vektor magnetickej indukcie v bode A?
Dole.
B. Hore.
B. Správne.
G. Vľavo.
Správna odpoveď: A.
5. Aká je vlastnosť magnetických indukčných čiar?
A. Čiary magnetickej indukcie začínajú na kladných nábojoch a končia na záporných nábojoch.
B. Čiary nemajú začiatok ani koniec. Vždy sú zatvorené.
Správna odpoveď: B.
6. Vodič s prúdom je kolmý na rovinu. Ktorý obrázok zobrazuje správne čiary magnetickej indukcie?
Obr.1 Obr.2 Obr.3 Obr.4
Správna odpoveď: Obr. 4.
7. Prúd preteká drôteným krúžkom. Uveďte smer prúdu, ak vektor magnetickej indukcie smeruje nahor.
A. Proti smeru hodinových ručičiek.
B. V smere hodinových ručičiek.
Správna odpoveď: A.
8. Určite charakter interakcie cievok znázornených na obrázku.
A. Sú priťahovaní.
B. Odtlačte.
B. Neinteragujte.
Správna odpoveď: B.
9. Rám s prúdom v magnetickom poli sa otáča. Aké zariadenie využíva tento jav?
A. Laserový disk.
B. Ampérmeter.
B. Elektromagnet.
Správna odpoveď: B.
10. Prečo sa rám s prúdom umiestnený medzi pólmi permanentného magnetu otáča?
A. V dôsledku interakcie magnetických polí rámu a magnetu.
B. Kvôli akcii elektrické pole rámy magnetov.
B. Pôsobením magnetického poľa magnetu na náboj v cievke.
Správna odpoveď: A.
Literatúra: fyzika. 8. ročník: učebnica všeobecnovzdelávacích dokumentov / A.V. Peryshkin. - Drop, 2006.
Z fyzikálneho kurzu 8. ročníka viete, že magnetické pole vzniká elektrickým prúdom. Existuje napríklad okolo kovového vodiča s prúdom. V tomto prípade je prúd vytvorený pohybom elektrónov v smere pozdĺž vodiča. Magnetické pole vzniká aj pri prechode prúdu cez roztok elektrolytu, kde nosičmi náboja sú kladne a záporne nabité ióny pohybujúce sa k sebe.
Keďže elektrický prúd je usmernený pohyb nabitých častíc, môžeme povedať, že magnetické pole je vytvárané pohybom nabitých častíc, pozitívnych aj negatívnych.
Pripomeňme, že podľa Ampérovej hypotézy vznikajú kruhové prúdy v atómoch a molekulách hmoty v dôsledku pohybu elektrónov.
Obrázok 85 ukazuje, že v permanentných magnetoch sú tieto elementárne prstencové prúdy orientované rovnakým spôsobom. Preto magnetické polia vytvorené okolo každého takéhoto prúdu majú rovnaký smer. Tieto polia sa navzájom posilňujú a vytvárajú pole v magnete a okolo neho.
Ryža. 85. Ilustrácia Ampérovej hypotézy
Na vizuálne znázornenie magnetického poľa sa používajú magnetické čiary (nazývajú sa aj magnetické siločiary) 1 . Pripomeňme si, že magnetické čiary sú imaginárne čiary, pozdĺž ktorých by boli umiestnené malé magnetické ihly umiestnené v magnetickom poli.
Magnetická čiara môže byť vedená cez akýkoľvek bod v priestore, kde existuje magnetické pole.
Obrázok 86 ukazuje, že magnetická čiara (priamočiara aj krivočiara) je nakreslená tak, že v ktoromkoľvek bode tejto čiary sa jej dotyčnica zhoduje s osou magnetickej strelky umiestnenej v tomto bode.
Ryža. 86. V ktoromkoľvek bode magnetickej priamky sa dotyčnica k nej zhoduje s osou magnetickej strelky umiestnenej v tomto bode
Magnetické čiary sú uzavreté. Napríklad obraz magnetických čiar priameho vodiča s prúdom je sústredný kruh ležiaci v rovine kolmej na vodič.
Obrázok 86 ukazuje, že smer magnetickej čiary v ktoromkoľvek bode je podmienene braný ako smer, ktorý označuje severný pól magnetickej ihly umiestnenej v tomto bode.
V tých oblastiach vesmíru, kde je magnetické pole silnejšie, sa magnetické čiary približujú k sebe, t.j. sú hrubšie ako v miestach, kde je pole slabšie. Napríklad pole zobrazené na obrázku 87 je silnejšie vľavo ako vpravo.
Ryža. 87. Magnetické čiary sú bližšie k sebe v tých miestach, kde je magnetické pole silnejšie
Podľa vzoru magnetických čiar sa teda dá posúdiť nielen smer, ale aj veľkosť magnetického poľa (tj v ktorých bodoch v priestore pole pôsobí na magnetickú ihlu väčšou silou a v ktorých - s menej).
Zoberme si obrázok magnetických siločiar permanentného tyčového magnetu (obr. 88). Z kurzu fyziky v 8. ročníku viete, že magnetické čiary vychádzajú zo severného pólu magnetu a vstupujú do južného. Vo vnútri magnetu sú nasmerované z južného pólu na sever. Magnetické čiary nemajú začiatok ani koniec: sú buď uzavreté, alebo ako stredná čiara na obrázku prejdite z nekonečna do nekonečna.
Ryža. 88. Obrázok magnetického poľa permanentného tyčového magnetu
Ryža. 89. Magnetické čiary magnetického poľa vytvoreného priamočiarym vodičom s prúdom
Mimo magnetu sú magnetické čiary najhustejšie na jeho póloch. To znamená, že pole je najsilnejšie v blízkosti pólov a keď sa vzďaľujete od pólov, slabne. Čím bližšie k pólu magnetu je magnetická ihla, tým väčší modul sily na ňu pole magnetu pôsobí. Keďže magnetické čiary sú zakrivené, mení sa z bodu na bod aj smer sily, ktorou pole pôsobí na ihlu.
Sila, ktorou pole pásového magnetu pôsobí na magnetickú ihlu umiestnenú v tomto poli, teda môže byť v rôznych bodoch poľa rôzna ako v absolútnej hodnote, tak aj v smere.
Takéto pole sa nazýva nehomogénne. Čiary nehomogénneho magnetického poľa sú zakrivené, ich hustota sa bod od bodu mení.
Ďalším príkladom nerovnomerného magnetického poľa je pole okolo priamočiareho vodiča s prúdom. Obrázok 89 zobrazuje rez takým vodičom, ktorý je umiestnený kolmo na rovinu výkresu. Kruh označuje prierez vodiča. Bodka znamená, že prúd smeruje spoza kresby k nám, ako keby sme videli špičku šípky označujúcej smer prúdu (prúd smerujúci od nás za kresbu je označený krížikom, ako keby sme videli chvost šípky smerujúcej pozdĺž prúdu).
Z tohto obrázku je vidieť, že magnetické čiary poľa vytvoreného priamočiarym vodičom s prúdom sú sústredné kružnice, ktorých vzdialenosť sa zväčšuje so vzdialenosťou od vodiča.
V určitej ohraničenej oblasti priestoru je možné vytvoriť rovnomerné magnetické pole, t.j. pole, ktorého sila pôsobenia na magnetickú strelku má rovnakú veľkosť a smer.
Obrázok 90 ukazuje magnetické pole, ktoré sa vyskytuje vo vnútri solenoidu - valcovej drôtovej cievky s prúdom. Pole vo vnútri solenoidu možno považovať za homogénne, ak je dĺžka solenoidu oveľa väčšia ako jeho priemer (mimo solenoidu je pole nehomogénne, jeho magnetické čiary sú približne rovnaké ako magnetické čiary tyčového magnetu). Tento obrázok ukazuje, že magnetické čiary rovnomerného magnetického poľa sú navzájom rovnobežné a sú umiestnené s rovnakou hustotou.
Ryža. 90. Magnetické pole solenoidu
Pole vo vnútri permanentného tyčového magnetu v jeho strednej časti je tiež homogénne (pozri obr. 88).
Na zobrazenie magnetického poľa sa používa nasledujúca metóda. Ak sú čiary rovnomerného magnetického poľa umiestnené kolmo na rovinu výkresu a smerujú od nás za výkres, potom sú znázornené krížikmi (obr. 91, a), a ak kvôli výkresu smerom k nám, potom s bodkami (obr. 91, b). Rovnako ako v prípade prúdu, každý kríž je akoby chvostovým operením šípu letiaceho od nás a hrotom je hrot šípu letiaceho k nám (na oboch obrázkoch sa smer šípov zhoduje s smer magnetických čiar).
Ryža. 91. Magnetické siločiary smerujúce kolmo na rovinu kresby: a - od pozorovateľa; b - pozorovateľovi
Otázky
- Čo je zdrojom magnetického poľa?
- Čo vytvára magnetické pole permanentného magnetu?
- Čo sú magnetické čiary? Čo sa berie ako ich smer v ktoromkoľvek bode v ňom?
- Ako sú magnetické ihly v magnetickom poli, ktorého čiary sú priamočiare; krivočiary?
- 0 čo možno posúdiť podľa vzoru magnetických siločiar?
- Aké magnetické pole - homogénne alebo nehomogénne - sa vytvára okolo tyčového magnetu; okolo priameho vodiča s prúdom; vnútri solenoidu, ktorého dĺžka je oveľa väčšia ako jeho priemer?
- Čo možno povedať o module a smere sily pôsobiacej na magnetickú ihlu v rôznych bodoch nehomogénneho magnetického poľa; rovnomerné magnetické pole?
- Aký je rozdiel medzi umiestnením magnetických čiar v nerovnomerných a jednotných magnetických poliach?
Cvičenie 31
1 V § 37 bude uvedený presnejší názov a definícia týchto riadkov.
Témy USE kodifikátor : interakcia magnetov, magnetické pole vodiča s prúdom.
Magnetické vlastnosti hmoty sú ľuďom známe už dlho. Magnety dostali svoje meno podľa starovekého mesta Magnesia: v jeho blízkosti bol rozšírený minerál (neskôr nazývaný magnetická železná ruda alebo magnetit), ktorého kúsky priťahovali železné predmety.
Interakcia magnetov
Na dvoch stranách každého magnetu sú umiestnené severný pól a Južný pól . Dva magnety sú k sebe priťahované opačnými pólmi a odpudzujú sa podobnými pólmi. Magnety môžu na seba pôsobiť aj cez vákuum! To všetko však pripomína interakciu elektrických nábojov interakcia magnetov nie je elektrická. Dokazujú to nasledujúce experimentálne fakty.
Magnetická sila zoslabne, keď sa magnet zahreje. Sila interakcie bodových nábojov nezávisí od ich teploty.
Magnetická sila sa zoslabuje trasením magnetu. S elektricky nabitými telesami sa nič podobné nedeje.
Pozitívny elektrické náboje možno oddeliť od negatívnych (napríklad pri elektrizovaní telies). Nie je však možné oddeliť póly magnetu: ak magnet rozrežete na dve časti, potom sa v mieste rezu objavia aj póly a magnet sa rozpadne na dva magnety s opačnými pólmi na koncoch (orientované presne rovnakým spôsobom ako póly pôvodného magnetu).
Takže magnety vždy bipolárne, existujú len vo forme dipóly. Izolované magnetické póly (tzv magnetické monopóly- analógy elektrického náboja) v prírode neexistujú (v žiadnom prípade neboli experimentálne zistené). Toto je možno najpôsobivejšia asymetria medzi elektrinou a magnetizmom.
Podobne ako elektricky nabité telesá, aj magnety pôsobia na elektrické náboje. Magnet však pôsobí iba na sťahovanie poplatok; Ak je náboj vo vzťahu k magnetu v pokoji, potom na náboj nepôsobí žiadna magnetická sila. Naopak, elektrifikované teleso pôsobí na akýkoľvek náboj, bez ohľadu na to, či je v pokoji alebo v pohybe.
Podľa moderných koncepcií teórie pôsobenia krátkeho dosahu sa interakcia magnetov uskutočňuje prostredníctvom magnetické pole Magnet totiž vytvára v okolitom priestore magnetické pole, ktoré pôsobí na iný magnet a spôsobuje viditeľné priťahovanie alebo odpudzovanie týchto magnetov.
Príkladom magnetu je magnetická ihla kompas. Pomocou magnetickej ihly je možné posúdiť prítomnosť magnetického poľa v danej oblasti priestoru, ako aj smer poľa.
Naša planéta Zem je obrovský magnet. Neďaleko geografického severného pólu Zeme je južný magnetický pól. Preto severný koniec strelky kompasu, otáčajúci sa k južnému magnetickému pólu Zeme, ukazuje na geografický sever. Preto v skutočnosti vznikol názov "severný pól" magnetu.
Magnetické siločiary
Pripomíname, že elektrické pole sa skúma pomocou malých testovacích nábojov pôsobením, na základe ktorého je možné posúdiť veľkosť a smer poľa. Analógom testovacieho náboja v prípade magnetického poľa je malá magnetická ihla.
Napríklad môžete získať nejakú geometrickú predstavu o magnetickom poli umiestnením veľmi malých ihiel kompasu na rôzne body v priestore. Prax ukazuje, že šípky sa zoradia pozdĺž určitých línií – tzv magnetické siločiary. Definujme tento pojem vo forme nasledujúcich troch odsekov.
1. Magnetické siločiary alebo magnetické siločiary sú nasmerované čiary v priestore, ktoré majú nasledujúcu vlastnosť: malá strelka kompasu umiestnená v každom bode takejto čiary je orientovaná tangenciálne k tejto čiare.
2. Smer čiary magnetického poľa je smer severných koncov ihiel kompasu umiestnených v bodoch tejto čiary.
3. Čím sú čiary hrubšie, tým silnejšie je magnetické pole v danej oblasti priestoru..
Úlohu ihiel kompasu môžu úspešne vykonávať železné piliny: v magnetickom poli sú malé piliny zmagnetizované a správajú sa presne ako magnetické strelky.
Takže po nasypaní železných pilín okolo permanentného magnetu uvidíme približne nasledujúci obrázok magnetických siločiar (obr. 1).
Ryža. 1. Permanentné magnetické pole
Severný pól magnetu je označený modrou farbou a písmenom ; južný pól - v červenej farbe a písmeno . Všimnite si, že siločiary vychádzajú zo severného pólu magnetu a vstupujú do južného pólu, pretože severný koniec strelky kompasu ukazuje na južný pól magnetu.
Oerstedova skúsenosť
Napriek tomu, že elektrické a magnetické javy ľudia poznali už od staroveku, dlho medzi nimi nebol pozorovaný žiadny vzťah. Niekoľko storočí prebiehal výskum elektriny a magnetizmu paralelne a nezávisle od seba.
Pozoruhodný fakt, že elektrické a magnetické javy spolu skutočne súvisia, bol prvýkrát objavený v roku 1820 v slávnom experimente Oersteda.
Schéma Oerstedovho experimentu je znázornená na obr. 2 (obrázok z rt.mipt.ru). Nad magnetickou ihlou (a - severným a južným pólom šípky) je kovový vodič pripojený k zdroju prúdu. Ak obvod uzavriete, šípka sa otočí kolmo na vodič!
Tento jednoduchý experiment poukázal priamo na vzťah medzi elektrinou a magnetizmom. Experimenty, ktoré nasledovali po skúsenostiach Oersteda, pevne stanovili nasledujúci vzorec: vzniká magnetické pole elektrické prúdy a pôsobí na prúdy.
Ryža. 2. Oerstedov experiment
Obraz čiar magnetického poľa generovaného vodičom s prúdom závisí od tvaru vodiča.
Magnetické pole priameho drôtu s prúdom
Magnetické siločiary priameho drôtu nesúceho prúd sú sústredné kruhy. Stredy týchto kružníc ležia na drôte a ich roviny sú kolmé na drôt (obr. 3).
Ryža. 3. Pole priameho vodiča s prúdom
Na určenie smeru siločiar magnetického poľa jednosmerného prúdu existujú dve alternatívne pravidlá.
pravidlo hodinovej ručičky. Siločiary idú pri pohľade proti smeru hodinových ručičiek, takže prúd prúdi smerom k nám..
skrutkové pravidlo(alebo gimlet pravidlo, alebo pravidlo vývrtky- niekomu je to bližšie ;-)). Siločiary idú tam, kde sa skrutka (s konvenčným pravým závitom) musí otáčať, aby sa pohybovala pozdĺž závitu v smere prúdu.
Použite pravidlo, ktoré vám najviac vyhovuje. Je lepšie si zvyknúť na pravidlo v smere hodinových ručičiek - neskôr sami uvidíte, že je univerzálnejšie a ľahšie sa používa (a potom si to s vďakou zapamätajte v prvom ročníku, keď študujete analytickú geometriu).
Na obr. 3 sa objavila aj novinka: ide o vektor, ktorý sa nazýva indukcia magnetického poľa, alebo magnetická indukcia. Vektor magnetickej indukcie je analógom vektora intenzity elektrického poľa: slúži výkonová charakteristika magnetické pole, určujúce silu, ktorou magnetické pole pôsobí na pohybujúce sa náboje.
O silách v magnetickom poli si povieme neskôr, ale zatiaľ si všimneme len to, že veľkosť a smer magnetického poľa určuje vektor magnetickej indukcie. V každom bode v priestore vektor ukazuje rovnakým smerom ako severný koniec strelky kompasu daný bod, a to dotyčnica k siločiare v smere tejto čiary. Magnetická indukcia sa meria v teslach(Tl).
Rovnako ako v prípade elektrického poľa, pre indukciu magnetického poľa, princíp superpozície. Spočíva v tom, že indukcia magnetických polí vytvorených v danom bode rôznymi prúdmi sa vektorovo sčítajú a dávajú výsledný vektor magnetickej indukcie:.
Magnetické pole cievky s prúdom
Zoberme si kruhovú cievku, pozdĺž ktorej cirkuluje D.C.. Na obrázku neukazujeme zdroj, ktorý vytvára prúd.
Obrázok čiar poľa nášho ťahu bude mať približne nasledovnú podobu (obr. 4).
Ryža. 4. Pole cievky s prúdom
Pre nás bude dôležité, aby sme vedeli určiť, do ktorého polpriestoru (vzhľadom na rovinu cievky) je magnetické pole nasmerované. Opäť máme dve alternatívne pravidlá.
pravidlo hodinovej ručičky. Siločiary tam idú a pozerajú sa z miesta, kde sa zdá, že prúd cirkuluje proti smeru hodinových ručičiek.
skrutkové pravidlo. Siločiary idú tam, kde by sa skrutka (s konvenčným pravostranným závitom) pohybovala, ak by sa otáčala v smere prúdu.
Ako vidíte, roly prúdu a poľa sú obrátené - v porovnaní s formuláciami týchto pravidiel pre prípad jednosmerného prúdu.
Magnetické pole cievky s prúdom
Cievka ukáže sa, ak tesne, cievka na cievku, navinie drôt do dostatočne dlhej špirály (obr. 5 - obrázok zo stránky en.wikipedia.org). Cievka môže mať niekoľko desiatok, stoviek alebo dokonca tisíc otáčok. Cievka sa tiež nazýva solenoid.
Ryža. 5. Cievka (solenoid)
Magnetické pole jednej otáčky, ako vieme, nevyzerá veľmi jednoducho. Polia? jednotlivé závity cievky sú na seba navrstvené a zdalo by sa, že výsledkom by mal byť veľmi mätúci obraz. Nie je to však tak: pole dlhej cievky má nečakane jednoduchú štruktúru (obr. 6).
Ryža. 6. cievkové pole s prúdom
Na tomto obrázku ide prúd v cievke proti smeru hodinových ručičiek pri pohľade zľava (to sa stane, ak na obr. 5 je pravý koniec cievky pripojený k „plusu“ zdroja prúdu a ľavý koniec k „mínus“). Vidíme, že magnetické pole cievky má dve charakteristické vlastnosti.
1. Vo vnútri cievky, ďaleko od jej okrajov, je magnetické pole homogénne: v každom bode má vektor magnetickej indukcie rovnakú veľkosť a smer. Siločiary sú rovnobežné priame čiary; ohýbajú sa len v blízkosti okrajov cievky, keď zhasnú.
2. Mimo cievky je pole blízke nule. Čím viac závitov v cievke, tým slabšie pole mimo nej.
Všimnite si, že nekonečne dlhá cievka vôbec nevyžaruje pole: mimo cievky nie je žiadne magnetické pole. Vo vnútri takejto cievky je pole všade jednotné.
Nič vám to nepripomína? Cievka je "magnetický" náprotivok kondenzátora. Pamätáte si, že kondenzátor vo svojom vnútri vytvára rovnomerné elektrické pole, ktorého čiary sú zakrivené iba v blízkosti okrajov dosiek a mimo kondenzátora je pole blízke nule; kondenzátor s nekonečnými doskami pole vôbec neuvoľňuje a pole je v ňom všade rovnomerné.
A teraz - hlavné pozorovanie. Porovnajte, prosím, obrázok magnetických siločiar mimo cievky (obr. 6) so siločiarami magnetu na obr. jeden . Je to to isté, nie? A teraz sa dostávame k otázke, ktorú ste pravdepodobne mali už dávno: ak je magnetické pole generované prúdmi a pôsobí na prúdy, aký je dôvod vzniku magnetického poľa v blízkosti permanentného magnetu? Koniec koncov, tento magnet sa nezdá byť vodičom s prúdom!
Amperova hypotéza. Elementárne prúdy
Spočiatku sa predpokladalo, že interakcia magnetov bola spôsobená špeciálnymi magnetickými nábojmi sústredenými na póloch. Ale na rozdiel od elektriny nikto nedokázal izolovať magnetický náboj; napokon, ako sme už povedali, nebolo možné získať oddelene severný a južný pól magnetu - póly sú v magnete vždy prítomné v pároch.
Pochybnosti o magnetických nábojoch prehĺbila skúsenosť Oersteda, keď sa ukázalo, že magnetické pole je generované elektrickým prúdom. Navyše sa ukázalo, že pre každý magnet je možné zvoliť vodič s prúdom vhodnej konfigurácie tak, že pole tohto vodiča sa zhoduje s poľom magnetu.
Ampere predložil odvážnu hypotézu. Neexistujú žiadne magnetické náboje. Pôsobenie magnetu sa vysvetľuje uzavretými elektrickými prúdmi vo vnútri..
Aké sú tieto prúdy? Títo elementárne prúdy cirkulovať v atómoch a molekulách; sú spojené s pohybom elektrónov po atómových dráhach. Magnetické pole akéhokoľvek telesa je tvorené magnetickými poľami týchto elementárnych prúdov.
Elementárne prúdy môžu byť navzájom náhodne umiestnené. Potom sa ich polia navzájom rušia a teleso nevykazuje magnetické vlastnosti.
Ale ak sú elementárne prúdy koordinované, potom sa ich polia, ktoré sa sčítajú, navzájom posilňujú. Teleso sa stáva magnetom (obr. 7; magnetické pole bude smerovať k nám; severný pól magnetu bude smerovať k nám).
Ryža. 7. Prúdy elementárnych magnetov
Ampérova hypotéza o elementárnych prúdoch objasnila vlastnosti magnetov.Zahrievanie a trasenie magnetu ničí usporiadanie jeho elementárnych prúdov a magnetické vlastnosti sa oslabujú. Neoddeliteľnosť magnetických pólov sa stala zrejmou: v mieste, kde bol magnet odrezaný, dostaneme na koncoch rovnaké elementárne prúdy. Schopnosť telesa zmagnetizovať sa v magnetickom poli sa vysvetľuje koordinovaným usporiadaním elementárnych prúdov, ktoré sa správne „otočia“ (o rotácii kruhového prúdu v magnetickom poli si prečítajte na nasledujúcom hárku).
Ampérova hypotéza sa ukázala ako správna – ukázala ďalší vývoj fyzika. Koncept elementárnych prúdov sa stal integrálnou súčasťou teórie atómu, ktorá sa rozvinula už v dvadsiatom storočí - takmer sto rokov po Ampérovom brilantnom dohade.