Магнітне поле постояннoго електричного струму. Картини магнітних полів Магнітне поле котушки зі струмом

Теми кодификатора ЄДІ: Взаємодія магнітів, магнітне поле провідника зі струмом.

Магнітні властивості речовини відомі людям давно. Магніти отримали свою назву від античного міста Магнесія: в його околицях був поширений мінерал (названий згодом магнітним залізняком або магнетитом), шматки якого притягували залізні предмети.

взаємодія магнітів

На двох сторонах кожного магніту розташовані північний полюс і південний полюс. Два магніту притягуються один до одного різнойменними полюсами і відштовхуються однойменними. Магніти можуть діяти один на одного навіть крізь вакуум! Все це нагадує взаємодію електричних зарядів, однак взаємодія магнітів не є електричним. Про це свідчать наступні досліди.

Магнітна сила слабшає при нагріванні магніту. Сила ж взаємодії точкових зарядів не залежить від їх температури.

Магнітна сила слабшає, якщо трясти магніт. Нічого подібного з електрично зарядженими тілами не відбувається.

Позитивні електричні заряди можна відокремити від негативних (наприклад, при електризації тіл). А ось розділити полюса магніту не виходить: якщо розрізати магніт на дві частини, то в місці розрізу також виникають полюса, і магніт розпадається на два магніти з різнойменними полюсами на кінцях (орієнтованих точно так же, як і полюса вихідного магніту).

Таким чином, магніти завжди двополюсні, вони існують тільки у вигляді диполів. Ізольованих магнітних полюсів (так званих магнітних монополів - аналогів електричного заряду) в при роді не існує (у всякому разі, експериментально вони поки не виявлені). Це, мабуть, найбільш вражаюча асиметрія між електрикою і магнетизмом.

Як і електрично заряджені тіла, магніти діють на електричні заряди. Однак магніт діє тільки на рухомий заряд; якщо заряд покоїться щодо магніту, то дії магнітної сили на заряд не спостерігається. Навпаки, наелектризоване тіло діє на будь-який заряд, незалежно від того, покоїться він або рухається.

За сучасними уявленнями теорії близкодействия, взаємодія магнітів здійснюється за допомогою магнітного поля.А саме, магніт створює в навколишньому просторі магнітне поле, яке діє на інший магніт і викликає видиме тяжіння або відштовхування цих магнітів.

Прикладом магніту служить магнітна стрілка компаса. За допомогою магнітної стрілки можна судити про наявність магнітного поля в даній області простору, а також про направлення поля.

Наша планета Земля є гігантським магнітом. Неподалік від північного географічного полюса Землі розташований південний магнітний полюс. Тому північний кінець стрілки компаса, повертаючись до південного магнітного полюса Землі, вказує на географічний північ. Звідси, власне, і виникла назва «північний полюс» магніту.

Лінії магнітного поля

Електричне поле, нагадаємо, досліджується за допомогою маленьких пробних зарядів, за дією на які можна судити про величину і напрямку поля. Аналогом пробного заряду в разі магнітного поля є маленька магнітна стрілка.

Наприклад, можна отримати деяке геометричне уявлення про магнітне поле, якщо розмістити в різних точках простору дуже маленькі стрілки компаса. Досвід показує, що стрілки вишикуються вздовж певних ліній -так званих ліній магнітного поля. Дамо визначення цього поняття у вигляді наступних трьох пунктів.

1. Лінії магнітного поля, або магнітні силові лінії - це спрямовані лінії в просторі, що володіють наступною властивістю: маленька стрілка компаса, поміщена в кожній точці такої лінії, орієнтується по дотичній до цієї лінії.

2. Напрямком лінії магнітного поля вважається напрямок північних кінців стрілок компаса, розташованих в точках даної лінії.

3. Чим густіше йдуть лінії, тим сильніше магнітне поле в даній області простору.

Роль стрілок компаса з успіхом можуть виконувати залізну тирсу: в магнітному полі маленькі тирса намагнічуються і поводяться в точності як магнітні стрілки.

Так, насипавши ошурки навколо постійного магніту, ми побачимо приблизно таку картину ліній магнітного поля (рис. 1).

Мал. 1. Поле постійного магніту

Північний полюс магніту позначається синім кольором і буквою; південний полюс - червоним кольором і буквою. Зверніть увагу, що лінії поля виходять з північного полюса магніту і входять в південний полюс: адже саме до південного полюса магніту буде спрямований північний кінець стрілки компаса.

Дослід Ерстеда

Незважаючи на те, що електричні та магнітні явища були відомі людям ще з античності, ніякого взаємозв'язку між ними довгий час не спостерігалося. Протягом декількох століть дослідження електрики і магнетизму йшли паралельно і незалежно один від одного.

Той чудовий факт, що електричні та магнітні явища насправді пов'язані один з одним, був вперше виявлений в 1820 році - в знаменитому досвіді Ерстеда.

Схема досвіду Ерстеда показана на рис. 2 (зображення з сайту rt.mipt.ru). Над магнітною стрілкою (і - північний і південний полюси стрілки) розташований металевий провідник, підключений до джерела струму. Якщо замкнути ланцюг, то стрілка повертається перпендикулярно провіднику!
Цей простий досвід прямо вказав на взаємозв'язок електрики і магнетизму. Експерименти пішли за досвідом Ерстеда, твердо встановили таку закономірність: магнітне поле породжується електричними струмами і діє на струми.

Мал. 2. Досвід Ерстеда

Картина ліній магнітного поля, породженого провідником зі струмом, залежить від форми провідника.

Магнітне поле прямого проводу з струмом

Лінії магнітного поля прямолінійного проводу зі струмом є концентричними колами. Центри цих кіл лежать на дроті, а їх площини перпендикулярні проводу (рис. 3).

Мал. 3. Поле прямого проводу з струмом

Для визначення напрямку ліній магнітного поля прямого струму існують два альтернативних правила.

Правило годинникової стрілки. Лінії поля йдуть проти годинникової стрілки, якщо дивитися так, щоб струм тек на нас.

правило гвинта (або правило гвинта, або правило штопора - це вже кому що ближче ;-)). Лінії поля йдуть туди, куди треба обертати гвинт (зі звичайною правою різьбою), щоб він рухався по різьбі в напрямку струму.

Користуйтеся тим правилом, яке вам більше до душі. Краще звикнути до правилу годинникової стрілки - ви самі згодом переконаєтеся, що воно більш універсально і їм простіше користуватися (а потім з вдячністю згадаєте його на першому курсі, коли будете вивчати аналітичну геометрію).

На рис. 3 з'явилося і дещо нове: це вектор, який називається індукцією магнітного поля, або магнітної індукції. Вектор магнітної індукції є аналогом вектора напруженості електричного поля: він служить силовий характеристикою магнітного поля, визначаючи силу, з якою магнітне поле діє на рухомі заряди.

Про силах в магнітному полі ми поговоримо пізніше, а поки відзначимо лише, що величина і напрямок магнітного поля визначається вектором магнітної індукції. У кожній точці простору вектор направлений туди ж, куди і північний кінець стрілки компаса, вміщеній в дану точку, а саме по дотичній до лінії поля в напрямку цієї лінії. Вимірюється магнітна індукція в теслах (Тл).

Як і в разі електричного поля, для індукції магнітного поля справедливий принцип суперпозиції. Він полягає в тому, що індукції магнітних полів, створюваних в даній точці різними струмами, складаються векторно і дають результуючий вектор магнітної індукції:.

Магнітне поле витка зі струмом

Розглянемо кругової виток, по якому циркулює постійний струм. Джерело, що створює струм, ми на малюнку не показуємо.

Картина ліній поля нашого витка матиме приблизно такий вигляд (рис. 4).

Мал. 4. Поле витка зі струмом

Нам буде важливо вміти визначати, в яке полупространство (щодо площині витка) направлено магнітне поле. Знову маємо два альтернативних правила.

Правило годинникової стрілки. Лінії поля йдуть туди, дивлячись звідки струм здається циркулює проти годинникової стрілки.

правило гвинта. Лінії поля йдуть туди, куди буде переміщатися гвинт (зі звичайною правою різьбою), якщо обертати його в напрямку струму.

Як бачите, ток і поле міняються ролями - в порівнянні з формулюваннями цих правил для випадку прямого струму.

Магнітне поле котушки зі струмом

котушка вийде, якщо щільно, виток до витка, намотати провід в досить довгу спіраль (рис. 5 - зображення з сайту en.wikipedia.org). У котушці може бути кілька десятків, сотень або навіть тисяч витків. Котушка називається ще соленоидом.

Мал. 5. Котушка (соленоїд)

Магнітне поле одного витка, як ми знаємо, виглядає не дуже-то просто. Поля? окремих витків котушки накладаються один на одного, і, здавалося б, в результаті повинна вийти зовсім вже заплутана картина. Однак це не так: поле довгою котушки має несподівано просту структуру (рис. 6).

Мал. 6. поле котушки зі струмом

На цьому малюнку ток в котушці йде проти годинникової стрілки, якщо дивитися зліва (так буде, якщо на рис. 5 правий кінець котушки підключити до «плюса» джерела струму, а лівий кінець - до «мінуса»). Ми бачимо, що магнітне поле котушки володіє двома характерними властивостями.

1. Усередині котушки далеко від її країв магнітне поле є однорідним: В кожній точці вектор магнітної індукції однаковий за величиною і напрямком. Лінії поля - паралельні прямі; вони викривляються лише поблизу країв котушки, коли виходять назовні.

2. Поза котушки поле близьке до нуля. Чим більше витків в котушці - тим слабкіше поле зовні неї.

Зауважимо, що нескінченно довга котушка взагалі не випускає поле назовні: поза котушки магнітне поле відсутнє. Усередині такої котушки поле всюди є однорідним.

Нічого не нагадує? Котушка є «магнітним» аналогом конденсатора. Ви ж пам'ятаєте, що конденсатор створює усередині себе однорідне електричне поле, лінії якого викривляються лише поблизу країв пластин, а поза конденсатора поле близьке до нуля; конденсатор з нескінченними обкладинками взагалі не випускає поле назовні, а всюди всередині нього поле є однорідним.

А тепер - головне спостереження. Зіставте, будь ласка, картину ліній магнітного поля поза котушки (рис. 6) з лініями поля магніту на рис. 1. Одне і те ж, чи не так? І ось ми підходимо до питання, яке, ймовірно, у вас вже давно виник: якщо магнітне поле породжується струмами і діє на струми, то яка причина виникнення магнітного поля поблизу постійного магніту? Адже цей магніт начебто не є провідником зі струмом!

Гіпотеза Ампера. елементарні струми

Спочатку думали, що взаємодія магнітів пояснюється особливими магнітними зарядами, зосередженими на полюсах. Але, на відміну від електрики, ніхто не міг ізолювати магнітний заряд; адже, як ми вже говорили, не вдавалося отримати окремо північний і південний полюс магніту - полюса завжди присутні в магніті парами.

Сумніви щодо магнітних зарядів посилив досвід Ерстеда, коли з'ясувалося, що магнітне поле породжується електричним струмом. Більш того, виявилося, що для будь-якого магніту можна підібрати провідник зі струмом відповідної конфігурації, такий, що поле цього провідника збігається з полем магніту.

Ампер висунув сміливу гіпотезу. Немає ніяких магнітних зарядів. Дія магніту пояснюється замкнутими електричними струмами всередині нього.

Що це за струми? ці елементарні струми циркулюють всередині атомів і молекул; вони пов'язані з рухом електронів по атомним орбітах. Магнітне поле будь-якого тіла складається з магнітних полів цих елементарних струмів.

Елементарні струми можуть бути безладним чином розташовані один щодо одного. Тоді їх поля взаємно погашаються, і тіло не виявляє магнітних властивостей.

Але якщо елементарні струми розташовані узгоджено, то їх поля, складаючись, підсилюють один одного. Тіло стає магнітом (рис. 7; магніти поле буде направлено на нас; також на нас буде спрямований і північний полюс магніту).

Мал. 7. Елементарні струми магніту

Гіпотеза Ампера про елементарні токах прояснила властивості магнітов.Нагреваніе і тряска магніту руйнують порядок розташування його елементарних струмів, і магнітні властивості слабшають. Неподільність полюсів магніту стала очевидною: в місці розрізу магніту ми отримуємо ті ж елементарні струми на торцях. Здатність тіла намагнічуватися в магнітному полі пояснюється узгодженим вибудовуванням елементарних струмів, «повертаються» належним чином (про поворот кругового струму в магнітному полі читайте в наступному листку).

Гіпотеза Ампера виявилася справедливою - це показав подальший розвиток фізики. Уявлення про елементарні токах стали невід'ємною частиною теорії атома, розробленої вже в ХХ столітті - майже через сто років після геніальної здогадки Ампера.

Давайте разом розбиратися в тому, що таке магнітне поле. Адже багато людей живуть в цьому полі все життя і навіть не замислюються про нього. Пора це виправити!

Магнітне поле

Магнітне поле - особливий вид матерії. Воно проявляється в дії на рухомі електричні заряди і тіла, які володіють власним магнітним моментом (постійні магніти).

Важливо: на нерухомі заряди магнітне поле не діє! Створюється магнітне поле також рухомими електричними зарядами, або умов, що змінюються в часі електричним полем, або магнітними моментами електронів в атомах. Тобто будь-який провід, по якому тече струм, стає також і магнітом!

Тіло, що володіє власним магнітним полем.

У магніту є полюса, звані північним і південним. Позначення "північний" і "південний" дано лише для зручності (як "плюс" і "мінус" в електриці).

Магнітне поле зображується за допомогою силових магнітних ліній. Силові лінії неперервні і замкнуті, а їх напрям завжди збігається з напрямком дії сил поля. Якщо навколо постійного магніту розсипати металеву стружку, частки металу покажуть наочну картину силових ліній магнітного поля, що виходять з північного і входять в південний полюс. Графічна характеристика магнітного поля - силові лінії.

Характеристики магнітного поля

Основними характеристиками магнітного поля є магнітна індукція, магнітний потік і магнітна проникність. Але давайте про все по порядку.

Відразу відзначимо, що всі одиниці виміру наводяться в системі СІ.

магнітна індукція B - векторна фізична величина, що є основною силовий характеристикою магнітного поля. позначається буквою B . Одиниця виміру магнітної індукції - Тесла (Тл).

Магнітна індукція показує, наскільки сильно поле, визначаючи силу, з якою воно діє на заряд. Дана сила називається силою Лоренца.

тут q - заряд, v - його швидкість в магнітному полі, B - індукція, F - сила Лоренца, з якою поле діє на заряд.

Ф - фізична величина, що дорівнює добутку магнітної індукції на площу контура і косинус між вектором індукції і нормаллю до площини контуру, через який проходить потік. Магнітний потік - скалярна характеристика магнітного поля.

Можна сказати, що магнітний потік характеризує кількість ліній магнітної індукції, що пронизують одиницю площі. Магнітний потік вимірюється в Вебера (Вб).

магнітна проникність - коефіцієнт, що визначає магнітні властивості середовища. Одним з параметрів, від яких залежить магнітна індукція поля, є магнітна проникність.

Наша планета впродовж кількох мільярдів років є величезним магнітом. Індукція магнітного поля Землі змінюється в залежності від координат. На екваторі вона дорівнює приблизно 3,1 на 10 в мінус п'ятого ступеня Тесла. До того ж існують магнітні аномалії, де значення і напрямок поля істотно відрізняються від сусідніх областей. Одні з найбільших магнітних аномалій на планеті - Курська і Бразильська магнітні аномалії.

Походження магнітного поля Землі до сих пір залишається загадкою для вчених. Передбачається, що джерелом поля є рідке металеве ядро \u200b\u200bЗемлі. Ядро рухається, значить, рухається розплавлений залізо-нікелевий сплав, а рух заряджених частинок - це і є електричний струм, який породжує магнітне поле. Проблема в тому, що ця теорія ( геодінамо) Не пояснює того, як поле зберігається стійким.

Земля - \u200b\u200bвеличезний магнітний диполь. Магнітні полюси не збігаються з географічними, хоча і знаходяться в безпосередній близькості. Більш того, магнітні полюси Землі рухаються. Їх зміщення реєструється з 1885 року. Наприклад, за останні сто років магнітний полюс в Південній півкулі змістився майже на 900 кілометрів і зараз знаходиться в Південному океані. Полюс арктичного півкулі рухається через Північний Льодовитий океан до Східно-Сибірської магнітної аномалії, швидкість його пересування (за даними 2004 року) становила близько 60 кілометрів на рік. Зараз спостерігається прискорення руху полюсів - в середньому швидкість зростає на 3 кілометри на рік.

Яке значення магнітного поля Землі для нас? В першу чергу магнітне поле Землі захищає планету від космічних променів і сонячного вітру. Заряджені частинки з далекого космосу не падають прямо на землю, а відхиляються гігантським магнітом і рухаються уздовж його силових ліній. Таким чином, все живе виявляється захищеним від згубної радіації.

За історію Землі відбувалося кілька інверсій (Змін) магнітних полюсів. інверсія полюсів - це коли вони міняються місцями. Останній раз це явище відбулося близько 800 тисяч років тому, а всього геомагнітних інверсій в історії Землі було понад 400. Деякі вчені вважають, що з урахуванням що спостерігається прискорення руху магнітних полюсів наступної інверсії полюсів слід очікувати в найближчі пару тисяч років.

На щастя, в нашому столітті зміни полюсів поки не очікується. А значить, можна думати про приємне і насолоджуватися життям в старому доброму постійному полі Землі, розглянувши основні властивості і характеристики магнітного поля. А щоб Ви могли це робити, існують наші автори, яким можна з упевненістю в успіху доручити частина навчальних клопоту! і інші типи робіт ви можете замовити по посиланню.

Всі формули взяті в суворій відповідності з Федеральним інститутом педагогічних вимірювань (ФІПІ)

3.3 МАГНІТНЕ ПОЛЕ

3.3.1 Механічне взаємодія магнітів

Близько електричного заряду утворюється своєрідна форма матерії - електричне поле. Навколо магніту існує подібна форма матерії, але має іншу природу походження (адже руда електрично нейтральна), її називають магнітним полем. Для вивчення магнітного поля використовують прямий або підковоподібний магніти. Певні місця магніту володіють найбільшим притягає дією, їх називають полюсами (північний і південний). Різнойменні магнітні полюси притягуються, а однойменні - відштовхуються.

Магнітне поле. Вектор магнітної індукції

Для силової характеристики магнітного поля використовують вектор індукції магнітного поля B. Магнітне поле графічно зображують за допомогою силових ліній (лінії магнітної індукції). Лінії є замкнутими, не мають ні початку, ні кінця. Місце, з якого виходять магнітні лінії - північний полюс (North), входять магнітні лінії в південний полюс (South).

Магнітна індукція B [Тл]- векторна фізична величина, що є силовою характеристикою магнітного поля.

Принцип суперпозиції магнітних полів -якщо магнітне поле в даній точці простору створюється кількома джерелами поля, то магнітна індукція - векторна сума індукції кожного з полів окремо :

Лінії магнітного поля. Картина ліній поля смугового і подковообразного постійних магнітів

3.3.2 Досвід Ерстеда. Магнітне поле провідника зі струмом. Картина ліній поля довгого прямого провідника і замкнутого кільцевого провідника, котушки з струмом

Магнітне поле існує не тільки навколо магніту, а й будь-якого провідника зі струмом. Дослід Ерстеда демонструє дію електричного струму на магніт. Якщо прямий провідник, по якому йде струм, пропустити через отвір в аркуші картону, на якому розсипані дрібні залізні або сталеві тирсу, то вони утворюють концентричні кола, центр яких розташовується на осі провідника. Ці кола представляють собою силові лінії магнітного поля провідника зі струмом.

3.3.3 Сила Ампера, її напрямок і величина:

сила Ампера - сила, що діє на провідник зі струмом в магнітному полі. Напрямок сили Ампера визначається за правилом лівої руки: якщо ліву руку розташувати так, щоб перпендикулярна складова вектора магнітної індукції В входила в долоню, а чотири витягнутих пальці були спрямовані у напрямку струму, то відігнутий на 90 градусів великий палець покаже напрям сили, що діє на відрізок провідника з струмом, тобто сили Ампера.

де I - сила струму в провіднику;

B

L - довжина провідника, що знаходиться в магнітному полі;

α - кут між вектором магнітного поля і напрямком струму в провіднику.

3.3.4 Сила Лоренца, її напрямок і величина:

Так як електричний струм являє собою впорядкований рух зарядів, то дія магнітного поля на провідник зі струмом є результат його дії на окремі рухомі заряди. Силу, що діє з боку магнітного поля на рухомі в ньому заряди, називають силою Лоренца. Сила Лоренца визначається співвідношенням:

де q - величина рухомого заряду;

V - модуль його швидкості;

B - модуль вектора індукції магнітного поля;

α - кут між вектором швидкості заряду і вектором магнітної індукції.

Зверніть увагу, що сила Лоренца перпендикулярна швидкості і тому вона не робить роботи, не змінює модуль швидкості заряду і його кінетичної енергії. Але напрямок швидкості змінюється безперервно.

Сила Лоренца перпендикулярна векторах В і v , І її напрямок визначається за допомогою того ж правила лівої руки, що і напрямок сили Ампера: якщо ліву руку розташувати так, щоб складова магнітної індукції В, Перпендикулярна швидкості заряду, входила в долоню, а чотири пальці були спрямовані по руху позитивного заряду (проти руху негативного, наприклад електрона), то відігнутий на 90 градусів великий палець покаже напрям діючої на заряд сили Лоренца Fл.

Рух зарядженої частинки в однорідному магнітному полі

При русі зарядженої частинки в магнітному полі сила Лоренца роботи не робить. Тому модуль вектора швидкості при русі частинки не змінюється. Якщо заряджена частинка рухається в однорідному магнітному полі під дією сили Лоренца, а її швидкість лежить в площині, перпендикулярній вектору то частка буде рухатися по колу радіуса R.

Каталог завдань.
Завдання Д13. Магнітне поле. Електромагнітна індукція

З легкої проводить рамці, розташованої між полюсами подковообразного магніту, пропустили електричний струм, напрямок якого вказано на малюнку стрілками.

Рішення.

Магнітне поле буде направлено від північного полюса магніту до південного (перпендикулярно стороні АБ рамки). На боку рамки зі струмом діє сила Ампера, напрямок якої визначається за правилом лівої руки, а величина дорівнює де - сила струму в рамці, - величина магнітної індукції поля магніту, - довжина відповідної сторони рамки, - синус кута між вектором магнітної індукції і напрямком струму . Таким чином, на АБ сторону рамки і сторону паралельну їй будуть діяти сили, рівні за величиною, але протилежні за напрямком: на ліву сторону «від нас», а на праву «на нас». На інші сторони сили діяти не будуть, оскільки струм в них тече паралельно силовим лініям поля. Таким чином рамка почне обертатися за годинниковою стрілкою, якщо дивитися зверху.

У міру повороту напрямок сили буде змінюватися і в той момент, коли рамка повернеться на 90 ° крутний момент змінить напрямок, таким чином, рамка буде провертатися далі. Деякий час рамка буде коливатися в такому положенні, а потім виявиться в положенні, зазначеному на малюнку 4.

Відповідь: 4

Джерело: ДПА з фізики. Основна хвиля. Варіант 1313.

За котушці йде електричний струм, напрямок якого показано на малюнку. При цьому на кінцях залізного сердечника котушки

1) утворюються магнітні полюси: на кінці 1 - північний полюс; на кінці 2 - південний

2) утворюються магнітні полюси: на кінці 1 - південний полюс; на кінці 2 - північний

3) накопичуються електричні заряди: на кінці 1 - негативний заряд; на кінці 2 - позитивний

4) скупчуються електричні заряди: на кінці 1 - позитивний заряд; на кінці 2 - негативні

Рішення.

При русі заряджених частинок завжди виникає магнітне поле. Скористаємося правилом правої руки для визначення напрямку вектора магнітної індукції: направимо пальці по лінії струму, тоді відігнутий великий палець вкаже напрям вектора магнітної індукції. Таким чином, лінії магнітної індукції спрямовані з кінця 1 до кінця 2. Лінії магнітного поля входять в південний магнітний полюс і виходять з північного.

Правильна відповідь можна знайти під номером 2.

Примітка.

Усередині магніту (котушки) лінії магнітного поля йдуть від південного полюса до північного.

Відповідь: 2

Джерело: ДПА з фізики. Основна хвиля. Варіант 1326., ОГЕ-2019. Основна хвиля. варіант 54416

На малюнку представлена \u200b\u200bкартина ліній магнітного поля від двох смугових магнітів, отримана за допомогою залізної тирси. Яким полюсів смугових магнітів, судячи по розташуванню магнітної стрілки, відповідають області 1 і 2?

1) 1 - північного полюсу; 2 - південному

2) 1 - південному; 2 - північного полюса

3) і 1, і 2 - північного полюса

4) і 1, і 2 - південного полюса

Рішення.

Оскільки магнітні лінії замкнуті, полюса не можуть бути одночасно південними або північними. Буква N (North) позначає північний полюс, S (South) - південний. Північний полюс притягується до південного. Отже, область 1 - південний полюс, область 2 - північний полюс.

лекція: Дослід Ерстеда. Магнітне поле провідника зі струмом. Картина ліній поля довгого прямого провідника і замкнутого кільцевого провідника, котушки з струмом

Дослід Ерстеда

Магнітні властивості деяких речовин відомі людям досить давно. Однак не настільки давнім відкриттям стало те, що магнітні та електричні природи речовин пов'язані між собою. Цей зв'язок показав Ерстед, Який проводив досліди з електричним струмом. Зовсім випадково поруч з провідником, по якому біг струм, знаходиться магніт. Він досить різко змінював свій напрямок в той час, коли струм біг по дротах, і ставав у вихідне положення, коли ключ схеми був розімкнений.

З даного досвіду був зроблений висновок, що навколо провідника, по якому біжить струм, утворюється магнітне поле. Тобто можна зробити висновок: електричне поле викликається усіма зарядами, а магнітне - тільки навколо зарядів, які мають спрямований рух.

Магнітне поле провідника

Якщо розглядати поперечний переріз провідника зі струмом, то його магнітні лінії будуть мати окружності різного діаметра навколо провідника.

Щоб визначити напрямок струму або ліній магнітного поля навколо провідника, слід скористатися правилом правого гвинта:

Якщо правою рукою обхопити провідник і направити великий палець уздовж нього по напряму струму, то зігнуті пальці покажуть напрямок ліній магнітного поля.

Силовий характеристикою магнітного поля є магнітна індукція. Іноді лінії магнітного поля називають лініями індукції.

Індукція позначається і вимірюється наступним чином: [В] \u003d 1 Тл.

Як Ви можете згадати, для силової характеристики електричного поля був справедливий принцип суперпозиції, то ж саме можна сказати і для магнітного поля. Тобто результуюча індукція поля дорівнює сумі векторів індукції в кожній точці.

Виток зі струмом

Як відомо, провідники можуть мати різну форму, в тому числі складатися з декількох витків. Навколо такого провідника також утворюється магнітне поле. Для його визначення слід скористатися правилом свердлика:

Якщо рукою обхопити витки так, щоб 4 зігнутих пальця їх охоплювали, то великий палець покаже напрямок магнітного поля.