Grafički prikaz magnetskog polja. Vektorski tok magnetske indukcije

Magnetsko polje može se grafički prikazati pomoću linija magnetske indukcije. Pravac magnetske indukcije je pravac čija se tangenta u svakoj točki podudara sa smjerom vektora indukcije magnetskog polja (slika 6).

Istraživanja su pokazala da su linije magnetske indukcije zatvorene linije, pokrivajući struje. Gustoća linija magnetske indukcije proporcionalna je veličini vektora na određenom mjestu u polju. U slučaju istosmjernog magnetskog polja, linije magnetske indukcije imaju oblik koncentričnih kružnica koje leže u ravninama okomitim na struju, sa središtem na pravoj liniji s strujom. Smjer linija magnetske indukcije, bez obzira na oblik struje, može se odrediti pomoću gimlet pravila. U slučaju istosmjernog magnetskog polja, gimlet se mora zakrenuti tako da se kretanje prema naprijed poklapa se sa smjerom struje u žici, dakle rotacijsko kretanje ručka gimleta će se podudarati sa smjerom linija magnetske indukcije (slika 7).

Na sl. Na slikama 8 i 9 prikazane su slike linija magnetske indukcije polja kružne struje i polja solenoida. Solenoid je skup kružnih struja sa zajedničkom osi.

Pravci vektora indukcije unutar solenoida su međusobno paralelni, gustoća linija je ista, polje je jednoliko (= const). Polje solenoida je slično polju stalnog magneta. Kraj solenoida iz kojeg izlaze indukcijske linije sličan je sjevernom polu - N, suprotni kraj solenoida sličan je južnom polu - S.

Broj linija magnetske indukcije koje prodiru kroz određenu površinu naziva se magnetski tok kroz tu površinu. Odrediti magnetski tok slovo F u (ili F).

,

(3)

Gdje je α kut koji čine vektor i normala na površinu (slika 10).

– projekcija vektora na normalu na područje S.

Magnetski tok se mjeri u weberima (Wb): [F]=[B]× [S]=T× m 2 = =

"Određivanje magnetskog polja" - Koristeći podatke dobivene tijekom pokusa, ispunite tablicu. J. Vern. Kad prinesemo magnet magnetskoj igli, ona se okreće. Grafički prikaz magnetskih polja. Hans Christian Oersted. Električno polje. Magnet ima dva pola: sjeverni i južni. Faza generalizacije i sistematizacije znanja.

“Magnetsko polje i njegov grafički prikaz” - Nehomogeno magnetsko polje. Strujni svici. Magnetske linije. Ampereova hipoteza. Unutar trake magnet. Suprotni magnetski polovi. Polarna svjetlost. Magnetsko polje permanentnog magneta. Magnetsko polje. Zemljino magnetsko polje. Magnetski polovi. Biometrologija. Koncentrične kružnice. Uniformno magnetsko polje.

"Energija magnetskog polja" je skalarna veličina. Proračun induktiviteta. Konstantna magnetska polja. Vrijeme za opuštanje. Definicija induktiviteta. Energija zavojnice. Ekstrastruje u krugu s induktivitetom. Prijelazni procesi. Gustoća energije. Elektrodinamika. Oscilatorni krug. Pulsirajuće magnetsko polje. Samoindukcija. Gustoća energije magnetskog polja.

“Karakteristike magnetskog polja” - Linije magnetske indukcije. Gimletovo pravilo. Okrenite se električni vodovi. Računalni model Zemljino magnetsko polje. Magnetska konstanta. Magnetska indukcija. Broj nositelja naboja. Tri načina postavljanja vektora magnetske indukcije. Magnetsko polje električne struje. Fizičar William Gilbert.

“Svojstva magnetskog polja” - Vrsta tvari. Magnetska indukcija magnetskog polja. Magnetska indukcija. Trajni magnet. Neke vrijednosti magnetske indukcije. Magnetna igla. Zvučnik. Modul vektora magnetske indukcije. Vodovi magnetske indukcije uvijek su zatvoreni. Međudjelovanje struja. Zakretni moment. Magnetska svojstva tvari.

“Kretanje čestica u magnetskom polju” - Spektrograf. Manifestacija Lorentzove sile. Lorentzova sila. Ciklotron. Određivanje veličine Lorentzove sile. Kontrolna pitanja. Pravci Lorentzove sile. Međuzvjezdana tvar. Zadatak pokusa. Promijeniti postavke. Magnetsko polje. Masspektrograf. Gibanje čestica u magnetskom polju. Katodna cijev.

U temi je ukupno 20 izlaganja

Za proučavanje strukture magnetskog polja koristite spektralna metoda. Sitne željezne strugotine padaju magnetsko polje, su magnetizirani i, međusobno djelujući, tvore lance, čiji položaj omogućuje procjenu strukture magnetskog polja.

Kao primjer primjene metoda spektra Razmotrimo pokus s magnetskim poljem ravnog vodiča. Kroz tanku dielektričnu ploču prolazimo dugi ravni vodič spojen na električni krug. Na tanjur ćemo lagano lupkajući posuti sitne željezne strugotine. Piljevina će se skupiti oko vodiča u obliku koncentričnih krugova različitih promjera (slika 6.10). Ponavljanjem pokusa s drugim vodičima pri drugim vrijednostima struje dobit ćemo slične slike koje se nazivaju magnetski spektri.

Spektri može se prikazati na papiru kao linije magnetske indukcije.

Za ravni vodič, takva slika je prikazana na sl. 6.11. U slikama magnetskog spektra linije magnetske indukcije pokazati smjer magnetske indukcije u svakoj točki. U svakoj točki indukcijske linije tangenta se poklapa s vektorom magnetske indukcije.

Zovu se pravci čije tangente u svakoj točki pokazuju smjer magnetske indukcije linije magnetske indukcije.

Gustoća linije magnetske indukcije ovisi o modulu magnetske indukcije. Veći je tamo gdje je modul veći, i obrnuto. Smjer linija magnetske indukcije ravnog vodiča određen je pravilom desnog vijka.

Spektri magnetskih polja vodiči drugih oblika imaju mnogo toga zajedničkog.

Dakle, spektar magnetskog polja prstena s strujom sličan je dvama kombiniranim spektrima ravnih vodiča (sl. 6.12). Samo je gustoća indukcijskih linija u središtu prstena veća (sl. 6.13).

Magnetski spektar zavojnice sa veliki iznos okreta (solenoid) prikazan je na sl. 6.14. Slika pokazuje da linije Magnetska indukcija takve zavojnice je unutarnje paralelna i ima istu gustoću. To znači da je unutar dugog svitka magnetsko polje jednoliko - u svim točkama magnetska indukcija je ista (slika 6.15). Linije magnetske indukcije divergiraju samo izvan zavojnice, gdje je magnetsko polje neuniformno.

Usporedimo li spektre magnetskih polja vodiča sa strujom raznih oblika, onda to možete primijetiti indukcijski vodovi su uvijek zatvoreni ili se daljnjim nastavkom mogu zatvoriti. To ukazuje na odsutnost magnetskih naboja. Ovo polje se zove vrtlog. Vrtložno polje nema potencijala.Materijal sa stranice

Na ovoj stranici nalazi se materijal o sljedećim temama:

• Spektri magnetskog polja gdz radna bilježnica

• Koji se fizikalni procesi događaju tijekom formiranja magnetskog spektra

• Otkrića u području magnetskih polja

• Izvještaj o temi magnetsko polje i njegov grafički prikaz

• Primjeri spektra magnetskog polja

Pitanja o ovom materijalu:

Ne možemo vidjeti magnetsko polje, ali za bolje razumijevanje magnetske pojave važno je naučiti kako ga prikazati. U tome će vam pomoći magnetske igle. Svaka takva strelica mali je trajni magnet koji se lako okreće u vodoravnoj ravnini (slika 2.1). Iz ovog odlomka naučit ćete kako je magnetsko polje grafički prikazano i koja ga fizikalna veličina karakterizira.

Riža. 2.2. U magnetskom polju, magnetske strelice su usmjerene na određeni način: sjeverni pol strelice označava smjer vektora indukcije magnetskog polja u danoj točki

Proučavamo karakteristike jakosti magnetskog polja

Ako se nabijena čestica giba u magnetskom polju, tada će polje djelovati na česticu određenom silom. Veličina te sile ovisi o naboju čestice, smjeru i brzini njezina gibanja, te o tome koliko je jako polje.

Karakteristika jakosti magnetskog polja je magnetska indukcija.

Magnetska indukcija (indukcija magnetskog polja) je vektorska fizikalna veličina koja karakterizira djelovanje sile magnetsko polje.

Magnetsku indukciju simbolizira B.

SI jedinica magnetske indukcije je tesla; nazvan po srpskom fizičaru Nikoli Tesli (1856-1943):

Smjer vektora magnetske indukcije u danoj točki magnetskog polja uzima se kao smjer označen sjevernim polom magnetske igle instalirane na ovoj točki (slika 2.2).

Bilješka! Smjer sile kojom magnetsko polje djeluje na gibajuće nabijene čestice ili na vodič sa strujom, ili na magnetsku iglu, ne poklapa se sa smjerom vektora magnetske indukcije.

Magnetske linije:

Riža. 2.3. Linije magnetskog polja trakastog magneta

Izvan magneta napuštaju sjeverni pol magneta i ulaze u južni pol;

Uvijek zatvoreno (magnetsko polje je vrtložno polje);

Najgušće su smješteni na polovima magneta;

Nikada se ne sijeku

Predstavljanje magnetskog polja

Na sl. 2.2 vidimo kako su magnetske igle usmjerene u magnetskom polju: čini se da njihove osi tvore linije, a vektor magnetske indukcije u svakoj točki usmjeren je duž tangente na liniju koja prolazi kroz ovu točku.

Magnetska polja su grafički prikazana magnetskim linijama:

1) smjer vektora magnetske indukcije u danoj točki uzima se kao smjer linije magnetske indukcije;

Riža. 2.4. Lanci željeznih strugotina reproduciraju uzorak linija magnetske indukcije magnetskog polja potkovičastog magneta

2) što je veći modul magnetske indukcije, to su bliže jedan drugome magnetske linije.

Nakon što smo ispitali grafički prikaz magnetskog polja trakastog magneta, možemo izvući neke zaključke (vidi sl. 2.3).

Imajte na umu da ovi zaključci vrijede za magnetske linije bilo kojeg magneta.

Koji smjer imaju magnetske linije unutar trakastog magneta?

Uzorak magnetskih linija može se reproducirati pomoću željeznih strugotina.

Uzmimo potkovasti magnet, stavimo na njega pločicu od pleksiglasa i kroz cjediljku prospemo željezne strugotine na ploču. U magnetskom polju svaki će se komad željeza magnetizirati i pretvoriti u malu “magnetsku iglu”. Improvizirane "strelice" usmjerene su duž magnetskih linija magnetskog polja magneta (slika 2.4).

Nacrtajte silnice magnetskog polja potkovičastog magneta.

Naučimo o jednoličnom magnetskom polju

Magnetsko polje u određenom dijelu prostora naziva se jednolikim ako su u svakoj točki vektori magnetske indukcije isti i po veličini i po smjeru (slika 2.5).

U područjima gdje je magnetsko polje jednoliko, linije magnetske indukcije su paralelne i nalaze se na istoj udaljenosti jedna od druge (sl. 2.5, 2.6). Magnetske linije jednolikog magnetskog polja usmjerene prema nama obično se prikazuju kao točkice (Sl. 2.7, a) - to je kao da vidimo "vrhove strelica" kako lete prema nama. Ako su magnetske linije usmjerene od nas, onda su prikazane križevima - to je kao da vidimo "perje strelica" kako lete od nas (Sl. 2.7, b).

U većini slučajeva imamo posla s nehomogenim magnetskim poljem, poljem u različitim točkama čiji vektori magnetske indukcije imaju različita značenja i upute. Magnetske linije takvog polja su zakrivljene, a gustoća im je različita.

Riža. 2.6. Magnetsko polje unutar trakastog magneta (a) i između dva magneta okrenuta jedan prema drugom sa suprotnim polovima (b) može se smatrati uniformnim

Proučavanje magnetskog polja Zemlje

Za proučavanje zemaljskog magnetizma, William Gilbert napravio je stalni magnet u obliku lopte (model Zemlje). Postavivši kompas na kuglu, primijetio je da se igla kompasa ponaša isto kao i na površini Zemlje.

Eksperimenti su omogućili znanstveniku da sugerira da je Zemlja ogroman magnet, a njen južni magnetski pol nalazi se na sjeveru našeg planeta. Daljnja istraživanja potvrdila su hipotezu W. Gilberta.

Na sl. Na slici 2.8 prikazana je slika linija magnetske indukcije Zemljinog magnetskog polja.

riža. 2.7. Slika linija magnetske indukcije jednolikog magnetskog polja, koje su okomite na ravninu crteža i usmjerene prema nama (a); upućeno od nas (b)

Zamislite da hodate prema Sjevernom polu, krećući se točno u smjeru u kojem pokazuje igla kompasa. Hoćete li stići na odredište?

Linije magnetske indukcije Zemljinog magnetskog polja nisu paralelne s njezinom površinom. Ako magnetsku iglu učvrstite u kardan, tj. tako da se može slobodno okretati oko horizontale i

Riža. 2.8. Raspored magnetskih linija magnetskog polja planeta Zemlje

i okolo okomite osi, strelica će biti postavljena pod kutom u odnosu na površinu Zemlje (slika 2.9).

Kako će se magnetska igla nalaziti u uređaju na Sl. 2.9 blizu sjevernog magnetskog pola Zemlje? blizu Zemljinog južnog magnetskog pola?

Zemljino magnetsko polje dugo je pomagalo putnicima, mornarima, vojnom osoblju i drugima u navigaciji. Dokazano je da se ribe, morski sisavci i ptice tijekom svojih selidbi orijentiraju prema Zemljinom magnetskom polju. Neke životinje, poput mačaka, također navigiraju kada traže put kući.

Saznajte više o magnetskim olujama

Istraživanja su pokazala da se u bilo kojem području Zemljino magnetsko polje mijenja periodički, svaki dan. Osim toga, opažaju se male godišnje promjene u magnetskom polju Zemlje. Međutim, postoje i nagle promjene. Jaki poremećaji u Zemljinom magnetskom polju koji zahvate cijeli planet i traju od jednog do nekoliko dana nazivaju se magnetske oluje. Zdravi ljudi ih praktički ne osjećaju, ali oni koji imaju kardiovaskularne bolesti i bolesti živčani sustav, magnetske oluje izazvati pogoršanje zdravlja.

Zemljino magnetsko polje je neka vrsta “štita” koji štiti naš planet od onih koji lete iz svemira, uglavnom sa Sunca (“ sunčan vjetar“), nabijene čestice. U blizini magnetskih polova, struje čestica lete sasvim blizu Zemljine atmosfere. Povećanjem sunčeve aktivnosti kozmičke čestice ulaze u gornje slojeve atmosfere i ioniziraju molekule plina – na Zemlji se opažaju polarne svjetlosti (sl. 2.10).

Sažmimo to

Magnetska indukcija B je vektorska fizikalna veličina koja karakterizira djelovanje sile magnetskog polja. Smjer vektora magnetske indukcije poklapa se sa smjerom na koji pokazuje sjeverni pol magnetske igle. SI jedinica magnetske indukcije je tesla (T).

Uvjetno usmjerene linije, u čijoj se svakoj točki tangenta podudara s linijom duž koje je usmjeren vektor magnetske indukcije, nazivaju se linije magnetske indukcije ili magnetske linije.

Linije magnetske indukcije uvijek su zatvorene, izvan magneta napuštaju sjeverni pol magneta i ulaze u južni pol, a gušće su u onim područjima magnetskog polja gdje je modul magnetske indukcije veći.

Planet Zemlja ima magnetsko polje. U blizini sjevernog zemljopisnog pola Zemlje nalazi se njezin južni magnetski pol, a u blizini južnog zemljopisnog pola je njezin sjeverni magnetski pol.

Kontrolna pitanja

1. Definirajte magnetsku indukciju. 2. Koji je smjer vektora magnetske indukcije? 3. Koja je SI jedinica za magnetsku indukciju? Po kome je dobio ime? 4. Dajte definiciju linija magnetske indukcije. 5. Koji se smjer prihvaća kao smjer magnetskih linija? 6. Što određuje gustoću magnetskih linija? 7. Koje magnetsko polje nazivamo uniformnim? 8. Dokažite da Zemlja ima magnetsko polje. 9. Kako su Zemljini magnetski polovi smješteni u odnosu na geografske? 10. Što su magnetske oluje? Kako oni utječu na osobu?

Vježba br. 2

1. Na sl. Slika 1 prikazuje linije magnetske indukcije u određenom dijelu magnetskog polja. Za svakoga slučajevi a-c odrediti: 1) kakvo je to područje - homogeno ili heterogeno; 2) smjer vektora magnetske indukcije u točkama A i B polja; 3) u kojoj točki - A ili B - je veća indukcija magnetskog polja.

2. Zašto bi se čelična prozorska rešetka s vremenom mogla magnetizirati?

3. Na sl. Na slici 2 prikazane su linije magnetskog polja koje stvaraju dva identična permanentna magneta okrenuta jedan prema drugom s jednakim polovima.

1) Postoji li magnetsko polje u točki A?

2) Koji je smjer vektora magnetske indukcije u točki B? u točki C?

3) U kojoj je točki - A, B ili C - indukcija magnetskog polja najveća?

4) Koji je smjer vektora magnetske indukcije unutar magneta?

4. Prije toga, tijekom ekspedicija na Sjeverni pol, pojavile su se poteškoće u određivanju smjera kretanja, jer u blizini pola obični kompasi gotovo nisu radili. Zašto misliš?

5. Poslužite se dodatnim izvorima informacija i saznajte koliko je magnetsko polje važno za život na našem planetu. Što bi se dogodilo da Zemljino magnetsko polje odjednom nestane?

6. Postoje područja zemljine površine gdje je magnetska indukcija Zemljinog magnetskog polja mnogo veća nego u susjednim područjima. Koristite dodatne izvore informacija i saznajte više o magnetskim anomalijama.

7. Objasnite zašto svako nenabijeno tijelo uvijek privlači tijelo koje ima električni naboj.

Ovo je udžbenički materijal

Oerstedov pokus 1820. Što pokazuje otklon magnetske igle tijekom zatvaranja? strujni krug? Oko vodiča kroz koji teče struja postoji magnetsko polje. Na to reagira magnetska igla. Izvor magnetskog polja su pokretni električni naboji ili struje.

Oerstedov pokus 1820. Što pokazuje činjenica da se magnetska igla okrenula? To znači da je smjer struje u vodiču obrnut.

Amperov pokus 1820. Kako objasniti činjenicu da vodiči s strujom međusobno djeluju? Znamo da magnetsko polje djeluje na vodič kroz koji teče struja. Stoga se fenomen međudjelovanja struja može objasniti na sljedeći način: struja u prvom vodiču stvara magnetsko polje koje djeluje na drugu struju i obrnuto...

Jedinica za struju Ako struja od 1 A teče kroz dva paralelna vodiča duljine 1 m, koji se nalaze na udaljenosti od 1 m jedan od drugog, tada oni međusobno djeluju silom N.

Jedinica za struju je 2 A. Kolika je jakost struje u vodičima ako oni međusobno djeluju silom H?

Što je magnetsko polje i koja su njegova svojstva? 1. MP je poseban oblik materije koji postoji neovisno o nama i našem znanju o njemu. 2.MF nastaje pokretnim električnim nabojem i detektira se po učinku na pokretne električne naboje. 3. S udaljenošću od MF izvora slabi.

Svojstva magnetskih vodova: 1. Magnetski vodovi su zatvorene krivulje. Što to znači? Ako uzmete komad magneta i razlomite ga na dva dijela, svaki će komad opet imati "sjeverni" i "južni" pol. Ako ponovno razbijete dobiveni komad na dva dijela, svaki će dio opet imati "sjeverni" i "južni" pol. Nije važno koliko su mali dobiveni komadi magneta, svaki će komad uvijek imati "sjeverni" i "južni" pol. Nemoguće je postići magnetski monopol ("mono" znači jedan, monopol znači jedan pol). Barem je to moderno gledište na ovaj fenomen. To sugerira da magnetski naboji ne postoje u prirodi. Magnetski polovi ne može se podijeliti.

2. Magnetsko polje se može otkriti... A) djelovanjem na bilo koji vodič, B) djelovanjem na vodič kroz koji teče električna struja, C) nabijenom teniskom lopticom obješenom na tanku nerastezljivu nit, D ) na pokretne električne naboje. a) A i B, b) A i B, c) B i C, d) B i D.

7.Koje su tvrdnje točne? A. Električni naboji postoje u prirodi. B. Magnetski naboji postoje u prirodi. B. Ne postoji u prirodi električni naboji. D. U prirodi nema magnetskih naboja. a) A i B, b) A i B, c) A i D, d) B, C i D.

10. Dva paralelna vodiča duljine 1 m, koji se nalaze na međusobnoj udaljenosti od 1 m, kada kroz njih teče električna struja, privlače se silom N. To znači da vodičima teku struje... a) u suprotnim smjerovi, po 1 A, b ) jedan smjer na 1 A, c) suprotni smjerovi na 0,5 A, d) jedan smjer na 0,5 A.

23. Magnetska igla će skrenuti ako se postavi blizu... A) blizu toka elektrona, B) blizu toka vodikovih atoma, C) blizu toka negativnih iona, D) blizu toka pozitivnih iona, E) u blizini toka jezgri atoma kisika. a) svi su odgovori točni, b) A, B, C i D, c) B, C, D, d) B, C, D, E

3. Na slici je prikazan presjek vodiča s strujom u točki A, a električna struja ulazi okomito na ravninu slike. Koji od prikazanih smjerova u točki M odgovara smjeru vektora B indukcije magnetskog polja struje u toj točki? a) 1, b) 2, c) 3, 4)