--> Âåêòîð ìàãíèòíîé èíäóêöèè. Ëèíèè ìàãíèòíîé èíäóêöèè. Ôèçèêà 11 êëàññ. Ìÿêèøåâ Èíòåðàêòèâíûå óïðàæíåíèÿ
ìîé ÞÒÓÁ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!
ìîé ÒÅËÅÃÐÀÌ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!

 

 

 

Ãëàâíàÿ >> Ôèçèêà 11 êëàññ. Ìÿêèøåâ

Ãëàâà 1. Ìàãíèòíîå ïîëå

 


ÃÄÇ Ôèçèêà 11 Ìÿêèøåâ

§ 2. Âåêòîð ìàãíèòíîé èíäóêöèè. Ëèíèè ìàãíèòíîé èíäóêöèè

Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå õàðàêòåðèçóåòñÿ âåêòîðíîé âåëè÷èíîé — íàïðÿæåííîñòüþ ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ. Íàäî áû ââåñòè òàêæå è âåëè÷èíó, õàðàêòåðèçóþùóþ ìàãíèòíîå ïîëå êîëè÷åñòâåííî. Äåëî ýòî íåïðîñòîå, òàê êàê ìàãíèòíûå âçàèìîäåéñòâèÿ ñëîæíåå ýëåêòðè÷åñêèõ. Âåêòîðíóþ õàðàêòåðèñòèêó ìàãíèòíîãî ïîëÿ íàçûâàþò âåêòîðîì ìàãíèòíîé èíäóêöèè è îáîçíà÷àþò áóêâîé . Ñíà÷àëà ìû ðàññìîòðèì âîïðîñ òîëüêî î íàïðàâëåíèè âåêòîðà .

Íàïðàâëåíèå âåêòîðà ìàãíèòíîé èíäóêöèè

Íàïðàâëåíèå âåêòîðà ìàãíèòíîé èíäóêöèè. Îðèåíòèðóþùåå äåéñòâèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ íà ìàãíèòíóþ ñòðåëêó èëè ðàìêó ñ òîêîì ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ îïðåäåëåíèÿ íàïðàâëåíèÿ âåêòîðà ìàãíèòíîé èíäóêöèè.

Çà íàïðàâëåíèå âåêòîðà ìàãíèòíîé èíäóêöè è ïðèíèìàåòñÿ íàïðàâëåíèå, êîòîðîå ïîêàçûâàåò ñåâåðíûé ïîëþñ N ìàãíèòíîé ñòðåëêè, ñâîáîäíî óñòàíàâëèâàþùåéñÿ â ìàãíèòíîì ïîëå (ðèñ. 1.7, à). Ýòî íàïðàâëåíèå ñîâïàäàåò ñ íàïðàâëåíèåì ïîëîæèòåëüíîé íîðìàëè ê çàìêíóòîìó êîíòóðó ñ òîêîì (ðèñ. 1.7, á). Ïîëîæèòåëüíàÿ íîðìàëü íàïðàâëåíà â òó ñòîðîíó, êóäà ïåðåìåùàåòñÿ áóðàâ÷èê (ñ ïðàâîé íàðåçêîé), åñëè âðàùàòü åãî ïî íàïðàâëåíèþ òîêà â ðàìêå (ðèñ. 1.7, â).

Èñïîëüçóÿ ðàìêó ñ òîêîì èëè ìàãíèòíóþ ñòðåëêó, ìîæíî îïðåäåëèòü íàïðàâëåíèå âåêòîðà ìàãíèòíîé èíäóêöèè â ëþáîé òî÷êå ïîëÿ. Íà ðèñóíêàõ 1.8, 1.9 ïîêàçàíû îïûòû ñ ìàãíèòíîé ñòðåëêîé, ïîâòîðÿþùèå îïûòû ñ ðàìêîé (ñì. ðèñ. 1.5, 1.6).

 ìàãíèòíîì ïîëå ïðÿìîëèíåéíîãî ïðîâîäíèêà ñ òîêîì ìàãíèòíàÿ ñòðåëêà â êàæäîé òî÷êå óñòàíàâëèâàåòñÿ ïî êàñàòåëüíîé ê îêðóæíîñòè (ñì. ðèñ. 1.9). Ïëîñêîñòü òàêîé îêðóæíîñòè ïåðïåíäèêóëÿðíà ïðîâîäó, à öåíòð åå ëåæèò íà îñè ïðîâîäà.

Íàïðàâëåíèå âåêòîðà ìàãíèòíîé èíäóêöèè óñòàíàâëèâàþò ñ ïîìîùüþ ïðàâèëà áóðàâ÷èêà: åñëè íàïðàâëåíèå ïîñòóïàòåëüíîãî äâèæåíèÿ áóðàâ÷èêà ñîâïàäàåò ñ íàïðàâëåíèåì òîêà â ïðîâîäíèêå, òî íàïðàâëåíèå âðàùåíèÿ ðó÷êè áóðàâ÷èêà óêàçûâàåò íàïðàâëåíèå âåêòîðà ìàãíèòíîé èíäóêöèè.

Îïûò ïî îïðåäåëåíèþ íàïðàâëåíèÿ âåêòîðà èíäóêöèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ Çåìëè ïðîâîäèò êàæäûé, êòî îðèåíòèðóåòñÿ íà ìåñòíîñòè ïî êîìïàñó.

Íàïðàâëåíèå âåêòîðà ìàãíèòíîé èíäóêöèè

Ëèíèè ìàãíèòíîé èíäóêöèè. Íàãëÿäíóþ êàðòèíó ìàãíèòíîãî ïîëÿ ìîæíî ïîëó÷èòü, åñëè ïîñòðîèòü òàê íàçûâàåìûå ëèíèè ìàãíèòíîé èíäóêöèè. Ëèíèÿìè ìàãíèòíîé èíäóêöèè íàçûâàþò ëèíèè, êàñàòåëüíûå ê êîòîðûì â ëþáîé èõ òî÷êå ñîâïàäàþò ñ âåêòîðîì â äàííîé òî÷êå ïîëÿ (ðèñ. 1.10). Ëèíèè âåêòîðà ìàãíèòíîé èíäóêöèè àíàëîãè÷íû ëèíèÿì âåêòîðà íàïðÿæåííîñòè ýëåêòðîñòàòè÷åñêîãî ïîëÿ.

Ìàãíèòíîå ïîëå Çåìëè

Äëÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðÿìîëèíåéíîãî ïðîâîäíèêà ñ òîêîì èç ïðèâåäåííûõ ðàíåå îïûòîâ ñëåäóåò, ÷òî ëèíèè ìàãíèòíîé èíäóêöèè — êîíöåíòðè÷åñêèå îêðóæíîñòè, ëåæàùèå â ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé ýòîìó ïðîâîäíèêó ñ òîêîì (ñì. ðèñ. 1.9). Öåíòð îêðóæíîñòåé íàõîäèòñÿ íà îñè ïðîâîäíèêà. Ñòðåëêè íà ëèíèÿõ óêàçûâàþò, â êàêóþ ñòîðîíó íàïðàâëåí âåêòîð ìàãíèòíîé èíäóêöèè, êàñàòåëüíûé ê äàííîé ëèíèè.

Íà ðèñóíêå 1.11 ïîêàçàíà êàðòèíà ìàãíèòíîãî ïîëÿ êàòóøêè ñ òîêîì (ñîëåíîèäà). Åñëè äëèíà ñîëåíîèäà ìíîãî áîëüøå åãî äèàìåòðà, òî ìàãíèòíîå ïîëå âíóòðè ñîëåíîèäà ìîæíî ñ÷èòàòü îäíîðîäíûì. Ëèíèè ìàãíèòíîé èíäóêöèè òàêîãî ïîëÿ ïàðàëëåëüíû è íàõîäÿòñÿ íà ðàâíûõ ðàññòîÿíèÿõ äðóã îò äðóãà.

Íà ðèñóíêå 1.12 ïîêàçàíî ìàãíèòíîå ïîëå Çåìëè. Ëèíèè ìàãíèòíîé èíäóêöèè ïîëÿ Çåìëè ïîäîáíû ëèíèÿì ìàãíèòíîé èíäóêöèè ïîëÿ ñîëåíîèäà. Ìàãíèòíûé ñåâåðíûé ïîëþñ N áëèçîê ê Þæíîìó ãåîãðàôè÷åñêîìó ïîëþñó, à ìàãíèòíûé þæíûé ïîëþñ S — ê Ñåâåðíîìó ãåîãðàôè÷åñêîìó ïîëþñó. Îñü òàêîãî áîëüøîãî ìàãíèòà ñîñòàâëÿåò ñ îñüþ âðàùåíèÿ Çåìëè óãîë 11,5°. Ïåðèîäè÷åñêè ìàãíèòíûå ïîëþñû ìåíÿþò ñâîþ ïîëÿðíîñòü. Ïîñëåäíÿÿ òàêàÿ çàìåíà ïðîèçîøëà îêîëî 30 000 ëåò íàçàä.

Êàðòèíó ëèíèé ìàãíèòíîé èíäóêöèè ìîæíî ñäåëàòü âèäèìîé

Êàðòèíó ëèíèé ìàãíèòíîé èíäóêöèè ìîæíî ñäåëàòü âèäèìîé, âîñïîëüçîâàâøèñü ìåëêèìè æåëåçíûìè îïèëêàìè. Ñ ýòèì ìåòîäîì âû óæå çíàêîìû.

 ìàãíèòíîì ïîëå êàæäûé êóñî÷åê æåëåçà, íàñûïàííûé íà ëèñò êàðòîíà, íàìàãíè÷èâàåòñÿ è âåäåò ñåáÿ êàê ìàëåíüêàÿ ìàãíèòíàÿ ñòðåëêà. Áîëüøîå êîëè÷åñòâî òàêèõ ñòðåëîê ïîçâîëÿåò â áîëüøåì ÷èñëå òî÷åê îïðåäåëèòü íàïðàâëåíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ è, ñëåäîâàòåëüíî, òî÷íåå âûÿñíèòü ðàñïîëîæåíèå ëèíèé ìàãíèòíîé èíäóêöèè. Ïðèìåðû êàðòèí ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðèâåäåíû íà ðèñóíêàõ 1.13—1.16.

Âèõðåâîå ïîëå. Âàæíàÿ îñîáåííîñòü ëèíèé ìàãíèòíîé èíäóêöèè ñîñòîèò â òîì, ÷òî îíè íå èìåþò íè íà÷àëà, íè êîíöà. Îíè âñåãäà çàìêíóòû. Âñïîìíèì, ÷òî ñ ýëåêòðîñòàòè÷åñêèì ïîëåì äåëî îáñòîèò èíà÷å. Åãî ñèëîâûå ëèíèè âî âñåõ ñëó÷àÿõ èìåþò èñòî÷íèêè: îíè íà÷èíàþòñÿ íà ïîëîæèòåëüíûõ çàðÿäàõ è îêàí÷èâàþòñÿ íà îòðèöàòåëüíûõ.

Âèõðåâîå ïîëå

Ïîëÿ ñ çàìêíóòûìè âåêòîðíûìè ëèíèÿìè íàçûâàþò âèõðåâûìè. Ìàãíèòíîå ïîëå — âèõðåâîå ïîëå.

Çàìêíóòîñòü ëèíèé ìàãíèòíîé èíäóêöèè ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ôóíäàìåíòàëüíîå ñâîéñòâî ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Îíî çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî ìàãíèòíîå ïîëå íå èìååò èñòî÷íèêîâ. Ìàãíèòíûõ çàðÿäîâ, ïîäîáíûõ ýëåêòðè÷åñêèì, â ïðèðîäå íå ñóùåñòâóåò.


Ìàãíèòíîå ïîëå — âèõðåâîå ïîëå, â êàæäîé òî÷êå ïîëÿ âåêòîð ìàãíèòíîé èíäóêöèè èìååò îïðåäåëåííîå íàïðàâëåíèå. Ýòî íàïðàâëåíèå óêàçûâàåò ìàãíèòíàÿ ñòðåëêà èëè åãî ìîæíî îïðåäåëèòü ïî ïðàâèëó áóðàâ÷èêà. Ìàãíèòíîå ïîëå íå èìååò èñòî÷íèêîâ; ìàãíèòíûõ çàðÿäîâ â ïðèðîäå íå ñóùåñòâóåò.


Âîïðîñû ê ïàðàãðàôó

1. Êàê îðèåíòèðóþòñÿ â îäíîðîäíîì ìàãíèòíîì ïîëå çàìêíóòûé êîíòóð ñ òîêîì è ìàãíèòíàÿ ñòðåëêà?

2. ×òî íàçûâàþò ëèíèÿìè ìàãíèòíîé èíäóêöèè?

3. Êàêèå ïîëÿ íàçûâàþò âèõðåâûìè?

4. ×åì âèõðåâîå ïîëå îòëè÷àåòñÿ îò ïîòåíöèàëüíîãî?

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru



Ñîäåðæàíèå

!-- Step 2 - Decide on the place where you want to place the video -->
. Âàæíî, ÷òîáû ñêðèïò áûë ïîñëå áëîêà. Íàïðèìåð, ìîæíî ðàçìåñòèòü ïåðåä òåãîì -->