Магнитное поле - Магнитные явления

Физический словарик

Магнит (от греч. Magnetis lithos - камень из Магнесии - древнего города в Малой Азии) - естественный магнит - кусок железной руды, обладающий свойством притягивать железо, сталь, кобальт и др.

Историческая справка

В течение веков развитие учений об электричестве и магнетизме шло практически независимо, хотя издавна было отмечено сходство электрических и магнитных явлений: для обоих типов взаимодействий наблюдались как притяжение, так и отталкивание. Процесс формирования единого учения об электромагнетизме, завершившийся созданием теории электромагнитного поля Максвелла, начался с открытия датского ученого Эрстеда.

Ганс Христиан Эрстед родился 14 августа 1777 г. в городе Рудкебинге в семье аптекаря. Он учился в Копенгагенском университете, Который окончил в 1797 г., получив диплом фармацевта.

Вся творческая жизнь Эрстеда прошла в стенах родного университета. Эрстед проникся идеей о единстве сил природы и уже в 1812-1813 гг. высказал идею о возможной связи электрического тока и магнетизма. Однако обнаружить такую связь ему удалось лишь в 1820 г., когда во время лекции было отмечено действие тока на магнитную стрелку. Его неожиданные и удивительно простые опыты с отклонением магнитной стрелки вблизи проводника с током были сразу же проверены рядом ученых. Эта проверка принесла и новые результаты, которые в совокупности составили экспериментальную основу первой теории магнетизма.

Интересные факты

1. В Германии высокоскоростная магистраль связала Гамбург и Мюнхен, а в 2000 г. вошла в строй линия на магнитной подвеске «Трансрапид» между Берлином и Гамбургом. При скорости 320 км/ч расстояние в 283 км поезд преодолевает за 53 мин.

2. Внешние, расплавленные, слои ядра Земли находятся в постоянном движении. В результате этого в нем возникают магнитные поля, формирующие в конечном итоге магнитное поле Земли.

Магнитное поле Земли существенно влияет на климат. Чехословацкие и американские геофизики сравнили, как менялись климатические условия и магнитное поле с 1925 по 1970 г. Выяснилась четкая закономерность: за все эти годы в Северном полушарии росла напряженность магнитного поля и соответственно росла среднегодовая температура. В Южном полушарии Земли происходило обратное - одновременно снижались магнитная напряженность и температура.

3. Исследования показали, что во время магнитных бурь навигационные способности почтовых голубей значительно ухудшаются. Точно такие же затруднения испытывают птицы, когда на обратном пути им встречаются магнитные аномалии. Если амплитуда такой аномалии, встретившейся на пути голубя, велика, то птица полностью теряет способность ориентироваться.

4. С помощью магниторазведки изучают геомагнитное - естественное магнитное поле Земли. Его величина зависит от размеров и глубины залегания намагниченных объектов, например залежей железных руд. Магнитометрами (полевыми, авиационными или корабельными) измеряют абсолютную величину магнитного поля либо его относительные значения, которые сравнивают с измеренными в опорных пунктах.

Задачи на перевод единиц измерения в СИ

200 кОм = 20 000 Ом

45 мА = 0,045 А

24 кВ = 24 000 В

400 мм = 0,4 м

2,67 км = 2 670 м

4 см² = 0,0004 м²

1,8 км/ч = 0,5 м/с

450 г = 0,45 кг

78 МДж = 78 000 000 Дж

Качественные задачи и вопросы

1. Что называется магнитным полем? (Магнитным полем называется поле, порождаемое движущимися заряженными частицами и постоянными магнитами и действующее на движущиеся заряженные частицы, постоянные магниты и вещества железо, никель, кобальт и некоторые сплавы.)

2. В проводнике увеличили силу тока. Как при этом изменилось магнитное поле? (Магнитное поле увеличилось.)

3. Проводник скрутили в катушку. Как при этом изменилось магнитное поле? (Магнитное поле увеличилось.)

4. Покажите магнитное поле проводника с током.

Ответ:

5. Определите направление силы тока в проводниках.

Ответ:

Задача для любителей истории

Три каравеллы X. Колумба отправились в неведомые дали на рассвете 3 августа 1492 г. Уже через месяц многие матросы желали только одного - возвращения домой: океан грозил гибелью. Между тем корабли покинули последний из Канарских островов; что впереди, уже никто не знал. В корабельной книге каравеллы «Санта-Мария», которой командовал Колумб, 9 сентября была сделана запись: «Адмирал принял решение отсчитывать доли пути меньшие, чем проходили в действительности, в том случае, если бы плавание оказалось длительным, чтобы людьми не овладели страх и растерянность». А через четыре дня после этого вдруг начал шалить компас. Вместо того чтобы показывать на север с небольшим смещением к востоку, магнитная стрелка отклонилась к северо-западу. Весть о необычном поведении компаса, которому моряки уже привыкли доверять, распространилась среди матросов. И без того возбужденные суеверные люди готовы были поднять бунт, потребовать немедленного возвращения домой. Оценив опасность, адмирал, таясь от команды, передвинул катушку компаса с угловыми делениями так, что отклонение стрелки снова стало обычным.

Объясните поведение компаса. (Магнитные полюса Земли удалены от географических полюсов. Так, Южный магнитный полюс Земли удален от Северного географического полюса примерно на 2100 км.)

Физический эксперимент

Изучение магнитного поля катушки с током.

Приборы и материалы: источник питания; ключ; дуговой и полосовый постоянные магниты; компас; железные опилки; провода соединительные; наборы катушек.

Задание: соберите цепь и получите спектры кругового тока, соленоида, одиночного витка. Зарисуйте спектры и катушки, определите полюса катушек и направление силовых линий магнитного поля.

Объект исследования	Рисунок магнитного поля
1. Полосовый магнит 2. Дуговой магнит 3. Катушка с током