Utilizarea testelor în lecții face posibilă realizarea reală a individualizării și diferențierii învățării; introducerea în timp util a muncii corecționale în procesul de predare; să evalueze și să gestioneze în mod fiabil calitatea formării. Testele propuse pe tema „Câmp magnetic” conțin 10 sarcini.
Testul nr. 1
1. Un magnet creează un câmp magnetic în jurul său. Unde va fi efectul acestui câmp cel mai puternic?
A. Lângă polii unui magnet.
B. În centrul magnetului.
B.Acțiune câmp magnetic apare uniform în fiecare punct al magnetului.
Răspuns corect: A.
2. Este posibil să folosiți o busolă pe Lună pentru orientare?
A. Nu poți.
B. Este posibil.
B. Se poate, dar numai pe câmpie.
Răspuns corect: A.
3. În ce condiție apare un câmp magnetic în jurul unui conductor?
A. Când într-un conductor apare un curent electric.
B. Când conductorul este pliat în jumătate.
B. Când conductorul este încălzit.
Răspuns corect: A.
A. Sus.
B. Jos.
B. La dreapta.
G. La stânga.
Raspuns corect: B.
5. Indicați proprietatea fundamentală a câmpului magnetic?
A. Liniile sale de forță au întotdeauna surse: ele încep pe sarcini pozitive și se termină pe cele negative.
B. Câmpul magnetic nu are surse. Nu există sarcini magnetice în natură.
B. Liniile sale de forță au întotdeauna surse: ele încep pe sarcini negative și se termină pe cele pozitive.
Raspuns corect: B.
6.Selectați o imagine care arată un câmp magnetic.
Răspuns corect: Fig. 2
7. Curentul curge printr-un inel de sârmă. Indicați direcția vectorului de inducție magnetică.
A. Jos.
B. Sus.
B. La dreapta.
Raspuns corect: B.
8. Cum se comportă bobinele cu miez prezentate în figură?
A. Nu interacționează.
B. Întoarce-te.
B. Se împing.
Răspuns corect: A.
9. Miezul de fier a fost scos din bobina purtătoare de curent. Cum se va schimba modelul de inducție magnetică?
A. Densitatea liniilor magnetice va crește de multe ori.
B. Densitatea liniilor magnetice va scădea de multe ori.
B. Modelul liniilor magnetice nu se va schimba.
Raspuns corect: B.
10. Cum se pot schimba polii unei bobine magnetice cu curent?
A. Introduceți miezul în bobină.
B. Schimbați direcția curentului din bobină.
B. Opriți sursa de alimentare.
D. Creșteți curentul.
Raspuns corect: B.
Testul nr. 2
1. În Islanda și Franța, busola marină a început să fie folosită în secolele al XII-lea și al XIII-lea. O bară magnetică a fost fixată în centru cruce de lemn, apoi această structură a fost pusă în apă, iar crucea, întorcându-se, a fost instalată în direcția nord-sud. Ce pol se va întoarce bara magnetică către polul magnetic nord al Pământului?
A. de nord.
B. Sud.
Raspuns corect: B.
2. Ce substanță nu este deloc atrasă de un magnet?
A. Fier.
B. Nichel.
B. Sticla.
Raspuns corect: B.
3. Un fir izolat este așezat în interiorul acoperirii peretelui. Cum să localizați firele fără a deranja acoperirea peretelui?
A. Aduceți acul magnetic pe perete. Conductorul cu curent și săgeata vor interacționa.
B. Iluminați pereții. O creștere a luminii va indica locația firului.
B. Locația firului nu poate fi determinată fără a sparge învelișul peretelui.
Răspuns corect: A.
4. Figura arată locația acului magnetic. Care este direcția vectorului de inducție magnetică în punctul A?
A. Jos.
B. Sus.
B. La dreapta.
G. La stânga.
Răspuns corect: A.
5. Care este particularitatea liniilor de inducție magnetică?
A. Liniile de inducție magnetică încep pe sarcini pozitive și se termină pe cele negative.
B. Liniile nu au nici început, nici sfârșit. Sunt întotdeauna închise.
Raspuns corect: B.
6. Conductorul purtător de curent este situat perpendicular pe plan. În ce figură sunt arătate corect liniile de inducție magnetică?
Fig.1 Fig.2 Fig.3 Fig.4
Răspuns corect: orez. 4.
7. Curentul curge printr-un inel de sârmă. Indicați direcția curentului dacă vectorul de inducție magnetică este îndreptat în sus.
A. În sens invers acelor de ceasornic.
B. În sensul acelor de ceasornic.
Răspuns corect: A.
8. Determinați natura interacțiunii bobinelor prezentate în figură.
A. Sunt atrași.
B. Se împing.
B. Nu interacționează.
Raspuns corect: B.
9. Cadrul cu curent în câmpul magnetic se rotește. Ce dispozitiv folosește acest fenomen?
A. Disc laser.
B. Ampermetru.
B. Electromagnet.
Raspuns corect: B.
10. De ce se rotește un cadru purtător de curent plasat între polii unui magnet permanent?
A. Datorită interacțiunii câmpurilor magnetice ale cadrului și magnetului.
B. Din cauza actiunii câmp electric rame magnetice.
B. Datorită efectului câmpului magnetic al magnetului asupra sarcinii din bobină.
Răspuns corect: A.
Literatură: Fizică. Clasa a VIII-a: manual pentru acte de invatamant general / A.V. Peryshkin. - Dropia, 2006.
Catalogul sarcinilor.
Sarcini D13. Câmp magnetic. Inductie electromagnetica
Faceți teste pentru aceste sarcini
Reveniți la catalogul de sarcini
Versiune pentru imprimare și copiere în MS Word
Un curent electric a fost trecut printr-un cadru conducător de lumină situat între polii unui magnet de potcoavă, a cărui direcție este indicată de săgeți în figură.
Soluţie.
Câmpul magnetic va fi direcționat de la polul nord al magnetului spre sud (perpendicular pe latura AB a cadrului). Laturile cadrului cu curent sunt acționate de forța Amperi, a cărei direcție este determinată de regula stângii, iar mărimea este egală cu unde este puterea curentului în cadru, este mărimea inducției magnetice. a câmpului magnetic, este lungimea laturii corespunzătoare a cadrului, este sinusul unghiului dintre vectorul de inducție magnetică și direcția curentului. Astfel, pe partea AB a cadrului și pe partea paralelă cu acesta vor acționa forțe egale ca mărime, dar opuse ca direcție: în partea stângă „de la noi”, iar în partea dreaptă „pe noi”. Forțele nu vor acționa pe părțile rămase, deoarece curentul din ele curge paralel cu liniile de câmp. Astfel, cadrul va începe să se rotească în sensul acelor de ceasornic când este privit de sus.
Pe măsură ce vă întoarceți, direcția forței se va schimba și în momentul în care cadrul se rotește cu 90°, cuplul își va schimba direcția, astfel încât cadrul nu se va roti mai mult. Cadrul va oscila în această poziție pentru o perioadă de timp, apoi va ajunge în poziția prezentată în Figura 4.
Raspuns: 4
Sursa: Academia de Fizică de Stat. Valul principal. Opțiunea 1313.
Un curent electric trece prin bobină, a cărui direcție este prezentată în figură. În același timp, la capetele miezului de fier al bobinei
1) se formează poli magnetici: la capătul 1 - polul nord; la capătul 2 – sudic
2) se formează poli magnetici: la capătul 1 - polul sud; la capătul 2 - nordic
3) se acumulează sarcini electrice: la capătul 1 - sarcină negativă; la final 2 este pozitiv
4) se acumulează sarcini electrice: la capătul 1 - sarcină pozitivă; la final 2 - negativ
Soluţie.
Când particulele încărcate se mișcă, apare întotdeauna un câmp magnetic. Să folosim regula mâinii drepte pentru a determina direcția vectorului de inducție magnetică: ne îndreptăm degetele de-a lungul liniei curente, apoi degetul mare îndoit va indica direcția vectorului de inducție magnetică. Astfel, liniile de inducție magnetică sunt direcționate de la capătul 1 la capătul 2. Liniile de câmp magnetic intră în polul magnetic sud și ies din nord.
Răspunsul corect este indicat sub număr 2.
Nota.
În interiorul magnetului (bobinei), liniile câmpului magnetic merg de la polul sud la polul nord.
Raspuns: 2
Sursa: Academia de Fizică de Stat. Valul principal. Opțiunea 1326., OGE-2019. Valul principal. Opțiunea 54416
Figura prezintă o imagine a liniilor câmpului magnetic de la doi magneți de bandă obținuți folosind pilitura de fier. Judecând după locația acului magnetic, care poli ai magneților de bandă corespund zonelor 1 și 2?
1) 1 - polul nord; 2 - sud
2) 1 - sudic; 2 - polul nord
3) atât 1, cât și 2 - la polul nord
4) atât 1 cât și 2 - la polul sud
Soluţie.
Deoarece liniile magnetice sunt închise, polii nu pot fi atât la sud, cât și la nord. Litera N (Nord) indică polul nord, S (Sud) sudul. Polul Nord este atras de Polul Sud. Prin urmare, regiunea 1 este polul sud, regiunea 2 este polul nord.
Tema acestei lecții va fi câmpul magnetic și reprezentarea lui grafică. Vom discuta despre câmpul magnetic neuniform și uniform. Mai întâi, să definim câmpul magnetic, să vă spunem cu ce este asociat și ce proprietăți are. Să învățăm cum să-l descriem pe grafice. De asemenea, vom afla cum este determinat un câmp magnetic neuniform și omogen.
Astăzi vom repeta în primul rând ce este un câmp magnetic. câmp magnetic - un câmp de forță care se formează în jurul unui conductor prin care trece curentul electric. Este asociat cu sarcinile de mișcare.
Acum este necesar să notăm proprietățile câmpului magnetic. Știți că taxa are mai multe câmpuri asociate. În special, câmpul electric. Dar vom discuta tocmai despre câmpul magnetic creat de sarcinile în mișcare. Un câmp magnetic are mai multe proprietăți. Primul: câmpul magnetic este creat prin mișcarea sarcinilor electrice. Cu alte cuvinte, se formează un câmp magnetic în jurul unui conductor prin care trece curentul electric. Următoarea proprietate care spune cum este determinat câmpul magnetic. Este determinată de efectul asupra unei alte sarcini electrice în mișcare. Sau, spun ei, la un curent electric diferit. Putem determina prezența unui câmp magnetic prin efectul asupra acului busolei, asupra așa-numitului. ac magnetic.
O alta proprietate: câmpul magnetic exercită forță. Prin urmare, ei spun că câmpul magnetic este material.
Aceste trei proprietăți sunt caracteristici distinctive câmp magnetic. După ce am decis ce este un câmp magnetic și am determinat proprietățile unui astfel de câmp, este necesar să spunem cum este studiat câmpul magnetic. În primul rând, câmpul magnetic este studiat folosind un cadru purtător de curent. Dacă luăm un conductor, facem un cadru rotund sau pătrat din acest conductor și trecem un curent electric prin acest cadru, atunci într-un câmp magnetic acest cadru se va roti într-un anumit fel.
Orez. 1. Cadrul purtător de curent se rotește într-un câmp magnetic extern
După modul în care acest cadru se rotește, putem judeca câmp magnetic. E un singur lucru aici condiție importantă: Cadrul trebuie sa fie foarte mic sau sa fie de dimensiuni foarte mici fata de distantele la care studiem campul magnetic. Un astfel de cadru se numește circuit de curent.
De asemenea, putem studia câmpul magnetic folosind ace magnetice, plasându-le într-un câmp magnetic și observându-le comportamentul.
Orez. 2. Efectul unui câmp magnetic asupra acelor magnetice
Următorul lucru despre care vom vorbi este cum să reprezentăm un câmp magnetic. Ca rezultat al cercetărilor care au fost efectuate de-a lungul timpului, a devenit clar că câmpul magnetic poate fi reprezentat convenabil folosind linii magnetice. A observa linii magnetice, hai să facem un experiment. Pentru experimentul nostru vom avea nevoie de un magnet permanent, pilitură metalică de fier, sticlă și o foaie de hârtie albă.
Orez. 3. Pilitura de fier se aliniază de-a lungul liniilor câmpului magnetic
Acoperiți magnetul cu o placă de sticlă și puneți deasupra o foaie de hârtie, cearceaf alb hârtie. Presărați pilitură de fier deasupra unei foi de hârtie. Ca rezultat, veți vedea cum apar liniile câmpului magnetic. Ceea ce vom vedea sunt liniile de câmp magnetic ale unui magnet permanent. Ele sunt uneori numite și spectrul liniilor magnetice. Observați că liniile există în toate cele trei direcții, nu doar în plan.
Linie magnetică- o linie imaginară de-a lungul căreia s-ar alinia axele acelor magnetice.
Orez. 4. Reprezentarea schematică a unei linii magnetice
Uite, figura arată următoarele: linia este curbă, direcția liniei magnetice este determinată de direcția săgeții magnetice. Direcția este indicată de polul nord al acului magnetic. Este foarte convenabil să descrii linii folosind săgeți.
Orez. 5. Cum este indicată direcția liniilor câmpului?
Acum să vorbim despre proprietățile liniilor magnetice. În primul rând, liniile magnetice nu au nici început, nici sfârșit. Acestea sunt linii închise. Deoarece liniile magnetice sunt închise, atunci nu există sarcini magnetice.
Doilea: acestea sunt linii care nu se intersectează, nu sunt întrerupte, nu se răsucescîn orice fel. Cu ajutorul liniilor magnetice, putem caracteriza câmpul magnetic, ne imaginăm nu numai forma, ci și vorbim despre efectul forței. Dacă înfățișăm o densitate mai mare a unor astfel de linii, atunci în acest loc, în acest punct din spațiu, vom avea o acțiune de forță mai mare.
Dacă liniile sunt paralele între ele, densitatea lor este aceeași, atunci în acest caz spun că câmpul magnetic este uniform. Dacă, dimpotrivă, aceasta nu este îndeplinită, adică. densitatea este diferită, liniile sunt curbe, atunci un astfel de câmp va fi numit eterogen. La sfârșitul lecției, aș dori să vă atrag atenția asupra următoarelor desene.
Orez. 6. Câmp magnetic neomogen
În primul rând, acum știm deja asta linii magnetice poate fi reprezentat prin săgeți. Iar figura reprezintă tocmai un câmp magnetic neuniform. Densitatea este diferită în diferite locuri, ceea ce înseamnă că efectul de forță al acestui câmp asupra acului magnetic va fi diferit.
Figura următoare prezintă un câmp omogen. Liniile sunt îndreptate într-o singură direcție, iar densitatea lor este aceeași.
Orez. 7. Câmp magnetic uniform
Un câmp magnetic uniform este un câmp care apare în interiorul unei bobine cu un număr mare se rotește sau în interiorul unui magnet cu bandă dreaptă. Câmpul magnetic din afara unui magnet de bandă, sau ceea ce am observat astăzi în clasă, este un câmp neuniform. Pentru a înțelege pe deplin toate acestea, să ne uităm la tabel.
Lista literaturii suplimentare:
Belkin I.K. Câmpuri electrice și magnetice // Quantum. - 1984. - Nr 3. - P. 28-31. Kikoin A.K. De unde vine magnetismul? // Quantum. - 1992. - Nr 3. - P. 37-39.42 Leenson I. Misterele acului magnetic // Quantum. - 2009. - Nr 3. - P. 39-40. Manual de fizică elementară. Ed. G.S. Landsberg. T. 2. - M., 1974
Subiecte ale codificatorului examenului unificat de stat: interacțiunea magneților, câmpul magnetic al unui conductor cu curentul.
Proprietățile magnetice ale materiei sunt cunoscute oamenilor de mult timp. Magneții și-au primit numele de la orașul antic Magnesia: în vecinătatea sa se afla un mineral comun (numit mai târziu minereu de fier magnetic sau magnetit), bucăți din care atrăgeau obiecte de fier.
Interacțiunea magnetică
Pe două laturi ale fiecărui magnet există Polul NordŞi Polul Sud. Doi magneți sunt atrași unul de celălalt de poli opuși și respinși de poli similari. Magneții pot acționa unul asupra celuilalt chiar și prin vid! Totuși, toate acestea seamănă cu interacțiunea sarcinilor electrice interacțiunea magneților nu este electrică. Acest lucru este dovedit de următoarele fapte experimentale.
Forța magnetică slăbește pe măsură ce magnetul se încălzește. Puterea interacțiunii sarcinilor punctiforme nu depinde de temperatura acestora.
Forța magnetică slăbește dacă magnetul este agitat. Nimic de genul acesta nu se întâmplă cu corpurile încărcate electric.
Sarcinile electrice pozitive pot fi separate de cele negative (de exemplu, la electrificarea corpurilor). Dar este imposibil să separați polii unui magnet: dacă tăiați un magnet în două părți, atunci apar și poli la locul tăierii, iar magnetul se împarte în doi magneți cu poli opuși la capete (orientați exact în același mod ca polii magnetului original).
Deci magneți Întotdeauna bipolare, ele există doar sub formă dipoli. Poli magnetici izolați (numiți monopoli magnetici - analogi ai sarcinii electrice) nu există în natură (în orice caz, nu au fost încă descoperiți experimental). Aceasta este poate cea mai izbitoare asimetrie dintre electricitate și magnetism.
La fel ca corpurile încărcate electric, magneții acționează asupra sarcinilor electrice. Cu toate acestea, magnetul acționează doar asupra în mișcareîncărca; dacă sarcina este în repaus în raport cu magnetul, atunci efectul forței magnetice asupra sarcinii nu este observat. Dimpotrivă, un corp electrificat acționează cu orice sarcină, indiferent dacă este în repaus sau în mișcare.
Conform conceptelor moderne ale teoriei cu rază scurtă de acțiune, interacțiunea magneților se realizează prin câmp magneticȘi anume, un magnet creează un câmp magnetic în spațiul înconjurător, care acționează asupra altui magnet și provoacă o atracție sau repulsie vizibilă a acestor magneți.
Un exemplu de magnet este ac magnetic busolă. Folosind un ac magnetic, puteți aprecia prezența unui câmp magnetic într-o anumită regiune a spațiului, precum și direcția câmpului.
Planeta noastră Pământ este un magnet uriaș. Nu departe de polul geografic nord al Pământului se află polul magnetic sud. Prin urmare, capătul de nord al acului busolei, întorcându-se spre polul magnetic sudic al Pământului, indică nordul geografic. De aici provine numele „polul nord” al unui magnet.
Liniile de câmp magnetic
Câmpul electric, ne amintim, este studiat folosind sarcini de test mici, prin efectul asupra căruia se poate judeca magnitudinea și direcția câmpului. Analogul unei sarcini de testare în cazul unui câmp magnetic este un mic ac magnetic.
De exemplu, puteți obține o perspectivă geometrică asupra câmpului magnetic plasând ace de busole foarte mici în diferite puncte din spațiu. Experiența arată că săgețile se vor alinia de-a lungul anumitor linii - așa-numitele linii de câmp magnetic. Să definim acest concept sub forma următoarelor trei puncte.
1. Liniile de câmp magnetic, sau liniile magnetice de forță, sunt linii direcționate în spațiu care au următoarea proprietate: un mic ac de busolă plasat în fiecare punct al unei astfel de linii este orientat tangent la această dreaptă..
2. Direcția liniei câmpului magnetic este considerată a fi direcția capetelor nordice ale acelor busolei situate în puncte de pe această linie..
3. Cu cât liniile sunt mai dense, cu atât câmpul magnetic este mai puternic într-o anumită regiune a spațiului..
Pilitura de fier poate servi cu succes ca ace de busolă: într-un câmp magnetic, pilitura mică sunt magnetizate și se comportă exact ca acele magnetice.
Deci, turnând pilitura de fier în jurul unui magnet permanent, vom vedea aproximativ următoarea imagine a liniilor câmpului magnetic (Fig. 1).
Orez. 1. Câmp magnetic permanent
Polul nord al unui magnet este indicat prin culoarea albastru și litera ; polul sud - în roşu şi litera . Vă rugăm să rețineți că liniile de câmp părăsesc polul nord al magnetului și intră în polul sud: la urma urmei, capătul de nord al acului busolei va fi îndreptat spre polul sud al magnetului.
experiența lui Oersted
În ciuda faptului că fenomenele electrice și magnetice sunt cunoscute oamenilor încă din antichitate, nu există nicio relație între ele pentru o lungă perioadă de timp nu a fost observat. Timp de câteva secole, cercetările în domeniul electricității și magnetismului au decurs în paralel și independent unele de altele.
Faptul remarcabil că fenomenele electrice și magnetice sunt de fapt legate între ele a fost descoperit pentru prima dată în 1820 - în celebrul experiment al lui Oersted.
Diagrama experimentului lui Oersted este prezentată în Fig. 2 (imagine de pe site-ul rt.mipt.ru). Deasupra acului magnetic (și sunt polii nord și sud ai acului) există un conductor metalic conectat la o sursă de curent. Dacă închideți circuitul, săgeata se întoarce perpendicular pe conductor!
Acest experiment simplu a indicat direct relația dintre electricitate și magnetism. Experimentele care au urmat experimentul lui Oersted au stabilit cu fermitate următorul model: câmpul magnetic este generat de curenți electrici și acționează asupra curenților.
Orez. 2. Experimentul lui Oersted
Modelul liniilor de câmp magnetic generate de un conductor purtător de curent depinde de forma conductorului.
Câmp magnetic al unui fir drept care transportă curent
Liniile de câmp magnetic ale unui fir drept care transportă curent sunt cercuri concentrice. Centrele acestor cercuri se află pe fir, iar planurile lor sunt perpendiculare pe fir (Fig. 3).
Orez. 3. Câmp al unui fir drept cu curent
Există două reguli alternative pentru determinarea direcției liniilor de câmp magnetic înainte.
Regula în sensul acelor de ceasornic. Liniile de câmp merg în sens invers acelor de ceasornic dacă priviți astfel încât curentul să curgă spre noi.
Regula cu șurub(sau regula gimlet, sau regula tirbușonului- asta e ceva mai aproape de cineva ;-)). Liniile de câmp merg acolo unde trebuie să rotiți șurubul (cu un filet obișnuit din dreapta), astfel încât să se miște de-a lungul filetului în direcția curentului.
Folosește regula care ți se potrivește cel mai bine. Este mai bine să te obișnuiești cu regula în sensul acelor de ceasornic - vei vedea mai târziu singur că este mai universală și mai ușor de utilizat (și apoi ți-o amintești cu recunoștință în primul an, când studiezi geometria analitică).
În fig. 3 a apărut ceva nou: acesta este un vector numit inducția câmpului magnetic, sau inducție magnetică. Vectorul de inducție magnetică este analog cu vectorul intensității câmpului electric: servește caracteristica de putere câmp magnetic, determinând forța cu care câmpul magnetic acționează asupra sarcinilor în mișcare.
Despre forțele dintr-un câmp magnetic vom vorbi mai târziu, dar deocamdată vom observa doar că mărimea și direcția câmpului magnetic este determinată de vectorul de inducție magnetică. În fiecare punct din spațiu, vectorul este îndreptat în aceeași direcție cu capătul nordic al acului busolei plasat într-un punct dat, și anume, tangent la linia câmpului în direcția acestei linii. Inducția magnetică se măsoară în Tesla(Tl).
Ca și în cazul câmpului electric, pentru inducția câmpului magnetic se aplică următoarele: principiul suprapunerii. Constă în faptul că inducțiile câmpurilor magnetice create la un punct dat de diverși curenți se adună vectorial și dau vectorul rezultat al inducției magnetice:.
Câmp magnetic al unei bobine cu curent
Luați în considerare o bobină circulară prin care circulă un curent continuu. Nu arătăm în figură sursa care creează curentul.
Imaginea liniilor de câmp ale orbitei noastre va arăta aproximativ după cum urmează (Fig. 4).
Orez. 4. Câmpul unei bobine cu curent
Va fi important pentru noi să putem determina în ce jumătate de spațiu (față de planul bobinei) este îndreptat câmpul magnetic. Din nou avem două reguli alternative.
Regula în sensul acelor de ceasornic. Liniile de câmp merg acolo, privind de unde curentul pare să circule în sens invers acelor de ceasornic.
Regula cu șurub. Liniile de câmp merg acolo unde șurubul (cu filet normal la dreapta) se va deplasa dacă este rotit în direcția curentului.
După cum puteți vedea, curentul și câmpul își schimbă rolurile - în comparație cu formularea acestor reguli pentru cazul curentului continuu.
Câmp magnetic al unei bobine de curent
Bobina Va funcționa dacă înfășurați firul strâns, întoarceți pentru a se transforma, într-o spirală suficient de lungă (Fig. 5 - imagine de la en.wikipedia.org). Bobina poate avea câteva zeci, sute sau chiar mii de spire. Bobina se mai numește solenoid.
Orez. 5. Bobina (solenoid)
Câmpul magnetic de o rotație, după cum știm, nu pare foarte simplu. Câmpuri? spirele individuale ale bobinei sunt suprapuse una peste alta și s-ar părea că rezultatul ar trebui să fie o imagine foarte confuză. Totuși, nu este așa: câmpul unei bobine lungi are o structură neașteptat de simplă (Fig. 6).
Orez. 6. câmpul bobinei de curent
În această figură, curentul din bobină curge în sens invers acelor de ceasornic atunci când este privit din stânga (acest lucru se va întâmpla dacă în Fig. 5 capătul din dreapta al bobinei este conectat la „plusul” sursei de curent, iar capătul din stânga la „ minus"). Vedem că câmpul magnetic al bobinei are două proprietăți caracteristice.
1. În interiorul bobinei, departe de marginile acesteia, se află câmpul magnetic omogen: în fiecare punct vectorul de inducție magnetică este același ca mărime și direcție. Liniile de câmp sunt drepte paralele; se îndoaie numai în apropierea marginilor bobinei când ies.
2. În afara bobinei câmpul este aproape de zero. Cu cât sunt mai multe spire în bobină, cu atât câmpul în afara ei este mai slab.
Rețineți că o bobină infinit de lungă nu eliberează deloc câmpul în exterior: nu există câmp magnetic în afara bobinei. În interiorul unei astfel de bobine, câmpul este uniform peste tot.
Nu-ți aduce aminte de nimic? O bobină este analogul „magnetic” al unui condensator. Vă amintiți că un condensator creează un câmp electric uniform în interiorul său, ale cărui linii se îndoaie numai lângă marginile plăcilor, iar în afara condensatorului câmpul este aproape de zero; un condensator cu plăci infinite nu eliberează deloc câmpul în exterior, iar câmpul este uniform peste tot în interiorul lui.
Și acum - principala observație. Vă rugăm să comparați imaginea liniilor câmpului magnetic din afara bobinei (Fig. 6) cu liniile câmpului magnetic din Fig. 1. Este același lucru, nu-i așa? Și acum ajungem la o întrebare care probabil a apărut în mintea ta de mult timp: dacă un câmp magnetic este generat de curenți și acționează asupra curenților, atunci care este motivul apariției unui câmp magnetic lângă un magnet permanent? La urma urmei, acest magnet nu pare a fi un conductor cu curent!
Ipoteza lui Ampere. Curenți elementari
La început s-a crezut că interacțiunea magneților s-a explicat prin sarcini magnetice speciale concentrate la poli. Dar, spre deosebire de electricitate, nimeni nu putea izola sarcina magnetică; la urma urmei, așa cum am spus deja, nu a fost posibil să se obțină polii nord și sud ai unui magnet separat - polii sunt întotdeauna prezenți într-un magnet în perechi.
Îndoielile cu privire la sarcinile magnetice au fost agravate de experimentul lui Oersted, când s-a dovedit că câmpul magnetic este generat de curent electric. Mai mult, s-a dovedit că pentru orice magnet este posibil să se selecteze un conductor cu un curent de configurație corespunzătoare, astfel încât câmpul acestui conductor să coincidă cu câmpul magnetului.
Ampere a prezentat o ipoteză îndrăzneață. Nu există sarcini magnetice. Acțiunea unui magnet este explicată de curenții electrici închisi din interiorul acestuia.
Care sunt aceste curente? Aceste curenti elementari circulă în interiorul atomilor și moleculelor; sunt asociate cu mișcarea electronilor de-a lungul orbitelor atomice. Câmpul magnetic al oricărui corp este format din câmpurile magnetice ale acestor curenți elementari.
Curenții elementari pot fi localizați aleatoriu unul față de celălalt. Apoi câmpurile lor sunt anulate reciproc, iar corpul nu prezintă proprietăți magnetice.
Dar dacă curenții elementari sunt aranjați într-o manieră coordonată, atunci câmpurile lor, însumându-se, se întăresc reciproc. Corpul devine magnet (Fig. 7; câmpul magnetic va fi îndreptat spre noi; polul nord al magnetului va fi și el îndreptat spre noi).
Orez. 7. Curenți elementari de magnet
Ipoteza lui Ampere despre curenții elementari a clarificat proprietățile magneților. Încălzirea și agitarea unui magnet distruge ordinea curenților săi elementari proprietăți magnetice slăbi. Inseparabilitatea polilor magnetului a devenit evidentă: în punctul în care magnetul este tăiat, obținem aceiași curenți elementari la capete. Capacitatea unui corp de a fi magnetizat într-un câmp magnetic este explicată prin alinierea coordonată a curenților elementari care „se rotesc” în mod corespunzător (citiți despre rotația unui curent circular într-un câmp magnetic în foaia următoare).
Ipoteza lui Ampere s-a dovedit a fi adevărată - asta a arătat dezvoltare ulterioară fizică. Ideile despre curenții elementari au devenit o parte integrantă a teoriei atomului, dezvoltată deja în secolul al XX-lea - la aproape o sută de ani după presupunerea genială a lui Ampere.
