Как определить полюс у магнита
Магнит представляет собой металлический предмет, который может притягивать к себе железо и некоторые другие металлы. У магнитов промышленных и тех, что используются в обучении, как правило, плюс и минус обозначены цветом, в производственных условиях края прибора покрывают стойкой краской. Синей обозначают минус, а красной – плюс. У магнитов, которые используются в механизмах, такого обозначения нет, но при замене деталей и узлов с этим прибором часто требуется найти полярность.
Инструкция
Приблизьте магнит к рассыпанным на столе железным скрепкам. Находясь на некотором расстоянии, магнит притянет скрепки. Если через несколько минут вы снимите скрепки с магнита, вы обнаружите, что сами они стали обладать свойствами магнита. Это происходит за счет существования магнитного поля. Как вы заметили, большее количество скрепок притянулось к концам магнита, то есть к его полюсами. Если вы возьмете два магнита и положите один магнит на стол, а второй будете медленно приближать к нему, вы обнаружите, что полюса магнитов могут притягиваться и отталкиваться.
Следовательно, для определения плюса у магнита, можно воспользоваться другим магнитом, полярность которого определена и отмечена. Поднесите магниты друг к другу. Если они отталкиваются, то полюса у них одинаковые.
Для определения плюса у магнита можно также использовать компас – самый известный прибор, в котором используется магнит, и служит он для определения сторон горизонта. Магнитными свойствами наделена стрелка компаса. На север всегда указывает синий конец стрелки компаса, а на юг – красный. Медленно поднесите компас к одной стороне магнита после того, как стрелка компаса установится в магнитном поле Земли. Южная стрелка будет указывать на северный полюс магнита, а северная стрелка – на южный. Таким образом, вы определите, где плюс, а где минус у магнита.
Можно определить плюс магнита еще одним способом. Для этого необходимо поднести магнит к экрану включенного телевизора в период, когда на телевидении, перед началом или окончанием трансляции, передается сетка для настройки. Если центральная часть сетки сместится в противоположную сторону от магнита, значит поле магнита положительное.
Также можно подвесить магнит за его центральную часть на веревочке там, где поблизости нет металлических предметов. Южный полюс магнита укажет на юг, а северный – на север.
Источники:
- как определить плюс и минус
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Я знаю два способа определения полярности магнита. Во-первых, нужно помнить, что географический север Земли физически соответствует магнитному югу и, соответственно, юг Земли соответствует магнитному северу. Это принцип притягивания противоположностей.
1 способ:
Определяем полярность при помощи компаса. Нужно поднести компас к магниту. Юг компаса (красный конец стрелки) будет притянут к магнитному северу и наоборот.
2 способ:
Определяем полярность на воде, как делали в древности. Вариант подходит, если вы ориентируетесь в пространстве – представляете, где север, где юг. Налейте воду в любую посуду, которая не магнитится (керамика, фарфор, пластмасса). На воду положите кусочек плавучего материала (пенопласта или пробкового дерева), а на этот кусочек магнит. Магнит на пенопласте покажет направление север-юг. Южный полюс магнита на пенопласте повернется в сторону географического севера.
Но! Я встречала разные маркировки магнитов. По какому принципу их маркируют, не понимаю. Есть магниты, на которых буквой N и синим цветом обозначают северный полюс земли (физически южный полюс магнита), а буквой S и красным цветом обозначают южный полюс Земли (физический северный полюс магнита). А есть обозначения наоборот.
Магнитное поле — особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрическими частицами.
Основные свойства магнитного поля
- Магнитное поле порождается электрическим током (движущимися зарядами).
- Магнитное поле обнаруживается по действию на электрический ток (движущиеся заряды).
- Магнитное поле существует независимо от нас, от наших знаний о нем.
Вектор магнитной индукции
Определение
Вектор магнитной индукции — силовая характеристика магнитного поля. Она определяет, с какой силой магнитное поле действует на заряд, движущийся в поле с определенной скоростью. Обозначается как→B. Единица измерения — Тесла (Тл).
За единицу магнитной индукции можно принять магнитную индукцию однородного поля, котором на участок проводника длиной 1 м при силе тока в нем 1 А действует со стороны поля максимальная сила, равна 1 Н. 1 Н/(А∙м) = 1 Тл.
Модуль вектора магнитной индукции — физическая величина, равная отношению максимальной силы, действующей со стороны магнитного поля на отрезок проводника с током, к произведению силы тока и длины проводника:
B=FAmaxIl
За направление вектора магнитной индукции принимается направление от южного полюса S к северному N магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле.
Наглядную картину магнитного поля можно получить, если построить так называемые линии магнитной индукции. Линиями магнитной индукции называют линии, касательные к которым направлены так же, как и вектор магнитной индукции в данной точке поля.
Особенность линий магнитной индукции состоит в том, что они не имеют ни начала, ни конца. Они всегда замкнуты. Поля с замкнутыми силовыми линиями называют вихревыми. Поэтому магнитное поле — вихревое поле.
Замкнутость линий магнитной индукции представляет собой фундаментальное свойство магнитного поля. Оно заключается в том, что магнитное поле не имеет источников. Магнитных зарядов, подобным электрическим, в природе нет.
Напряженность магнитного поля
Определение
Вектор напряженности магнитного поля — характеристика магнитного поля, определяющая густоту силовых линий (линий магнитной индукции). Обозначается как →H. Единица измерения — А/м.
→H=→Bμμ0
μ — магнитная проницаемость среды (у воздуха она равна 1), μ0 — магнитная постоянная, равная 4π·10−7 Гн/м.
Внимание! Направление напряженности всегда совпадает с направлением вектора магнитной индукции: →H↑↑→B.
Направление вектора магнитной индукции и способы его определения
Чтобы определить направление вектора магнитной индукции, нужно:
- Расположить в магнитном поле компас.
- Дождаться, когда магнитная стрелка займет устойчивое положение.
- Принять за направление вектора магнитной индукции направление стрелки компаса «север».
В пространстве между полюсами постоянного магнита вектор магнитной индукции выходит из северного полюса:
При определении направления вектора магнитной индукции с помощью витка с током следует применять правило буравчика:
При вкручивании острия буравчика вдоль направления тока рукоятка будет вращаться по направлению вектора →B магнитной индукции.
Отсюда следует, что:
- Если по витку ток идет против часовой стрелки, то вектор магнитной индукции →B направлен вверх.
- Если по витку ток идет по часовой стрелке, то вектор магнитной индукции →B направлен вниз.
Способы обозначения направлений векторов:
| Вверх |  |
| Вниз |  |
| Влево |  |
| Вправо |  |
| На нас перпендикулярно плоскости чертежа |  |
| От нас перпендикулярно плоскости чертежа |  |
Пример №1. На рисунке изображен проводник, по которому течет электрический ток. Направление тока указано стрелкой. Как направлен (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, к наблюдателю) вектор магнитной индукции в точке С?
Если мысленно начать вкручивать острие буравчика по направлению тока, то окажется, что вектор магнитной индукции в точке С будет направлен к нам — к наблюдателю.
Магнитное поле прямолинейного тока
Линии магнитной индукции представляют собой концентрические окружности, лежащие в плоскости, перпендикулярной проводнику. Центр окружностей совпадает с осью проводника.
Вид сверху:
Если ток идет вверх, то силовые линии направлены против часовой стрелки. Если вниз, то они направлены по часовой стрелке. Их направление можно определить с помощью правила буравчика или правила правой руки:
Правило буравчика (правой руки)
Если большой палец правой руки, отклоненный на 90 градусов, направить в сторону тока в проводнике, то остальные 4 пальца покажут направление линий магнитной индукции.
Модуль вектора магнитной индукции на расстоянии r от оси проводника:
B=μμ0I2πr
Модуль напряженности:
H=I2πr
Магнитное поле кругового тока
Силовые линии представляют собой окружности, опоясывающие круговой ток. Вектор магнитной индукции в центре витка направлен вверх, если ток идет против часовой стрелки, и вниз, если по часовой стрелке.
Определить направление силовых линий магнитного поля витка с током можно также с помощью правила правой руки:
Если расположить четыре пальца правой руки по направлению тока в витке, то отклоненный на 90 градусов большой палец, покажет направление вектора магнитной индукции.
Модуль вектора магнитной индукции в центре витка, радиус которого равен R:
B=μμ0I2R
Модуль напряженности в центре витка:
H=I2R
Пример №2. На рисунке изображен проволочный виток, по которому течет электрический ток в направлении, указанном стрелкой. Виток расположен в вертикальной плоскости. Точка А находится на горизонтальной прямой, проходящей через центр витка. Как направлен (вверх, вниз, влево, вправо) вектор магнитной индукции магнитного поля в точке А?
Если мысленно обхватить виток так, чтобы четыре пальца правой руки были бы направлены в сторону тока, то отклоненный на 90 градусов большой палец правой руки показал бы, что вектор магнитной индукции в точке А направлен вправо.
Магнитное поле электромагнита (соленоида)
Определение
Соленоид — это катушка цилиндрической формы, витки которой намотаны вплотную, а длина значительно больше диаметра.
Число витков в соленоиде N определяется формулой:
N=ld
l — длина соленоида, d — диаметр проволоки.
Линии магнитной индукции являются замкнутыми, причем внутри соленоида они располагаются параллельно друг другу. Поле внутри соленоида однородно.
Если ток по виткам соленоида идет против часовой стрелки, то вектор магнитной индукции →B внутри соленоида направлен вверх, если по часовой стрелке, то вниз. Для определения направления линий магнитной индукции можно воспользоваться правилом правой руки для витка с током.
Модуль вектора магнитной индукции в центральной области соленоида:
B=μμ0INl=μμ0Id
Модуль напряженности магнитного поля в центральной части соленоида:
H=INl=Id
Алгоритм определения полярности электромагнита
- Определить полярность источника.
- Указать на витках электромагнита условное направление тока (от «+» источника к «–»).
- Определить направление вектора магнитной индукции.
- Определить полюса электромагнита. Там, откуда выходят линии магнитной индукции, располагается северный полюс электромагнита (N, или «–». С противоположной стороны — южный (S, или «+»).
Пример №3. Через соленоид пропускают ток. Определите полюсы катушки.
Ток условно течет от положительного полюса источника тока к отрицательному. Следовательно, ток течет по виткам от точки А к точке В. Мысленно обхватив соленоид пальцами правой руки так, чтобы четыре пальца совпадали с направлением тока в витках соленоида, отставим большой палец на угол 90 градусов. Он покажет направление линий магнитной индукции внутри соленоида. Проделав это, увидим, что линии магнитной индукции направлены вправо. Следовательно, они выходят из В, который будет являться северным полюсом. Тогда А будет являться южным полюсом.
Задание EF17530
На рисунке изображён круглый проволочный виток, по которому течёт электрический ток. Виток расположен в вертикальной плоскости. В центре витка вектор индукции магнитного поля тока направлен
Ответ:
а) вертикально вверх в плоскости витка
б) вертикально вниз в плоскости витка
в) вправо перпендикулярно плоскости витка
г) влево перпендикулярно плоскости витка
Алгоритм решения
1.Определить правило, по которому можно определить направление вектора магнитной индукции в данном случае.
2.Применить выбранное правило и определить направление вектора магнитной индукции относительно рисунка.
Решение
По условию задачи мы имеем дело с круглым проволочным витком. Поэтому для определения вектора →B магнитной индукции мы будем использовать правило правой руки.
Чтобы применить это правило, нам нужно знать направление течение тока в проводнике. Условно ток течет от положительного полюса источника к отрицательному. Следовательно, на рисунке ток течет по витку в направлении хода часовой стрелки.
Теперь можем применить правило правой руки. Для этого мысленно направим четыре пальца правой руки в направлении тока в проволочном витке. Теперь отставим на 90 градусов большой палец. Он показывает относительно рисунка влево. Это и есть направление вектора магнитной индукции.
Ответ: г
pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор
Задание EF18109
Магнитная стрелка компаса зафиксирована на оси (северный полюс затемнён, см. рисунок). К компасу поднесли сильный постоянный полосовой магнит и освободили стрелку. В каком положении установится стрелка?
Ответ:
а) повернётся на 180°
б) повернётся на 90° по часовой стрелке
в) повернётся на 90° против часовой стрелки
г) останется в прежнем положении
Алгоритм решения
- Вспомнить, как взаимодействуют магниты.
- Определить исходное положение полюсов.
- Определить конечное положение полюсов и установить, как изменится положение магнитной стрелки.
Решение
Одноименные полюсы магнитов отталкиваются, а разноименные притягиваются. Изначально южный полюс магнитной стрелки находится справа, а северный — слева. Полосовой магнит подносят к ее южному полюсу северной стороной. Поскольку это разноименные полюса, положение магнитной стрелки не изменится.
Ответ: г
pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор
Задание EF18266
Непосредственно над неподвижно закреплённой проволочной катушкой вдоль её оси на пружине подвешен полосовой магнит (см. рисунок). Куда начнёт двигаться магнит сразу после замыкания ключа? Ответ поясните, указав, какие физические явления и законы Вы использовали для объяснения.
Алгоритм решения
- Определить направление тока в соленоиде.
- Определить полюса соленоида.
- Установить, как будет взаимодействовать соленоид с магнитом.
- Установить, как будет себя вести магнит после замыкания электрической цепи.
Решение
Чтобы определить направление тока в соленоиде, посмотрим на расположение полюсов источника тока. Ток условно направлен от положительного полюса к отрицательному. Следовательно, относительно рисунка ток в витках соленоида направлен по часовой стрелке.
Зная направление тока в соленоиде, можно определить его полюса. Северным будет тот полюс, из которого выходят линии магнитной индукции. Определить их направление поможет правило правой руки для соленоида. Мысленно обхватим соленоид так, чтобы направление четырех пальцев правой руки совпадало с направлением тока в витках соленоида. Теперь отставленный на 90 градусов большой палец покажет направление вектора магнитной индукции. Проделав все манипуляции, получим, что вектор магнитной индукции направлен вниз. Следовательно, внизу соленоида расположен северный полюс, а вверху — южный.
Известно, что одноименные полюса магнитов отталкиваются, а разноименные — притягиваются. Подвешенный полосовой магнит обращен к южному полюсу соленоида северным полюсом. А это значит, что при замыкании электрической цепи он будет растягивать пружину, притягиваясь к соленоиду (двигаться вниз).
pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор
Алиса Никитина | Просмотров: 22.3k
Загрузить PDF
Загрузить PDF
Вы наверняка слышали фразу “противоположные полюса притягиваются”. Хотя это далеко не всегда справедливо для отношений между людьми, данное правило неизменно выполняется для магнитов. Мы все привыкли иметь дело с большим магнитом — Землей. Опыты с небольшими магнитами помогут вам понять, как действует магнитное поле Земли, которое защищает нас от космического излучения.[1]
Хотите ли вы для удобства обозначить полюса магнита или провести интересный физический эксперимент, вам пригодится умение определять полярность магнитов.
-
1
Соберите все необходимое. Все, что вам потребуется — это компас и магнит.[2]
Для данного метода подойдет любой компас, а в качестве магнита лучше использовать простой дисковый или стержневой магнит. -
2
Проверьте компас. Несмотря на то, что указывающий на север конец стрелки компаса обычно окрашен в красный цвет, не помешает еще раз проверить компас.[3]
Если вам известно, где в вашей местности расположен север, вы сможете легко определить, какой конец стрелки компаса указывает в этом направлении.- Если вы не знаете, где расположен север, можно выйти с компасом на улицу в полдень, когда солнце расположено в наивысшей точке неба (зените). Возьмите компас в руку, так чтобы он располагался горизонтально, и встаньте лицом к солнцу.[4]
- Посмотрите на расположение стрелки компаса. Если вы живете в Северном полушарии, соответствующий северу конец стрелки повернется к вам, а южный конец стрелки укажет на солнце. Если же вы живете в Южном полушарии, стрелка повернется к вам своим южным концом.[5]
- Если вы не знаете, где расположен север, можно выйти с компасом на улицу в полдень, когда солнце расположено в наивысшей точке неба (зените). Возьмите компас в руку, так чтобы он располагался горизонтально, и встаньте лицом к солнцу.[4]
-
3
Положите компас на ровную горизонтальную поверхность, например на стол.[6]
Поверхность не должна быть намагниченной или металлической, так как это может исказить результат. На результат эксперимента могут повлиять даже такие мелочи, как цепочка для ключей или карманный нож.[7]
Северный конец стрелки компаса должен указывать на север. -
4
Положите магнит на стол. Если вы используете дисковый магнит, северный и южный полюса будут располагаться на противоположных плоских гранях.[8]
Полюса стержневого магнита расположены на его концах.[9]
-
5
Поднесите магнит к компасу. Если у вас дисковый магнит, поставьте его на бок и разверните указательным пальцем так, чтобы одна плоская грань была направлена к компасу.[10]
- Если у вас стержневой магнит, положите его на стол так, чтобы один конец магнита был направлен в сторону компаса.
-
6
Посмотрите на стрелку компаса. Поскольку стрелка компаса представляет собой маленький магнит,[11]
ее южный конец притянется к северному полюсу магнита.- Если стрелка компаса развернулась к магниту своим северным концом, возле компаса находится южный полюс магнита. Поверните магнит так, чтобы к компасу был обращен его второй (северный) полюс: теперь стрелка компаса развернется к магниту своим южным концом.[12]
Реклама
- Если стрелка компаса развернулась к магниту своим северным концом, возле компаса находится южный полюс магнита. Поверните магнит так, чтобы к компасу был обращен его второй (северный) полюс: теперь стрелка компаса развернется к магниту своим южным концом.[12]
-
1
Найдите достаточно длинную нитку. Можно использовать любую нить или бечевку, которые выдержат вес магнита. Они должны быть достаточно длинными, чтобы можно было обвязать и подвесить магнит.
- Как правило, достаточно метровой нити. Длину нити можно оценить следующим образом. Возьмите нить обеими руками. Поднесите правую руку с нитью к своему носу, а левую вытяните как можно дальше. При этом между правой и левой руками у вас получится примерно один метр.
-
2
Надежно обвяжите магнит ниткой. Как следует затяните нитку, чтобы магнит не выскользнул. Учтите, что этот способ непригоден для дискового или сферического магнита.
-
3
Приподнимите магнит за нитку, так чтобы он свободно повис в воздухе. Проследите, чтобы магниту ничто не мешало: он должен свободно крутиться вокруг своей оси. Когда магнит перестанет крутиться, его северный полюс укажет на север. [13]
Итак, вы сделали компас!- Обратите внимание на отличие от предыдущего метода, в котором к северному полюсу магнита притягивался южный конец стрелки компаса. Когда в качестве компаса мы используем магнит, к северу будет обращен его северный полюс, который корректно называть положительным магнитным полюсом, или полюсом, указывающим на север,[14]
поскольку в физическом смысле северный магнитный полюс Земли является южным, так как он притягивает северный полюс магнита.[15]
Реклама
- Обратите внимание на отличие от предыдущего метода, в котором к северному полюсу магнита притягивался южный конец стрелки компаса. Когда в качестве компаса мы используем магнит, к северу будет обращен его северный полюс, который корректно называть положительным магнитным полюсом, или полюсом, указывающим на север,[14]
-
1
Соберите все необходимое. Для данного метода вам понадобится несколько предметов, которые наверняка есть в вашем доме. Если у вас под рукой есть небольшой магнит, кусочек пенопласта, вода и чашка, вы сможете провести занятный эксперимент, который позволит определить полярность магнита.[16]
-
2
Налейте воду в чашку, миску или глубокую тарелку. Нет необходимости наливать воду до краев, достаточно, чтобы в ней смог свободно плавать кусочек пенопласта.
-
3
Приготовьте пенопласт. Выберите такой кусочек пенопласта, который сможет свободно плавать в емкости с водой, и при этом он должен удерживать на себе ваш магнит. Если у вас есть большой лист пенопласта, отрежьте от него необходимый кусочек.
-
4
Положите магнит на пенопласт и опустите его в воду. При этом пенопласт развернется так, чтобы северный полюс магнита указывал на север.[17]
Реклама
Советы
- Если вам требуется регулярно проверять полярность магнитов, для удобства и экономии времени можно приобрести детектор магнитных полюсов.
- Любой магнит с уже известной полярностью можно использовать для определения полярности другого магнита. При этом южный полюс одного магнита будет притягиваться к северному полюсу второго магнита.[18]
Реклама
Предупреждения
- Магнит может изменить полярность компаса на противоположную. Удалите с компаса все магниты и металлические предметы и проверьте, по-прежнему ли северный конец его стрелки указывает на север.[19]
Реклама
Что вам понадобится
- Компас
- Нить
- Пенопласт
- Емкость с водой
- Магнит
Об этой статье
Эту страницу просматривали 31 301 раз.
Была ли эта статья полезной?
План урока:
Постоянные магниты. Что это?
Указатель юга и севера – компас. Полюсы магнитные
Графическое изображение полей
Магнитное поле тока прямого проводника
Соленоид и его магнитные свойства. Электромагниты
Постоянные магниты. Что это?
Китайцы, как и греки, тоже замечали интересное свойство некоторых минералов притягивать к себе железосодержащие предметы. Слово «притягивать» китайцы ассоциируют со словами «прижиматься», «любить» и поэтому назвали такие минералы «чу-ши», что значит «любящий камень». Так как эти минералы создала природа, и человек не мог повлиять на естественное действие камней, их стали называть постоянными магнитами.
Теперь уже известно, что так интересно проявляется природный минерал магнитный железняк (магнетит). Это достаточно хрупкий черного цвета минерал, плотность его примерно 5000 кг/м3.
Магнитный железняк.
Древние люди приписывали магнитному железняку свойства «живой души». Минерал, по их словам, устремлялся к железу, как собака к куску мяса. Ученые объясняют отношение древних к явлениям природы незнанием физики.
На самом деле, все заключается в особом виде материи – поле.
Магнитное поле и притягивает к постоянному магниту железные предметы, ведь, например, мелкие гвоздики или кнопки устремляются к магниту даже без соприкосновения с ним, а на некотором расстоянии.
Магнетит (природный магнитный железняк) проявляет свойства притягивания не очень сильно. Человеком на его основе созданы искусственные магниты с более мощным магнитным полем. В качестве материала в них используются такие металлы, как кобальт, никель и, конечно же, железо. Такие металлы способны намагничиваться, попадая в магнитное поле, а потом становятся самостоятельными магнитами.
Разные формы искусственных магнитов. Источник
Какую бы форму не имел магнит, у него есть участки, где наиболее сильно проявляются магнитные свойства. Эти участки называют магнитными полюсами. У каждого, даже самого маленького магнита, есть два полюса. Современные технологии позволяют намагничивать металлические предметы так, что у них образуется и 4 и 6 полюсов.
Увидеть, как по-разному притягиваются железные опилки к магниту, можно на простейшем опыте с дугообразным школьным магнитом. Просто поднести к опилкам магнит, опилки тут же «прилипнут» к нему:
Дугообразный магнит.
Полюсами такого магнита будут края дуги, где больше всего скопилось железных опилок.
У полосового магнита, форма которого прямоугольный параллелепипед, полюса находятся далеко друг от друга. Чем ближе к середине, тем меньше проявляются магнитные свойства.
Полосовой магнит.
Указатель юга и севера – компас. Полюсы магнитные
«Указатель юга» – так называли древние китайцы свое изобретение. Это был прибор в форме ложки, изготовленный из природного магнита. Ложка могла вращаться вокруг вертикальной оси.
Древний китайский компас.
Ручка ложки указывала южное направление. Она была северным полюсом ложки-магнита.
Развитие науки не остановилось, и современные компасы уже имеют другой вид:
Разные виды компасов.
Магнитная стрелка, главный элемент компаса, – это постоянный магнит и имеет два полюса. Конец стрелки, указывающий на географический Север, называют северным (N), а противоположный – южным (S) полюсом. Отсюда и название полюсов различных магнитов.
Раскраска магнитов в красный и синий цвета условна, реже используются и другие цвета. Существенным является то, что полюсы магнитов существуют только парами. Если распилить, например, полосовой магнит, получатся два полосовых магнита, и у них будет снова по два полюса: северный и южный.
В школьных лабораторных работах используются маленькие магниты на подставке, которые насаживаются на тонкую иглу и могут свободно вращаться вокруг этой иглы. Такие устройства называются магнитными стрелками, как подобие стрелок компасов.
С помощью стрелок изучается взаимодействие полюсов магнитов. Если приблизить стрелки друг к другу, они начинают поворачиваться и установятся по следующему правилу:
Земной шар является огромным магнитом, у которого есть свои полюсы. Но нельзя путать магнитные полюсы Земли с географическими. Согласно правилу, синий (северный) конец стрелки должен поворачиваться к Южному полюсу земного шара, так как притягиваются разноименные полюсы. Да, действительно, это так. Южный магнитный полюс Земли находится вблизи Северного географического полюса, но не в той же точке, а чуть в стороне, на острове Принца Уэльского. Северный магнитный полюс находится в Антарктиде, где и Южный географический.
Источник
Месторасположение магнитных полюсов Земли не остается постоянным. Полюсы смещаются на расстояние нескольких десятков километров в год.
Очень широк список областей, где применяются магниты:
- автомобилестроение;
- приборостроение;
- автоматика;
- телемеханика;
- тормозные системы;
- компасы;
- медицина;
- радиотехника;
- электротехника.
От изучения природных магнитных явлений человек давно шагнул к элетромагнитным явлениям, без чего невозможно развитие знаний об электричестве и электрическом токе.
Графическое изображение полей
Магниты действуют друг на друга и на железосодержащие предметы посредством магнитного поля. Поле не имеет цвета, запаха, его нельзя ощущать. Это особый вид материи, который проявляется по его действию на другое поле или на физические тела.
Условно изображают магнитное поле с помощью силовых линий, так же, как электрическое поле.
Эти линии замкнуты, то есть не имеют ни начала, ни конца. Направление, куда показывают северные полюсы магнитных стрелок, попавших в поле магнита, принято за направление силовых магнитных линий поля. Таковым оказывается направление от северного полюса к южному.
Хотя изображение силовых линий принято за условное, они все же проявляются в простом опыте с железными опилками. Если положить магнит на лист бумаги и посыпать мелкими опилками из железа, то можно увидеть, как они выстроятся вдоль определенных линий, как маленькие магнитные стрелки.
Частота линий вокруг магнита различна. Это подчеркивает более сильное действие магнитного поля около полюсов, где силовые линии плотнее.
Магнитное поле тока прямого проводника
Определить наличие магнитного поля можно, если к магниту поднести магнитную стрелку. Если поле есть, то стрелка повернется и займет положение по правилу взаимодействия полюсов. Северный полюс стрелки повернется к южному полюсу магнита.
Будет ли оказывать действие на стрелку электрический ток?
Проверить это можно с помощью опыта. Стрелка установлена на острие, над нею параллельно ее оси помещен проводник. Если замкнуть цепь, стрелка повернется в другое положение, при выключенной цепи вернется обратно.
Впервые проведя этот опыт в 1820 году, датский ученый Ганс Христиан Эрстед, не имея достаточно знаний о магнетизме, не сумел объяснить поведение стрелки около проводника с током. Это было сделано позднее, а опыт получил название «Опыта Эрстеда».
Получается, что электрический ток может быть источником магнитного поля, которое возникает вокруг движущихся зарядов (вокруг не движущихся зарядов есть только электрическое поле).
Нет ли противоречия в наличии магнитного поля вокруг тока, где направленно движутся частицы, и магнитного поля около постоянных магнитов? Оказывается, в магнитах существуют так называемые молекулярные токи, циркулирующие внутри молекул. Во времена Эрстеда природа таких токов была еще не открыта. Теперь же известно, что в атоме постоянно движутся электроны, поэтому и возникают магнитные свойства некоторых природных веществ, например, железа.
По примеру магнитов для графического изображения поля вокруг тока используют силовые магнитные линии. Направление их указывают северные полюсы магнитных стрелок, помещенных в это поле.
Расположение стрелок показывает, что:
Существует так называемое первое правило правой руки, по которому можно указать направление силовых линий магнитного поля вокруг проводника с током. При изменении направления тока меняется и направление силовых линий поля. Правая рука человека помогает разобраться в этих направлениях.
Конечно, правило применяется не буквально. Не нужно провод брать в руки, надо мысленно представить эту ситуацию с проводником и рукой.
Соленоид и его магнитные свойства. Электромагниты
Короткие провода применяются редко. Тем более, что при небольшом токе вокруг них возникает и небольшое магнитное поле. Для усиления магнитного действия прямой провод сворачивают в виде спирали на непроводящем трубчатом каркасе (дереве, пластмассе, керамике). Такое устройство называется соленоидом (от греч. «солен» – «трубка»). Проще говоря, это катушка с током.
Магнитные поля полосового магнита и катушки-соленоида очень похожи. Силовые линии катушки выходят с северного полюса, в южный полюс входят.
Определить полюсы соленоида можно, поднеся к краю катушки магнит. Если цепь замкнута, и по катушке идет ток, то магнит или притянется к соленоиду, или оттолкнется от него. Например, к катушке приблизили северный полюс магнита, подвешенный на нити.
Магнит оттолкнулся от края катушки. Но ведь отталкиваются одноименные полюсы. Значит, приблизили магнит к северному полюсу соленоида. С другой стороны будет находиться южный полюс.
Магнит будет притягиваться к катушке, значит, рядом с магнитом находится южный полюс катушки, так как притягиваются разноименные полюсы.
Направление линий магнитного поля катушки с током помогает определить второе правило правой руки.
Получается, что соленоид можно использовать как магнит, если подключить такой магнит к источнику тока. Это будет уже не постоянный магнит, а созданный с использованием электрического тока, который срабатывает при включении в электрическую сеть.
При изменении (увеличении или уменьшении) магнитного действия соленоида можно пойти тремя путями:
- регулированием силы тока цепи (можно с помощью реостата);
- увеличением (уменьшением) количества витков катушки;
- использованием внутри катушки сердечника (чаще всего из железа).
Приспособление, состоящее из катушки с током и сердечника внутри нее, называется электромагнитом. Это одна из главных частей большинства электротехнических приборов, систем и устройств:
- телеграфная связь;
- стационарные телефонные аппараты;
- электрические звонки;
- электродвигатели;
- трансформаторы;
- электромагнитные реле;
- домофоны;
- производственные электромагниты.
Грузоподъемный магнит.
Домофон с электромагнитом.
Вентилятор с электродвигателем.
Самый первый электромагнит был изготовлен англичанином У. Стердженом в 1825 году. Его магнит массой 200 г сумел удержать тело в 3 кг 600 г. Через шесть лет американец Дж. Генри создал электромагнит, который поднимал уже 1000 кг.
Интересно и просто на основе электромагнита работает электрический звонок.
Схема электрозвонка.
Цифрами на схеме обозначены основные детали звонка. Это;
- Провода, идущие через замыкающую кнопку к источнику тока.
- Контактная пластинка.
- Контактный винт.
- Якорь – тонкая железная пластинка.
- Обмотка катушки.
- Сердечник.
- Ударный элемент звонка – молоточек.
- Чаша звонка.
При нажатой кнопке звонка происходит замыкание цепи. По обмотке 5 идет ток, и катушка с сердечником 6 превращается в электромагнит. Якорь 4 притягивается электромагнитом к сердечнику 6. В этот момент молоточек 7 ударяет по чаше звонка 8, слышен звонкий удар звонка. Контактный винт в результате движения якоря отходит от контактной пластинки 2, и цепь размыкается. Якорь «отлипает» от сердечника, возвращается в исходное положение, соединяя тем самым контактный винт с контактной пластинкой. Цепь снова замкнута, электромагнит снова срабатывает и т.д. Происходит все очень быстро: цепь то замыкается, то размыкается, магнит то притягивает, то отпускает якорь, молоточек быстро стучит по чаше звонка. Частые удары сливаются в почти сплошной звук.
Электромагниты после отключения от сети быстро размагничиваются и не приносят особых хлопот в применении.
