понедельник, 27 февраля 2017 г.

9 класс. Урок 44. Постоянные магниты. Магнитное поле Земли. Взаимодействие магнитов.

По­сто­ян­ным маг­ни­том на­зы­ва­ет­ся тело, спо­соб­ное дол­гое время со­хра­нять на­маг­ни­чи­ва­ние. В ре­зуль­та­те мно­го­крат­ных ис­сле­до­ва­ний, про­ве­ден­ных мно­го­чис­лен­ных опы­тов, мы можем ска­зать, что толь­ко три ве­ще­ства на Земле могут быть по­сто­ян­ны­ми маг­ни­та­ми.

Толь­ко эти три ве­ще­ства и их спла­вы могут быть по­сто­ян­ны­ми маг­ни­та­ми, толь­ко они могут на­маг­ни­чи­вать­ся и со­хра­нять такое со­сто­я­ние дол­гое время.

По­сто­ян­ные маг­ни­ты ис­поль­зо­ва­лись очень давно, и в первую оче­редь это при­бо­ры ори­ен­ти­ро­ва­ния в про­стран­стве – пер­вый ком­пас был изоб­ре­тен в Китае для того, чтобы ори­ен­ти­ро­вать­ся в пу­стыне. На се­го­дняш­ний день о маг­нит­ных стрел­ках, о по­сто­ян­ных маг­ни­тах уже никто не спо­рит, их ис­поль­зу­ют по­все­мест­но в те­ле­фо­нах и в ра­дио­пе­ре­дат­чи­ках и про­сто в раз­лич­ных элек­тро­тех­ни­че­ских из­де­ли­ях.

Видеоурок: Постоянные магниты.Магнитное поле. Магнитное поле Земли.

Интерактивный учебник: Постоянные магниты






Интерактивный учебник: Магнитное поле Земли.



Ис­сле­до­ва­ние по­сто­ян­ных маг­ни­тов свя­за­но ис­клю­чи­тель­но с их вза­и­мо­дей­стви­ем. Маг­нит­ное поле может со­зда­вать­ся элек­три­че­ским током и по­сто­ян­ным маг­ни­том, по­это­му пер­вое, что было про­ве­де­но, – это ис­сле­до­ва­ния с маг­нит­ны­ми стрел­ка­ми. Если под­не­сти маг­нит к стрел­ке, то мы уви­дим вза­и­мо­дей­ствие – од­но­имен­ные по­лю­са будут от­тал­ки­вать­ся, а раз­но­имен­ные будут при­тя­ги­вать­ся. Такое вза­и­мо­дей­ствие на­блю­да­ет­ся со всеми маг­ни­та­ми.

Рас­по­ло­жим вдоль по­ло­со­во­го маг­ни­та ма­лень­кие маг­нит­ные стрел­ки (Рис. 4), южный полюс будет вза­и­мо­дей­ство­вать с се­вер­ным, а се­вер­ный будет при­тя­ги­вать южный. Маг­нит­ные стрел­ки будут рас­по­ла­гать­ся вдоль линии маг­нит­но­го поля. При­ня­то счи­тать, что маг­нит­ные линии на­прав­ле­ны вне по­сто­ян­но­го маг­ни­та от се­вер­но­го по­лю­са к юж­но­му, а внут­ри маг­ни­та от юж­но­го по­лю­са к се­вер­но­му. Таким об­ра­зом, маг­нит­ные линии за­мкну­ты точно так же, как и у элек­три­че­ско­го тока, это кон­цен­три­че­ские окруж­но­сти, они за­мы­ка­ют­ся внут­ри са­мо­го маг­ни­та. По­лу­ча­ет­ся, что вне маг­ни­та маг­нит­ное поле на­прав­ле­но от се­ве­ра к югу, а внут­ри маг­ни­та от юга к се­ве­ру.


Магнитное поле Земли

Наша Земля – это боль­шой маг­нит  и, со­от­вет­ствен­но, этот маг­нит со­зда­ет в про­стран­стве до­ста­точ­но мощ­ное маг­нит­ное поле. Когда мы смот­рим на стрел­ку маг­нит­но­го ком­па­са, мы знаем, что крас­ная стре­лоч­ка по­ка­зы­ва­ет на юг, а синяя на север. Как же рас­по­ла­га­ют­ся маг­нит­ные по­лю­сы Земли? В этом слу­чае необ­хо­ди­мо пом­нить о том, что на се­вер­ном гео­гра­фи­че­ском по­лю­се Земли рас­по­ла­га­ет­ся южный маг­нит­ный полюс и на южном гео­гра­фи­че­ском по­лю­се рас­по­ла­га­ет­ся се­вер­ный маг­нит­ный полюс Земли.

Если рас­смот­реть Землю как тело, на­хо­дя­ще­е­ся в про­стран­стве, то можно го­во­рить о том, что, когда мы идем по ком­па­су на север, мы при­дем на южный маг­нит­ный полюс, а когда идем на юг – мы по­па­дем на се­вер­ный маг­нит­ный полюс. На эк­ва­то­ре стре­лоч­ка ком­па­са будет рас­по­ла­гать­ся прак­ти­че­ски го­ри­зон­таль­но от­но­си­тель­но по­верх­но­сти Земли, и чем ближе мы будем на­хо­дить­ся к по­лю­сам, тем вер­ти­каль­нее будет рас­по­ло­же­ние стрел­ки. Маг­нит­ное поле Земли могло из­ме­нять­ся, были вре­ме­на, когда по­лю­сы ме­ня­лись от­но­си­тель­но друг друга, то есть южный был там, где се­вер­ный, и на­о­бо­рот. 


Маг­нит­ные и гео­гра­фи­че­ские по­лю­са не сов­па­да­ют. Внут­ри самой Земли тоже су­ще­ству­ет маг­нит­ное поле, и, как в по­сто­ян­ном маг­ни­те, оно на­прав­ле­но от юж­но­го маг­нит­но­го по­лю­са к се­вер­но­му.

От­ку­да же бе­рет­ся маг­нит­ное поле в по­сто­ян­ных маг­ни­тах? Ответ на этот во­прос дал фран­цуз­ский уче­ный Ан­дре-Ма­ри Ампер. Он вы­ска­зал идею о том, что маг­нит­ное поле по­сто­ян­ных маг­ни­тов объ­яс­ня­ет­ся эле­мен­тар­ны­ми, про­стей­ши­ми то­ка­ми, про­те­ка­ю­щи­ми внут­ри по­сто­ян­ных маг­ни­тов. Эти про­стей­шие эле­мен­тар­ные токи опре­де­лен­ным об­ра­зом уси­ли­ва­ют друг друга и со­зда­ют маг­нит­ное поле. От­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ная ча­сти­ца – элек­трон – дви­жет­ся во­круг ядра атома, это дви­же­ние можно счи­тать на­прав­лен­ным, и, со­от­вет­ствен­но, во­круг та­ко­го дви­жу­ще­го­ся за­ря­да со­зда­ет­ся маг­нит­ное поле. Внут­ри лю­бо­го тела ко­ли­че­ство ато­мов и элек­тро­нов про­сто огром­но, со­от­вет­ствен­но, все эти эле­мен­тар­ные токи при­ни­ма­ют упо­ря­до­чен­ное на­прав­ле­ние, и мы по­лу­ча­ем до­ста­точ­но зна­чи­тель­ное маг­нит­ное поле. То же самое мы можем ска­зать о Земле, то есть маг­нит­ное поле Земли очень на­по­ми­на­ет маг­нит­ное поле по­сто­ян­но­го маг­ни­та. А по­сто­ян­ный маг­нит – это до­ста­точ­но яркая ха­рак­те­ри­сти­ка лю­бо­го про­яв­ле­ния маг­нит­но­го поля.


Комментариев нет:

Отправить комментарий