Підручник Фізика 9 клас - Т.М. Засєкіна - Оріон 2017 рік

Розділ 1 МАГНІТНІ ЯВИЩА

§ 6. МАГНІТНЕ ПОЛЕ ПРОВІДНИКА ЗІ СТРУМОМ

Ви дізнаєтесь

- Як досліджувати магнітне поле провідника зі струмом

Пригадайте

- Дослід Ерстеда

Дослідження магнітного поля прямолінійного провідника зі струмом. У попередніх параграфах ми вивчали магнітні поля постійних магнітів і планети Земля, які є наслідком циркуляції внутрішніх електричних струмів. Але відповідь на запитання, як змінюється магнітне поле зі зміною сили струму та його напрямку, ми ще не можемо дати. Чи є ще якісь причини, що визначають інтенсивність і напрямок магнітної взаємодії? Для з’ясування цього звернемось до лабораторних дослідів, які можна виконати в кабінеті фізики, й на деякий час станемо дослідниками. Нам буде потрібне обладнання: джерело струму, вимикач, реостат, досліджуваний провідник і магнітна стрілка (мал. 30).

З’ясуємо, чи залежить магнітна дія провідника зі струмом від відстані між провідником і магнітною стрілкою. Замкнемо електричне коло, не змінюючи сили струму в колі (повзунок реостата в центральному положенні). Якщо розміщувати магнітну стрілку (індикатор для дослідження магнітного поля) на різних відстанях від провідника зі струмом, то виявиться, що зі збільшенням цієї відстані магнітна взаємодія слабшає, і навпаки; що меншою є відстань до провідника зі струмом, то магнітне поле сильніше діє на стрілку.

Мал. 30. Дослідження магнітного поля прямолінійного провідника зі струмом

З’ясуємо, чи залежить магнітна дія провідника зі струмом від сили струму в ньому. Установимо магнітну стрілку на такій відстані від провідника зі струмом, щоб дія його магнітного поля на стрілку була незначною. Збільшимо силу струму в провіднику, пересунувши для цього повзунок реостата праворуч. Спостерігатимемо, що взаємодія провідника зі струмом і магнітної стрілки стає помітнішою не лише в точці, де була попередньо розміщена стрілка, а й на більшій відстані від провідника.

Отже, підсилення дії магнітного поля провідника зі струмом на магнітну стрілку можна досягти, зменшуючи відстань до провідника зі струмом та/або збільшуючи силу струму в ньому.

З’ясуємо, чи залежить магнітна дія провідника зі струмом від напрямку електричного струму в ньому. Для цього дещо змінимо умови досліду. Протягнемо досліджуваний провідник крізь отвір в аркуші картону, на якому розміщені маленькі магнітні стрілочки на підставках. Пропустимо по провіднику електричний струм. Під дією магнітного поля провідника зі струмом осі магнітних стрілочок розмістяться в певному напрямку (мал. 31, а, б).

Мал. 31. Залежність напрямку силових ліній магнітного поля від напрямку струму в прямолінійному провіднику

На малюнку 31, в, г показано розміщення магнітних стрілок навколо провідника зі струмом при спостереженні за стрілочками зверху. На малюнку 31, в ми бачимо поперечний переріз провідника, у якому струм спрямований від нас, що умовно позначено хрестиком у кружечку.

Після зміни напрямку струму в провіднику на протилежний магнітні стрілочки розвернуться на 180° (у цьому разі струм у провіднику спрямований до нас, що умовно позначено кружечком із крапкою посередині) (мал. 31, г).

Із цього досліду можна зробити висновок, що напрямок магнітних ліній залежить від напрямку струму в провіднику.

З’ясуємо, як буде проявлятися магнітна взаємодія двох паралельних гнучких провідників зі струмом. Якщо електричний струм в обох провідниках збігатиметься за напрямком, то провідники притягуватимуться (мал. 32, а). У випаду проходження струмів протилежного напрямку (мал. 32, б) провідники будуть відштовхуватись один від одного з певною силою.

Мал. 32. Магнітна взаємодія: а — паралельних провідників, по яким проходять струми в однакових напрямках; б — паралельних провідників зі струмами протилежних напрямків

Історична довідка. Взаємодію двох провідників зі струмом уперше продемонстрував Андре Марі Ампер через тиждень після того, як уперше почув про дослід Ганса Крістіана Ерстеда.

Виявилося, що інтенсивність взаємодії залежить від довжини провідників, відстані між ними, середовища, у якому вони розміщені, та від сили струму в провідниках. У результаті саме цього досліду було дано визначення одиниці сили струму: один ампер (1 А) — сила струму, який, протікаючи у двох паралельних тонких провідниках нескінченної довжини, що розміщені у вакуумі на відстані 1 м один від одного, викликає на кожній ділянці провідників довжиною 1 м силу взаємодії 2 · 10-7 Н.

Правила для визначення напрямку ліній індукції магнітного поля.

Із попередніх дослідів нам відомо, що напрямок ліній індукції магнітного поля можна визначити за допомогою магнітних стрілок. За відсутності магнітних стрілок для визначення напрямку ліній індукції магнітного поля й самого вектора магнітної індукції є кілька правил, зокрема правило свердлика (правого гвинта) та правило правої руки.

Правило свердлика. Якщо поступальний рух свердлика збігається з напрямком струму, то обертання його ручки показує напрямок ліній індукції магнітного поля (мал. 33, а).

Правило правої руки. Якщо прямий провідник охопити чотирма пальцями правої руки так, щоб великий палець, розміщений уздовж провідника, вказував напрямок струму, то чотири зігнуті пальці вкажуть напрямок ліній індукції магнітного поля (мал. 33, б).

Оскільки лінії індукції магнітного поля є замкнутими кривими, то вектор індукції в певній точці магнітного поля напрямлений уздовж дотичної до силових ліній магнітного поля в цій точці (мал. 33, а, б).

Мал. 33. Визначення напрямку ліній індукції магнітного поля прямого струму: а — за правилом свердлика; б — за правилом правої руки

Підбиваємо підсумки

- Дія магнітного поля провідника зі струмом на магнітну стрілку залежить від відстані до провідника й сили струму в ньому. Підсилення дії магнітного поля можна досягти, зменшуючи відстань до провідника зі струмом та/або збільшуючи силу струму в ньому.

- Напрямок магнітних силових ліній пов’язаний з напрямком струму в провіднику.

- Для визначення напрямку ліній індукції магнітного поля застосовують правило правої руки або правило свердлика.

ФОРМУЄМО КОМПЕТЕНТНІСТЬ

Я поміркую й зможу пояснити

1. Як виявити магнітну дію провідника зі струмом? Від яких величин залежить магнітна дія провідника зі струмом?

2. Як розміщуються залізні ошурки в магнітному полі прямолінійного провідника, по якому проходить струм? Який висновок можна із цього зробити?

3. Як взаємодіють два провідники зі струмом, по яким проходить струм? Ця взаємодія завжди однакова, чи існують умови, змінюючи які, можна змінювати й взаємодію провідників?

4. Поясніть зміну напрямку магнітної стрілки при її переміщенні в магнітному полі, використовуючи поняття: а) сили; б) енергії.

Я можу застосовувати знання й розв'язувати задачі






Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Всі матеріали на сайті доступні за ліцензією Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Unported CC BY-SA 3.0 та GNU Free Documentation License (GFDL)

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми приклали багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2007-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.