Физика А. Перышкин
Проводник подвешен на гибких проводах, которые присоединяются к источнику тока. Проводник помещен между полюсами дугообразного магнита, т.е. находится в магнитном поле. При замыкании электрической цепи проводник приходит в движение.
Направление движения проводника зависит от направления тока в нем и от расположения полюсов магнита.
В приборе легкая прямоугональная рамка насажена на вертикальную ось. На рамке уложена обмотка, состоящая из нескольких десятков витков проволоки, покрытой изоляцией. Концы обмотки присоединены к металлическим полукольцам: один конец обмотки присоединен к одному полукольцу, другой — к другому. Каждое полукольцо прижимается к металлической пластинке — щетке. Щетки служат для подвода тока от источника к рамке.
При помощи полуколец и щеток.
В технических электродвигателях обмотка состоит из большого числа витков проволоки. Эти витки укладывают в пазы (прорези), сделанные вдоль боковой поверхности железного цилиндра. Этот цилиндр нужен для усиления магнитного поля.
Магнитное поле, в котором вращается якорь такого двигателя, создается сильным электромагнитом. Электромагнит питается током от того же источника тока, что и обмотка якоря.
Вал двигателя, проходящей по центральной оси железного цилиндра, соединяют с прибором, который приводится двигателем во вращение.
Применение: транспорт, насосы для выкачивания нефти из скважин.
При одинаковой мощности они имеют меньшие размеры, чем тепловые двигатели. Они не загрязняют воздух и им не нужен запас топлива и воды. Их можно установить в удобном месте. Можно изготовить электрический двигатель любой мощности.
Борис Семенович Якоби в 1834 г.
Самостоятельная работа по физике Действие магнитного поля на проводник с током. Электрический двигатель 8 класс с ответами. Самостоятельная работа представлена в двух вариантах, в каждом по 3 задания.
Вариант 1
1. На рисунке 100 изображен проводник АВ, подвешенный на гибких проводах, которые присоединены к источнику тока. Проводник помещен между полюсами дугообразного магнита. При замыкании цепи проводник приходит в движение и отклоняется влево. В какую сторону отклонится проводник при изменении расположения полюсов источника тока?
2. На рисунке 101 изображен прибор, с помощью которого можно продемонстрировать вращение рамки с током в магнитном поле. Каково назначение щеток в этом приборе?
3. Какие преобразования энергии происходят при работе электрического двигателя?
Вариант 2
1. На рисунке 102 изображен проводник АВ, подвешенный на гибких проводах, которые присоединены к источнику тока. Проводник помещен между полюсами дугообразного магнита. При замыкании цепи проводник приходит в движение и отклоняется вправо. В какую сторону отклонится проводник при изменении расположения полюсов магнита?
2. В каком устройстве используется вращение катушки с током в магнитном поле?
3. Для чего в электрическом двигателе нужен якорь? Как он устроен (рис. 103)?
Ответы на самостоятельную работу по физике Действие магнитного поля на проводник с током. Электрический двигатель 8 класс
Вариант 1
1. При изменении расположения полюсов магнита, проводник отклонится в противоположную сторону — влево.
2. Щетки в этом приборе нужны для подвода тока от источника. к рамке. Одна щетка всегда соединена с положительным полюсом источника, а другая — с отрицательным.
3. При работе электрического двигателя происходит преобразование энергии магнитного поля в механическую энергию.
Вариант 2
1. При изменении расположения полюсов магнита, проводник отклонится в противоположную сторону — влево.
2. Вращение катушки с током в магнитном поле используется в устройстве электрического двигателя.
3. Якорь двигателя нужен для усиления магнитного поля. Магнитное поле, в котором вращается якорь электродвигателя, создается сильным электромагнитном, который питается током от того же источника тока, что и обмотка якоря. Вал двигателя, проходящий по центральной оси железного цилиндра, соединяют с прибором, который приводится двигателем во вращение.
Действие магнитного поля на проводник с током. Опытное подтверждение этого явления. Электродвигатель постоянного тока. Его устройство (по таблице или модели).
Сила Ампера -магнитное поле действует с некоторой слой на проводник с током.
Правило левой руки: Если левую руку расположить так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, 4 вытянутых пальца указывали направление силы тока, тогда согнутых на 90 градусов большой палец укажет направление силы Амперы.
Вектор магнитной индукции – это силовая характеристика магнитного поля. Он направлен по касательной к силовым линиям магнитного поля.
Магнитное поле действует с некоторой силой на любой проводник с током, находящийся в этом поле. На рисунке изображен проводник АВ, подвешенный на гибких проводах, которые присоединены к источнику тока. Проводник АВ помещен между полюсами дугообразного магнита, т.е. находится в магнитном поле. При замыкании электрической цепи проводник приходит в движение.
Направление движения проводника зависит от направления тока в нем и от расположения полюсов магнита. В данном случае ток направлен от А к В, и проводник отклонился влево. При изменении направления тока на противоположное проводник переместится вправо. Точно так же как и проводник изменит направление движения при изменении расположения полюсов магнита.
Практически важное значение имеет вращение проводника с током в магнитном поле.
На рисунке изображен прибор, с помощью которого можно продемонстрировать такое движение. В этом приборе легкая прямоугольная рамка ABCD насажена на вертикальную ось. На рамке уложена обмотка, состоящая из нескольких десятков витков проволоки, покрытой изоляцией. Концы обмотки присоединены к металлическим полукольцам 2: один конец обмотки присоединен к одному полукольцу, другой – к другому.
Каждое полукольцо прижимается к металлической пластинке – щетке 1. Щетки служат для подвода тока от источника к рамке. Одна щетка всегда соединена с положительным полюсом источника, а другая – с отрицательным.
На рисунке изображена схема такого устройства, оно называется якорем двигателя. На схеме (она дана в перпендикулярном сечении) витки проволоки показаны кружочками.
Двигатели постоянного тока нашли особенно широкое применение на транспорте (электровозы, трамваи, троллейбусы).
Один из первых в мире электрических двигателей, пригодных для практического применения, был изобретен русским ученым Борисом Семеновичем Якоби в 1834 г
Тест по теме Электромагнитные явления 8 класс с ответами. Тест содержит 4 варианта, каждый включает по 15 заданий.
1. На столе находится электроскоп, шару которого сообщен положительный заряд. Какое поле существует вокруг него? Как его можно обнаружить?
1) в этом случае поле отсутствует
2) электрическое; по изменению положения листочков электроскопа при поднесении к его шару наэлектризованного тела
3) магнитное; по действию на железные опилки
4) и электрическое, и магнитное; по взаимодействию с наэлектризованным телом и железными опилками
2. Какой опыт свидетельствует о существовании магнитного поля вокруг проводника с током?
1) опыт Эрстеда
2) опыт Кулона
3) опыт Ома
4) опыт Иоффе и Милликена
3. Какую линию называют магнитной линией магнитного поля?
1) ту, которая видна благодаря железным опилкам
2) ту, вдоль которых располагаются в магнитном поле оси магнитных стрелочек
3) любую линию в магнитном поле, по которой движется к магниту притягиваемое им тело
4. Укажите картину магнитного поля, которая соответствует на рисунке магнитному полю прямого проводника с током.
1) № 1
2) № 2
3) № 3
5. Какие места катушки с током называют полюсами? Сколько их у каждой катушки?
1) находящиеся в средней части катушки; столько, сколько витков провода в этой части
2) расположенные в средней части катушки; один — северный
3) находящиеся вблизи концов катушки; два — северный и южный
4) концы катушки; два — северный и южный
6. На каком рисунке направление магнитных линий магнитного поля катушки с током показано правильно?
7. Как изменить магнитное поле катушки с током, имея в своем распоряжении железный стержень, диаметр которого чуть меньше диаметра ее отверстия? Как оно изменится при этом?
1) положить стержень рядом с катушкой; усилится
2) вставить стержень в катушку; ослабнет
3) вставить стержень в катушку; усилится
4) подвесить стержень над катушкой; усилится
8. Как взаимодействуют одноименные полюсы магнитов?
1) отталкиваются друг от друга
2) притягиваются друг к другу
3) они не взаимодействуют
4) отталкиваются только тогда, когда находятся очень близко друг от друга
9. Где находится южный магнитный полюс Земли?
1) там, где расположен ее южный географический полюс
2) там, где находится северный географический полюс Земли
3) вблизи северного географического полюса нашей планеты
4) вблизи ее южного географического полюса
10. Какой из представленных здесь рисунков соответствует картине магнитного поля при взаимодействии разноименных полюсов магнита?
11. По виду магнитных линий магнитных полей между полюсами магнитов определите их правый полюс.
1) на рис. № 1 — южный, на рис. № 2 — северный
2) на обоих рисунках — северный
3) на обоих рисунках — южный
4) на рис. № 1 — северный, на рис. № 2 — южный
12. На какой проводник с током — прямой, в форме спирали, катушки, рамки — действует магнитное поле?
1) на прямой
2) на катушку
3) на рамку
4) на все проводники с током
13. Придет ли в движение проводник, изображенный на рисунке, если замкнуть ключ? Почему?
1) нет, так как в цепи не возникнет ток
2) да, поскольку на проводник АВ подействует магнитное поле
3) нет, потому что последовательно с проводником АВ включен реостат
4) да, так как цепь будет замкнута
14. Какой механизм действует благодаря использованию в его устройстве принципа вращения рамки с током в магнитном поле?
1) электромагнит
2) электродвигатель
3) электрический чайник
15. Какая физическая величина характеризует энергетическую эффективность электродвигателя?
1) его мощность
2) произведенная им работа
3) КПД двигателя
4) масса и размеры двигателя
1. Проводник включен в работающую электрическую цепь. Какое поле существует вокруг него?
1) электрическое
2) магнитное
3) электромагнитное
4) поле в этом случае не возникает
2. Что служит источником электрического поля?
1) электрический ток
2) положительный электрический заряд
3) отрицательный электрический заряд
4) любой электрический заряд
3. Какова форма магнитных линий магнитного поля прямого проводника с током?
1) замкнутые кривые вокруг проводника
2) отходящие от проводника радиальные линии
3) замкнутые кривые вокруг проводника, расположенные в перпендикулярных ему плоскостях
4) концентрические окружности, охватывающие проводник
4. На каком рисунке представлена картина магнитного поля катушки с током?
5. На каком рисунке направление магнитных линий магнитного поля катушки с током показано стрелками неправильно?
6. Как можно усилить магнитное поле катушки с током?
1) увеличить силу тока в ней
2) сделать ее более длинной
3) увеличить радиус катушки
4) намотать провод на каркас менее плотно
7. Электромагнит удерживал притянувшийся к нему железный лом. При размыкании электрической цепи тот отпал от электромагнита. Притянется ли он вновь, если цепь замкнуть, изменив направление тока?
1) нет
2) да
3) однозначный ответ дать нельзя
8. Какое из названных ниже веществ не притянется к магниту?
1) чугун
2) кобальт
3) стекло
4) сталь
9. Магнитная буря — это
1) изменение магнитного поля Земли
2) неожиданное усиление магнитного поля планеты
3) резкое кратковременное изменение магнитного поля Земли
4) несуществующее явление
10. На каком рисунке изображена картина магнитного поля при взаимодействии одноименных полюсов магнитов?
11. На рисунках показаны две картины магнитных полей между полюсами магнитов. Определите их левый полюс.
1) на обоих рисунках — северный
2) на обоих рисунках — южный
3) на рис. № 1 — южный, на рис. № 2 — северный
4) на рис. № 1 — северный, на рис. № 2 — южный
12. Собрана электрическая цепь, в которой один проводник помещен между полюсами дугообразного магнита. При замыкании цепи он отклонился вправо, а экспериментатору надо было, чтобы проводник отклонился влево. Что ему надо для этого изменить?
1) силу тока в цепи
2) направление тока или расположение полюсов магнита
3) и направление тока, и расположение полюсов магнита
4) напряжение на концах этого проводника
13. Будет ли двигаться проводник АВ, если ключ замкнуть? Почему?
1) да, так как цепь будет замкнута
2) нет, поскольку отсутствует магнитное поле
3) да, потому что в проводнике АВ возникнет электрический ток
4) нет, так как включенный в цепь реостат уменьшит силу тока
14. Как — прямолинейно, криволинейно, поворачиваясь вокруг оси — может двигаться в магнитном поле рамка с током?
1) прямолинейно
2) криволинейно
3) поворачиваясь вокруг оси
4) ответ неоднозначен
15. По какому из названных здесь признаков электродвигатели превосходят тепловые двигатели?
1) экологичности
2) мощности
3) массе
4) размеру
Вариант 3
1. Вокруг каких зарядов существует электрическое поле?
1) вокруг неподвижных электрических зарядов
2) вокруг упорядоченно движущихся зарядов
3) вокруг любых электрических зарядов
4) вокруг хаотически движущихся зарядов
2. Когда вокруг зарядов можно обнаружить магнитное поле?
1) когда движутся положительные заряды
2) когда движутся отрицательные заряды
3) если заряды распределились по поверхности наэлектризованного тела
4) в случае упорядоченного движения любых зарядов
3. Какова форма магнитных линий магнитного поля катушки с током?
1) замкнутые кривые вокруг катушки
2) замкнутые кривые, проходящие внутри и снаружи катушки
3) замкнутые кривые, охватывающие все ее витки, проходя внутрь через отверстия
4. На каком из рисунков направление магнитных линий магнитного поля обозначено правильно?
1) № 1
2) № 2
3) № 3
4) на все рисунках неправильно
5. Выберите правильно показанную на рисунке картину магнитного поля прямого проводника с током.
1) № 1
2) № 2
3) № 3
4) такой здесь нет
6. Три катушки различаются только числом имеющихся у них витков провода: у одной их 150, у другой 75, у третьей 200. Какую из них нужно включить, чтобы получить самое слабое поле?
1) первую
2) вторую
3) третью
7. Что нужно сделать, чтобы прекратить удержание электромагнитом железного предмета?
1) уменьшить напряжение на обмотке электромагнита
2) увеличить силу тока в ней
3) слегка встряхнуть электромагнит
4) разомкнуть электрическую цепь его обмотки
8. Как взаимодействуют разноименные полюсы магнитов?
1) притягиваются друг к другу
2) отталкиваются друг от друга
3) они не взаимодействуют
4) притягиваются только тогда, когда находятся очень близко друг к другу
9. Где находится северный магнитный полюс Земли?
1) там же, где расположен ее северный географический полюс
2) там, где находится южный географический полюс планеты
3) около ее северного географического полюса
4) недалеко от южного географического полюса Земли
10. Какой рисунок показывает картину магнитного поля, существующего между одноименными полюсами магнитов?
11. На рисунках изображены картины магнитных полей между полюсами магнитов. Определите их правые полюсы.
1) на рис. № 1 — северный, на рис. № 2 — южный
2) на рис. № 2 — южный, на рис. № 2 — северный
3) на обоих рисунках — северный
4) на обоих рисунках — южный
12. Как можно изменить направление движения проводника с током на противоположное в поле дугообразного магнита?
1) одновременным изменением направления электрического тока в проводнике и расположения полюсов магнита
2) изменением направления тока или расположения полюсов магнита на обратное
3) изменением силы тока или напряжения
13. Придет ли в движение проводник АВ в установке, показанной на рисунке, при замыкании ключа? Почему?
1) да, поскольку по цепи пойдет электрический ток
2) нет, так как у такого магнита поле во внутреннем пространстве отсутствует
3) да, потому что в проводнике АВ возникнет электрический ток, на который будет действовать поле магнита
14. Кто изобрел первый электродвигатель, получивший широкое практическое применение?
1) Э.Х. Ленц
2) Георг Ом
3) Шарль Кулон
4) Б.С. Якоби
15. Какие преимущества электродвигателя перед тепловыми двигателями обеспечили ему применение в бытовой технике — пылесосах, кофемолках и т.д.?
1) Быстрота включения и разнообразие внешней формы
2) Широкий диапазон мощности и удобство пользования
3) Разнообразие его размеров и окраски
Вариант 4
1. Вокруг каких зарядов образуется магнитное поле?
1) любых электрических зарядов
2) вокруг всех однонаправленно движущихся зарядов
3) только вокруг упорядоченно перемещающихся электронов
4) вокруг неподвижных электрических зарядов
2. О чем свидетельствует опыт Эрстеда?
1) о нагревании проводника электрическим током
2) об отклонении магнитной стрелки, находящейся около проводника с током, в определенную сторону
3) о существовании вокруг проводника с током магнитного поля.
3. Правильно ли обозначено на рисунке направление линий магнитного поля проводника с током?
1) да
2) нет
3) определить нельзя, так как неизвестно направление тока в проводнике
4. Чем катушка с током похожа на магнитную стрелку?
1) наличием полюсов
2) формой
3) тем, что тоже имеет два полюса и при возможности свободно поворачиваться устанавливается в направлении «север — юг»
5. Каким образом можно изменить направление магнитного поля катушки на противоположное?
1) изменив направление тока и перевернув ее полюсы
2) изменив направление тока или поменяв местами ее полюсы
3) повысив напряжение или силу тока в катушке
6. Какой из названных ниже приборов применяется для регулирования силы притяжения магнитом железных предметов?
1) магнитная стрелка
2) амперметр
3) вольтметр
4) реостат
7. Притягивается к магниту
1) резина
2) шерсть
3) сталь
4) шелк
8. Как называют явление существования необычно сильного магнитного поля в какой-либо местности Земли?
1) магнитное поле Земли
2) магнитная буря
3) магнитное взаимодействие
4) магнитная аномалия
9. Укажите, какая из картин магнитного поля, изображенных на рисунках, соответствует магнитному полю катушки с током.
10. Какой полюс магнита — северный или южный — расположен слева?
1) на обоих рисунках — северный
2) на обоих рисунках — южный
3) на рис. № 1 — северный, на рис. № 2 — южный
4) на рис. № 1 — южный, на рис. № 2 — северный
11. Что представляет собой электромагнит?
1) навитый на каркас провод
2) катушку с проволочной обмоткой и сердечником из железа
3) катушку с проволочной обмоткой и сердечником из намагниченного материала
4) катушку с любым сердечником
12. Как изменится направление движения проводника с током под действием магнитного поля, если переключить полюсы источника тока и поменять местами полюсы магнитов?
1) не изменится
2) изменится на обратное
3) проводник не придет в движение
4) среди ответов нет правильного
13. При каком условии магнитное поле действует на проводник?
1) если он заряжен
2) если по нему течет ток
3) если в нем большая сила тока
14. Почему электродвигатели не применяются так широко, как двигатели внутреннего сгорания, в автомобилях?
1) потому что их КПД ниже
2) из-за того, что на трассах везде есть бензоколонки, а не станции зарядки аккумуляторов
3) потому что современные аккумуляторы не обеспечивают электродвигатели энергией длительное время
15. Какой из названных здесь двигателей обладает наибольшим КПД?
1) реактивный двигатель
2) газовая турбина
3) двигатель внутреннего сгорания
4) электродвигатель
Ответы на тест по теме Электромагнитные явления 8 класс
Вариант 1
1-2
2-1
3-2
4-3
5-4
6-2
7-3
8-1
9-3
10-2
11-4
12-4
13-1
14-2
15-3
Вариант 2
1-3
2-4
3-4
4-2
5-1
6-1
7-2
8-3
9-3
10-1
11-2
12-2
13-2
14-3
15-1
Вариант 3
1-3
2-4
3-3
4-3
5-3
6-2
7-4
8-1
9-4
10-2
11-1
12-2
13-3
14-4
15-2
Вариант 4
1-2
2-3
3-3
4-3
5-2
6-4
7-3
8-4
9-2
10-1
11-2
12-1
13-2
14-3
15-4
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
1. На рисунке показано, как установилась магнитная стрелка между полюсами двух одинаковых магнитов. Укажите полюса магнитов, обращённые к стрелке.
1) 1 — S, 2 — N 2) 1 — А, 2 — N 3) 1 — S, 2 — S 4) 1 — N, 2 — S
2. Па рисунке представлена картина линий магнитного поля от двух полосовых магнитов, полученная с помощью магнитной стрелки и железных опилок. Каким полюсам полосовых магнитов соответствуют области 1 и 2?
1) 1 — северному полюсу; 2 — южному 2) 1 — южному; 2 — северному полюсу 3) и 1, и 2 — северному полюсу 4) и 1, и 2 — южному полюсу
3. При прохождении электрического тока по проводнику магнитная стрелка, находящаяся рядом, расположена перпендикулярно проводнику. При изменении направления тока на противоположное. Стрелка
1) повернётся на 90° 2) повернётся на 180° 3) повернётся на 90° или на 180° в зависимости от значения силы тока 4) не изменит свое положение
4. Проводник, по которому протекает электрический ток, расположен перпендикулярно плоскости чертежа (см. рисунок). Расположение какой из магнитных стрелок, взаимодействующих с магнитным полем проводника с током, показано правильно?
5. Из проводника сделали кольцо и по нему пустили электрический ток. Ток направлен против часовой стрелки (см. рисунок). Как направлен вектор магнитной индукции в центре кольца?
1) вправо 2) влево 3) на нас из-за плоскости чертежа 4) от нас за плоскость чертежа
6. По катушке идёт электрический ток, направление которого показано на рисунке. При этом на концах железного сердечника катушки
1) образуются магнитные полюса — на конце 1 — северный полюс, на конце 2 — южный 2) образуются магнитные полюса — на конце 1 — южный полюс, на конце 2 — северный 3) скапливаются электрические заряды: на конце 1 — отрицательный заряд, на конце 2 — положительный 4) скапливаются электрические заряды: на конце 1 — положительный заряд, на конце 2 — отрицательный
7. Два параллельно расположенных проводника подключили параллельно к источнику тока.
Направление электрического тока и взаимодействие проводников верно изображены на рисунке
8. В однородном магнитном поле на проводник с током, расположенный перпендикулярно плоскости чертежа (см. рисунок), действует сила, направленная
9. Сила, действующая на проводник с током, который находится в магнитном поле между полюсами магнита направлена
10. На рисунке изображён проводник с током, помещённый в магнитное поле. Стрелка указывает направление тока в проводнике. Вектор магнитной индукции направлен перпендикулярно плоскости рисунка к нам. Как направлена сила, действующая на проводник с током?
11. Из приведённых ниже утверждений выберите два правильных и запишите их номера в таблицу.
1) Вокруг неподвижных зарядов существует магнитное поле. 2) Вокруг неподвижных зарядов существует электростатическое поле. 3) Если разрезать магнит на две части, то у одной части будет только северный полюс, а у другой — только южный. 4) Магнитное поле существует вокруг движущихся зарядов. 5) Магнитная стрелка, находящаяся около проводника с током, всегда поворачивается вокруг своей оси.
12. Электрическая схема содержит источник тока, проводник АВ, ключ и реостат. Проводник АВ помещён между полюсами постоянного магнита (см. рисунок).
Используя рисунок, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.
1) При перемещении ползунка реостата влево сила Ампера, действующая на проводник АВ, увеличится. 2) При замкнутом ключе проводник будет выталкиваться из области магнита вправо. 3) При замкнутом ключе электрический ток в проводнике имеет направление от точки В к точке А. 4) Магнитные линии поля постоянного магнита в области расположения проводника АВ направлены вертикально вниз. 5) Электрический ток, протекающий в проводнике АВ, создаёт однородное магнитное поле.
Часть 2
13. Участок проводника длиной 0,1 м находится в магнитном поле индукцией 50 мТл. Сила тока, протекающего по проводнику, 10 А. Какую работу совершает сила ампера при перемещении проводника на 8 см в направлении своего действия? Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции.
Ответы
4 мне кажется подойдёт как вопросу
Мне кажется что проводник начнёт двигаться в магнитом поле магнита
Опытным путем мы установили, что направление линий магнитного поля вокруг проводника напрямую связано с направлением электрического тока в проводнике и для определения этого направления можно использовать или правило правой руки.
ответ:Проводник начнёт двигаться в магнитном поле магнита
При помещении проводника с током в магнитное поле, на него начинает действовать сила Ампера, направление которой определяется правилом левой руки. В условиях данной задачи верен ответ 1 проводник начнёт двигаться в магнитном поле магнита либо выталкиваясь, либо втягиваясь в него.
1. Как показать, что магнитное поле действует на проводник с током, находящийся в этом поле?
2. Пользуясь рисунком 117, объясните, от чего зависит направление движения проводника с током в магнитном поле.
3. При помощи какого прибора можно осуществить вращение проводника с током в магнитном поле? При помощи какого устройства в рамке меняют направление тока через каждые пол-оборота?
4. Опишите устройство технического электродвигателя.
5. Где применяются электрические двигатели? Каковы их преимущества по сравнению с тепловыми?
6. Кто и когда изобрёл первый электродвигатель, пригодный для практического применения?
Если прямой проводник с током поместить между полюсами дугообразного магнита вдоль линий магнитного поля, !
Опыт Эрстеда. Магнитное поле тока. Взаимодействие магнитов. Действие магнитного поля на проводник с током
1. Опыт Эрстеда заключается в следующем. На столе располагают магнитную стрелку, которая ориентируется с севера на юг в магнитном поле Земли, и параллельно ей сверху проводник, соединённый с источником тока (см. рис. 81). При замыкании цепи стрелка повернётся на 90° и встанет перпендикулярно проводнику.
При размыкании цепи стрелка вернётся в первоначальное положение. Если изменить направление тока на противоположное, то стрелка повернётся в обратную сторону. Опыт Эрстеда доказывает, что вокруг проводника, по которому течёт электрический ток, существует магнитное поле, которое действует на магнитную стрелку.
Опыт Эрстеда показал существование взаимосвязи между электрическими и магнитными явлениями.
Об этой взаимосвязи свидетельствует и опыт, известный как опыт Ампера. Если по двум длинным параллельно расположенным проводникам пропустить электрический ток в одном направлении, то они притянутся друг к другу; если направление тока будет противоположным, то проводники оттолкнутся друг от друга. Это происходит потому, что вокруг одного проводника возникает магнитное поле, которое действует на другой проводник с током. Если ток будет протекать только по одному проводнику, то проводники не будут взаимодействовать.
Таким образом, вокруг движущихся электрических зарядов или вокруг проводника с током существует магнитное поле. Магнитное поле действует на движущиеся заряды. На неподвижные заряды магнитное поле не действует.
Силовой характеристикой магнитного поля является величина, называемая магнитной индукцией. Обозначается магнитная индукция буквой ( B ) . Магнитная индукция является векторной величиной, т.е. имеет определённое направление. Это наглядно проявляется в опыте со взаимодействием параллельных проводников с током. Направление вектора магнитной индукции совпадает с направлением северного полюса магнитной стрелки в данной точке поля.
2. Обнаружить магнитное поле вокруг проводника с током можно с помощью либо магнитных стрелок, либо железных опилок, которые в магнитном поле намагничиваются и становятся магнитными стрелками. На рисунке 87 изображён проводник, пропущенный через лист картона, на который насыпаны железные опилки. При прохождении по проводнику электрического тока опилки располагаются вокруг него по концентрическим окружностям.
Линии, вдоль которых располагаются в магнитном поле магнитные стрелки или железные опилки, называют линиями магнитной индукции. Направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки, принято за направление линий магнитной индукции. Вектор магнитной индукции направлен по касательной к линии магнитной индукции в каждой точке поля.
Как следует из результатов опыта Эрстеда и опыта по взаимодействию параллельных проводников с током, направление линий вектора магнитной индукции (и линий магнитной индукции) зависит от направления тока в проводнике. Направление линий магнитной индукции можно определить с помощью правила буравчика. Для линейного проводника оно следующее: если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитной индукции.
3. Если пропустить электрический ток по катушке, то опилки расположатся, как показано на рисунке 88.
Картина линий магнитной индукции свидетельствует о том, что катушка с током становится магнитом. Если катушку с током подвесить, то она повернётся южным полюсом на юг, а северным — на север (рис. 89).
Следовательно, катушка с током имеет два полюса: северный и южный. Определить полюса, которые появляются на её концах можно, если известно направление электрического тока в катушке. Для этого пользуются правилом буравчика: если направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением тока в катушке, то направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением линий магнитной индукции внутри катушки (рис. 90).
4. Тела, длительное время сохраняющие магнитные свойства, или намагниченность, называют постоянными магнитами. Поднося магнит к железным опилкам, можно заметить, что они притягиваются к концам магнита и практически не притягиваются к его середине. Те места магнита, которые производят наиболее сильное магнитное действие, называются полюсами магнита. Магнит имеет два полюса: северный — N и южный — S. Принято северный полюс магнита окрашивать синим цветом, а южный — красным. Если полосовой магнит разделить на две части, то каждая из них окажется магнитом с двумя полюсами.
Положив на постоянный магнит лист бумаги или картона и насыпав на него железные опилки, можно получить картину его магнитного поля (рис. 91). Линии магнитной индукции постоянных магнитов замкнуты, все они выходят из северного полюса и входят в южный, замыкаясь внутри магнита.
Магнитные стрелки и магниты взаимодействуют между собой. Разноимённые магнитные полюсы притягиваются друг к другу, а одноимённые — отталкиваются. Взаимодействие магнитов объясняется тем, что магнитное поле одного магнита действует на другой магнит и, наоборот, магнитное поле 2-го магнита действует на 1-й.
Причиной наличия у веществ магнитных свойств является движение электронов, существующих в каждом атоме. При своём движении вокруг атома электроны создают магнитные поля. Если эти поля имеют одинаковую ориентацию, то вещество, например железо или сталь, намагничены достаточно сильно.
5. Магнитное поле действует на проводник с током. Доказать это можно с помощью эксперимента (рис. 92).
Если в поле подковообразного магнита поместить проводник длиной ( l ) , подвешенный на тонких проводах, соединить его с источником тока, то при разомкнутой цепи проводник останется неподвижным. Если замкнуть цепь, то по проводнику пойдёт электрический ток, и проводник отклонится в магнитном поле от своего первоначального положения. При изменении направления тока проводник отклонится в противоположную сторону. Таким образом, на проводник с током, помещённый в магнитное поле, действует сила, которую называют силой Ампера.
Экспериментальное исследование показывает, что сила Ампера прямо пропорциональна длине проводника ( l ) и силе тока ( I ) в проводнике: ( Fsim Il ) . Коэффициентом пропорциональности в этом равенстве является модуль вектора магнитной индукции ( B ) . Соответственно, ( F=BIl ) .
Сила, действующая на проводник с током, помещённый в магнитное поле, равна произведению модуля вектора магнитной индукции, силы тока и длины той части проводника, которая находится в магнитном поле.
В таком виде зависимость силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, записыватся в том случае, если линии магнитной индукции перпендикулярны проводнику с током.
Формула силы Ампера, позволяет раскрыть смысл понятия вектора магнитной индукции. Из выражения для силы Ампера следует: ( B=rac ) , т.е. магнитной индукцией называется физическая величина, равная отношению силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, к силе тока и длине проводника, находящейся в магнитном поле.
Из приведённой формулы понятно, что магнитная индукция является силовой характеристикой магнитного поля.
Направление силы Ампера определяют, пользуясь правилом левой руки: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а четыре пальца направлены по направлению тока в проводнике, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы, действующей на проводник (рис. 93).
6. Движение проводника с током в магнитном поле лежит в основе работы электрического двигателя. Если поместить прямоугольную рамку в магнитное поле и пропустить по ней электрический ток, то рамка повернётся (рис. 94), потому, что на стороны рамки действует сила Ампера. При этом сила, действующая на сторону рамки ( ab ) , противоположна силе, действующей на сторону ( cd ) .
Для того чтобы рамка не остановилась в тот момент, когда её плоскость перпендикулярна линиям магнитной индукции, и продолжала вращаться, изменяют направление тока в проводнике. Для этого к концам рамки припаяны полукольца, по которым скользят контакты, соединённые с источником тока. При повороте рамки на 180° меняются контактные пластины, которых касаются полукольца и, соответственно, направление тока в рамке.
В электрическом двигателе энергия электрического и магнитного полей превращается в механическую энергию.
Если прямой проводник с током поместить между полюсами дугообразного магнита перпендикулярно линиям
Прочитайте текст и вставьте на место пропусков слова (словосочетания) из приведённого списка.
Для того чтобы исследовать влияние магнитного поля на проводник с током, соберём следующую установку: прямой проводник с током поместим между полюсами дугообразного магнита (см. рисунок). В этом случае ток в проводнике протекает ______________________ магнитным линиям магнита. При замыкании цепи на проводник действует ____________________________, и проводник будет втягиваться в область магнита. Для того чтобы действующая на проводник сила выталкивала проводник с током из области магнита, можно перевернуть дугообразный магнит или ___________________________________.
Список слов и словосочетаний
3) выталкивающая сила
6) сместить ползунок реостата влево
7) поменять полярность подключения источника тока
Для того чтобы исследовать влияние магнитного поля на проводник с током, соберём следующую установку: прямой проводник с током поместим между полюсами дугообразного магнита (см. рисунок). В этом случае ток в проводнике протекает перпендикулярно магнитным линиям магнита. При замыкании цепи на проводник действует сила Ампера, и проводник будет втягиваться в область магнита. Для того чтобы действующая на проводник сила выталкивала проводник с током из области магнита, можно перевернуть дугообразный магнит или поменять полярность подключения источника тока.