Магнитное поле 9 класс

Консультация ОГЭ по физике. Сопоставление элементов

Консультация ОГЭ по физике. Сопоставление элементов. Подготовила учитель физики: Борисова Анастасия Евгеньевна МБОУ СОШ №28

ОГЭ по физике относится к категории экзаменов на выбор. Он состоит из 25 заданий базового, повышенного и высокого уровня сложности, в том числе 19 с кратким и 6 с развернутым ответом. Примеры вопросов:

• Выбрать несколько правильных вариантов из предложенных.
• Проанализировать текст.
• Сопоставить физические величины с единицами измерения или измерительными приборами.
• Сделать лабораторную работу и оформить отчет по ней.
• Решить расчетную задачу и другие.

Установите соответствие между устройствами и физическими явлениями

1.Установите соответствие между устройствами и физическими явлениями, которые используются в этих устройствах. Для каждого устройства из первого столбца подберите соответствующее физическое явление из второго столбца.

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами:

• A: 1
• B: 2

Решение

Масс-спектрометр — аналитический прибор для определения масс частиц вещества по движению ионов вещества в магнитном поле. (А — 1).
Электродвигатель постоянного тока — двигатель, преобразующий электрическую энергию в движение при помощи взаимодействия магнитного поля и проводника с током. (Б — 2).

Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями

2.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца.

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Технические устройства и физические явления

Решение.

Перископ — оптический прибор для наблюдения из укрытия. Простейшая форма перископа — труба, на обоих концах которой закреплены зеркала, которые позволяют отражать свет.

Проекционный аппарат — оптическое устройство, формирующее изображения на экране. Для формирования такого изображения и для его фокусировки используют линзы, в которых происходит преломление света.

3.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия.

Технические устройства:

• А: тепловизор
• Б: приборы для получения снимков участков скелета человека

Физические явления:

1. излучение нагретым телом инфракрасных лучей
2. рентгеновское излучение
3. отражение световых лучей
4. дисперсия света

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение.

Тепловизор использует тот факт, что любое нагретое тело излучает инфракрасное излучение, по которому можно судить об исходной температуре.

Снимки участков тела человека получаются при помощи рентгеновским лучей.

4.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия.

Технические устройства:

• А: термометр для бесконтактного измерения температуры тела
• Б: призменный спектроскоп

Физические явления:

1. излучение нагретым телом инфракрасных лучей
2. рентгеновское излучение
3. отражение световых лучей
4. дисперсия света

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Технические устройства и физические явления

Решение. Решение. Термометр для бесконтактного измерения температуры тела использует тот факт, что любое нагретое тело излучает инфракрасное излучение, по которому можно судить об исходной температуре.

Спектроскоп

Задача спектроскопа — выделить из спектра электромагнитное излучение разных длин волн. Таким образом, в составе призменного спектроскопа пристствует линза, которая позволяет наблюдать дисперсию света.

Ответ: 14.

5.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца.

Технические устройства

1. лампы в соляриях
2. проекционный аппарат

Физические явления

1. отражение света
2. преломление света
3. гамма-излучение
4. ультрафиолетовые волны

Ответ:

• Лампы в соляриях: ультрафиолетовые волны (4)
• Проекционный аппарат: преломление света (2)

6.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца.

Технические устройства

1. электродвигатель постоянного тока
2. электродинамический микрофон

Физические явления

1. поляризация молекул диэлектрика в электростатическом поле
2. действие магнитного поля на проводник с током
3. действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу
4. электромагнитная индукция

Ответ:

• Электродвигатель постоянного тока: действие магнитного поля на проводник с током (2)
• Электродинамический микрофон: электромагнитная индукция (4)

Решение

Электродвигатель постоянного тока — электрическая машина, которая преобразует электрическую энергию в механическую. Он состоит из статора (неподвижной части) и ротора (вращающейся части). Работает за счет действия магнитного поля на проводник с током.

Электродинамический микрофон

Принцип работы электродинамического микрофона заключается в колебаниях давления воздуха, которые воздействуют на мембрану, соединенную с проводником в магнитном поле. ЭДС индукции в проводнике пропорциональна амплитуде и частоте колебаний мембраны.

7. Установите соответствие

Ответ: 34

8. Установите соответствие

Ответ: 31

[Изображения не загружены]

Решение. Решение. В электропаяльнике происходит нагрев рабочей поверхности за счет прохождения по ней электрического тока, что является подтверждением теплового действия тока. (А — 3). Индукционная плита — кухонная электрическая плита, разогревающая металлическую посуду индуцированными вихревыми токами, создаваемыми высокочастотным магнитным полем частотой 20–100 кГц. В ее принципе действия лежит явление электромагнитной индукции. (Б — 1). Ответ: 31.

9.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца. 9.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА А) компас Б) электрический утюг ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ 1) взаимодействие постоянных магнитов 2) действие магнитного поля на проводник с током 3) тепловое действие тока 4) химическое действие тока Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение. Решение. В основе работы компаса лежит явление взаимодействия постоянного магнита с магнитным полем Земли. (А — 1). В электрическом утюге происходит нагрев поверхности утюга за счет прохождения по нему электрического тока, что является подтверждением теплового действия тока. (Б — 3). Ответ: 13.

10.Установите соответствие между примерами и физическими явлениями, которые эти примеры иллюстрируют. Для каждого примера проявления физических явлений из первого столбца подберите соответствующее название физического явления из второго столбца. 10.Установите соответствие между примерами и физическими явлениями, которые эти примеры иллюстрируют. Для каждого примера проявления физических явлений из первого столбца подберите соответствующее название физического явления из второго столбца. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА А) двигатель постоянного тока Б) лампа накаливания ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ 1) воздействие постоянных магнитов 2) действие магнитного поля на проводник с током 3) тепловое действие тока 4) химическое действие тока Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение. Решение. В основе работы двигателя постоянного тока лежит явление взаимодействие магнитного поля с проводником по которому течет ток. (А — 2). В лампе накаливания происходит нагрев тугоплавкого материала за счет прохождения по нему электрического тока. (Б — 3). Ответ: 23.

11.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца. 11.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА А) ванна для получения чистых металлов путем электролиза Б) электрический кипятильник ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ 1) взаимодействие постоянных магнитов 2) действие магнитного поля на проводник с током 3) тепловое действие тока 4) химическое действие тока Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение. Решение. В отличие от металлических проводников, где переносчиками электричества являются электроны, в электролитах ими служат ионы. При прохождении электрического тока через электролит на электродах оседают вещества, которые содержатся в виде химического соединения в электролите. Таким образом, наблюдается химическое действие электрического тока. (А — 4). В электрическом кипятильнике происходит нагрев рабочей поверхности за счет прохождения по ней электрического тока, что является подтверждением теплового действия тока. (Б — 3). Ответ: 43.

12.Установите соответствие между устройствами и видами электромагнитных волн, которые используются в этих устройствах. Для каждого устройства из первого столбца подберите соответствующий вид электромагнитных волн из второго столбца. 12.Установите соответствие между устройствами и видами электромагнитных волн, которые используются в этих устройствах. Для каждого устройства из первого столбца подберите соответствующий вид электромагнитных волн из второго столбца. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА А) прибор для определения переломов костей Б) кварцевые лампы, широко используемые для дезинфекции воздуха, воды ВИДЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН 1) гамма-излучение 2) инфракрасные 3) рентгеновские 4) ультрафиолетовые Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Делимся планом урока на тему «Магнитное поле» для учеников 9 класса.

Основные понятия: магнетизм, электромагнитное поле, явление электромагнитной индукции, сила Ампера (действие магнитного поля на проводник с током).

Учите школьников и получайте от 40 до 100 000 рублей в месяц!

Приглашаем учителей физики с высшим образованием (или студентов последнего курса) и опытом подготовки к выпускным экзаменам

Магнитное поле

Магнитное поле — это одна из составляющих электромагнитного поля, которая создается движущимися зарядами (электрическими токами). Мало того, что магнитное поле создается только движущимися зарядами, оно и способно действовать только на движущиеся заряды или на токи, а на неподвижные заряды оно действовать не будет.

Основная характеристика магнитного поля — это вектор индукции магнитного поля. За направление вектора магнитной индукции принято брать направление от южного полюса к северному по стрелке компаса, располагающейся в магнитном поле. Внимание: снаружи стрелки поле направлено от северного полюса к южному.

Значение магнитной индукции определяется как отношение максимальной силы, с которой магнитное поле действует на проводник единичной длины (l=1 м) к силе тока I в проводнике:

В системе СИ единицей магнитной индукции является 1 Тесла (1 Тл):

Главное свойство этих правил — их обратимость. То есть направления вектора магнитной индукции и направление силы тока можно менять между собой, а правило останется.

Внимательно рассмотрите рисунки и сформулируйте упомянутые правила для каждого случая.

Правило буравчика 1

Правило буравчика 2

Правило правой руки 1

Правило правой руки 2

Способ из старого учебника

Как и в случае с электрическим полем, магнитное поле изображают с помощью силовых линий, а мы проведем эксперимент.

Сколько платят в Skyeng преподавателю физики?

Из чего складывается доход учителей, рассказываем в специальной статье.

Эксперимент

Сформулируем свойства силовых линий магнитного поля:

Магнитное поле трех проводников с током

Итоги: доказали наличие магнитного поля вокруг движущихся электрических зарядов, получили картины различных магнитных полей, сформулировали свойства силовых линий магнитного поля.

Сила Ампера

Сила Ампера — это сила, с которой магнитное поле действует на помещенный в него проводник с током.

Модуль силы Ампера FА равен произведению модуля индукции магнитного поля B, в котором находится проводник с током, длины этого проводника l, силы тока в нем I и синуса угла между направлениями тока и вектора индукции магнитного поля sinα: FА=B∙I∙l∙sinα

Этой формулой можно пользоваться:

Для определения направления силы Ампера применяют правило левой руки

Для определения направления силы Ампера применяют правило левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы вектор индукции магнитного поля входил в ладонь, четыре вытянутых пальца указывали направление тока, тогда отогнутый на большой палец укажет направление силы Ампера.

Ампер и параллельные проводники

Одним из важных примеров магнитного взаимодействия является взаимодействие параллельных токов. Закономерности этого явления были экспериментально установлены Андре Мари Ампером.

Взаимодействие токов вызывается их магнитными полями: магнитное поле одного тока действует силой Ампера на другой ток, и наоборот.

Магнитное взаимодействие параллельных проводников с током используется в международной системе единиц (СИ) для определения единицы силы тока — ампера.

Ампер — сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызвал бы между этими проводниками силу магнитного взаимодействия, равную 2∙10-7 Н на каждый метр длины.

Сила Лоренца

Понимание магнитного поля строится на двух положениях: движущиеся заряды создают магнитное поле, и магнитное поле действует на движущиеся заряды. Сила, с которой магнитное поле действует на движущийся заряд, называется силой Лоренца.

Сила Лоренца— это сила, с которой магнитное поле действует на движущуюся в нем заряженную частицу.

Для определения направления силы Лоренца применяют правило левой руки: если левую руку расположить так, чтобы вектор индукции магнитного поля входил в ладонь, четыре вытянутых пальца указывали направления скорости движения положительно заряженной частицы, тогда отогнутый на большой палец в плоскости ладони укажет направление силы Лоренца. Для отрицательной частицы четыре вытянутых пальца направляют против скорости движения частицы.

Движение частиц в магнитном поле

1. Если скорость заряженной частицы массой направлена вдоль вектора индукции магнитного поля, то частица будет двигаться по прямой с постоянной скоростью (сила Лоренца равна нулю).

2. Если скорость заряженной частицы массой перпендикулярна вектору индукции магнитного поля, то частица будет двигаться по радиусу окружности, плоскость которой перпендикулярна линиям индукции.

3. Если скорость

заряженной частицы массой m направлена под углом к вектору индукции магнитного поля

, то частица будет двигаться по винтовой линии радиуса R и шагом h.

Действие силы Лоренца широко используют в различных электротехнических устройствах:

Действие магнитного поля на рамку с током

Рассмотрим проволочную проводящую рамку, находящуюся во внешнем магнитном поле

. Если в этой рамке создать электрический ток I, то на рамку со стороны магнитного поля начнут действовать силы Ампера

Если внешнее магнитное поле является однородным, то равнодействующая всех сил Ампера будет равна нулю, однако момент всех сил Ампера в нуль обращаться не будет, что означает то, что рамка начнет вращаться (создается вращающий момент, и рамка поворачивается в положение, в котором вектор

На данном факте основано действие электродвигателя постоянного тока (электромотора).

Если внешнее магнитное поле является неоднородным, то равнодействующая всех сил Ампера и момент всех сил не будут равны нулю, то есть свободная рамка начнет поступательно двигаться плюс вращаться (неоднородное магнитное поле ориентирует, а также притягивает или отталкивает рамку с током).

Магнитные свойства вещества

Постоянные магниты могут быть изготовлены лишь из немногих веществ, но все вещества, помещенные в магнитное поле, намагничиваются, т. е. сами становятся источниками магнитного поля. В результате этого вектор магнитной индукции

при наличии вещества отличается от вектора магнитной индукции

Магнитная проницаемость вещества μпоказывает, во сколько раз вектор магнитной индукции в веществе

больше, чем вектор магнитной индукции

0 в вакууме, то есть:

Магнитные свойства вещества определяют по тому, как эти вещества реагируют на внешнее магнитное поле и каким образом упорядочена их внутренняя структура. Существует три основных класса веществ с резко различающимися магнитными свойствами:

Магнитное поле Земли

Обойти вниманием самый большой магнит на планете, на которой мы живем было бы непростительно.

Магнитные и географические полюса Земли не совпадают друг с другом. Южный магнитный полюс находится вблизи северного географического полюса, около северного берега озера Виктория (Канада). Северный магнитный полюс находится вблизи южного географического полюса, около берегов Антарктиды. Магнитные полюса Земли перемещаются (дрейфуют).

Магнитное поле Земли не остается постоянным, оно испытывает медленные изменения во времени (так называемые вековые вариации). Кроме того, через достаточно большие интервалы времени могут происходить изменения расположения магнитных полюсов на противоположные (инверсии).

Во время увеличения солнечной активности интенсивность солнечного ветра возрастает. При этом частицы солнечного ветра ионизируют верхние слои атмосферы в северных широтах (где магнитные силовые линии сгущены) и вызывают там свечения — северные сияния. В магнитном поле Земли в условиях разреженного воздуха так светятся обычно атомы кислорода и молекулы азота. Магнитное поле Земли защищает ее жителей от солнечного ветра.

Магнитные бури — это значительные изменения магнитного поля Земли под действием усиленного солнечного ветра в результате вспышек на Солнце и сопровождающих их выбросов потоков заряженных частиц.

Магнитные бури продолжаются обычно от 6 до 12 часов, а затем характеристики земного поля снова возвращаются к норме. Но за столь короткое время магнитная буря сильно влияет на радиосвязь, линии электросвязи, людей.

Кстати, человечество начало использовать магнитное поле Земли уже в начале XVII–XVIII вв. Тогда получает широкое распространение в мореходстве компас (магнитная стрелка).

Магнитное поле Земли служит многим живым организмам для ориентации в пространстве.

Напряжение в проводнике, движущемся в магнитном поле

С помощью силы Лоренца можно объяснить явление поляризации и возникновения ЭДС индукции в движущемся в магнитном поле проводнике.

Если поместить проводник на рельсы, с которыми у него будет электрический контакт, а магнитное поле направить вертикально к плоскости, в которой находится проводник на рельсах, то, если замкнуть рельсы со стороны, противоположной от проводника и перемещать проводник с постоянной скоростью, — в проводнике появится электрический ток. Причина этого тока — сила Лоренца, действующая на свободные электроны в проводнике, которые движутся вместе с проводником в магнитном поле.

Этот эксперимент можно провести в домашних условиях

Магнитный поток

Магнитный поток (поток вектора магнитной индукции) — это скалярная величина, которая количественно описывает прохождение магнитного поля через некоторую поверхность. Обозначается буквой Ф.

Магнитный поток Ф, пронизывающий площадь контура, зависит от:

Если вектор магнитной индукции перпендикулярен площади контура α=0о, то магнитный поток максимален и равен Фmax=B∙S

Если вектор магнитной индукции параллелен площади контура α=90о, то магнитный поток равен нулю Ф=0.

Явление электромагнитной индукции

Электромагнитная индукция — это явление возникновения тока в замкнутом проводнике при прохождении через него магнитного потока, изменяющегося со временем.

В настоящее время в основе многих устройств лежит явление электромагнитной индукции. Например, в двигателе или генераторе электрического тока, в трансформаторах, радиоприемниках и многих других устройствах.

Благодаря этому явлению мы можем преобразовывать механическую энергию в электрическую, а до открытия этого явления люди не знали о методах получения электрического тока кроме как от источников тока.

Опыт № 1

Если в соленоид (катушка индуктивности), который замкнут на гальванометр, вдвигать или выдвигать постоянный магнит, то в моменты его вдвигания или выдвигания мы видим отклонение стрелки гальванометра (возникает индукционный ток). При этом отклонения стрелки при вдвигании и выдвигании магнита имеют противоположные направления.

Отклонение стрелки гальванометра тем больше, чем больше скорость движения магнита относительно катушки. При смене в опыте полюсов магнита направление отклонения стрелки также изменится. Для получения индукционного тока можно оставлять магнит неподвижным, тогда нужно относительно магнита перемещать соленоид.

Опыт № 2

Если рядом расположить две катушки (например, на общем сердечнике или одну катушку внутри другой) и одну катушку через ключ соединить с источником тока, то при замыкании или размыкании ключа в цепи первой катушки во второй катушке появится индукционный ток. В моменты включения или выключения тока наблюдается отклонение стрелки гальванометра, а также в моменты его уменьшения или увеличения, а также при перемещении катушек друг относительно друга. Направления отклонений стрелки гальванометра также имеют противоположные направления при включении или выключении тока, его увеличении или уменьшении, приближении или удалении катушек.

Исследуя результаты своих многочисленных опытов, Фарадей пришел к заключению, что индукционный ток возникает всегда, когда в опыте осуществляется изменение сцепленного с контуром потока магнитной индукции (магнитного потока).

Например, при повороте в однородном магнитном поле замкнутого проводящего контура в нем также появляется индукционный ток. В этом случае индукция магнитного поля вблизи контура остается постоянной, а меняется только поток магнитной индукции сквозь контур.

Открытие явления электромагнитной индукции дало возможность получать электрический ток с помощью магнитного поля и подтолкнуло разработку теории электромагнитного поля.

Закон электромагнитной индукции Фарадея

При изменении полного магнитного потока Ф, пронизывающего контур, в этом контуре возникает ЭДС индукции:

— скорость изменения магнитного потока Ф, пронизывающего этот контур.

Знак «-» в законе показывает то, как ориентирована возникающая ЭДС в контуре. Это так называемое правило Ленца.

По формуле Ф=B*S*cosα для магнитного потока отчетливо видно, что поток меняется:

Во всех этих случаях по закону Фарадея в контуре будет индуцироваться ЭДС индукции.

Правило Ленца: «ЭДС индукции, возникающая в контуре, ориентирована так, что индукционный ток, который она создает, направлен так, чтобы ослабить действие причины, возбуждающей эту ЭДС, а стало быть, и индукционный ток».

Рисунок иллюстрирует правило Ленца на примере неподвижного проводящего контура, который находится в однородном магнитном поле, модуль индукции которого увеличивается во времени.

В этом примере

Итоги

Выполнили все цели урока, провели несколько познавательных эксперимента, узнали новые физические величины и явления.

Эксперты Skyeng и Skysmart подготовили для вас методические подарки.

Выбирайте те, что нужны, или заберите все!