Физика · конспекты
★0
Физика › 8 класс › Электромагнитные явления

Тема 55Индукция магнитного поля

★★★
Термины темы — найди их в тексте:силе токадлинесамого поляориентацииИндукция магнитного полятеслалиниями магнитной индукцииОднородноенеоднородное

Одни магниты сильнее других: на одном и том же расстоянии большой магнит удерживает много гвоздей, а маленький — несколько.

Сильный магнит удерживает больше гвоздей
Сильный магнит удерживает больше гвоздей Иллюстрация: light-fizika.ru

Нужна величина, которая описывает «силу» магнитного поля, — как напряжённость EE для электрического поля.

Опыт

Участок проводника AB с током поместили между полюсами магнита перпендикулярно линиям поля. Силу, с которой поле действует на проводник, измеряют весами. Опыты показывают: сила прямо пропорциональна силе тока II и длине участка ll, зависит от самого поля и от ориентации проводника — наибольшая, когда проводник перпендикулярен линиям.

Сила, действующая на проводник с током, измеряется весами
Сила, действующая на проводник с током, измеряется весами Иллюстрация: light-fizika.ru
Определение

Индукция магнитного поля B⃗\vec B — векторная величина, характеризующая магнитное поле. Её модуль равен отношению наибольшей силы, действующей на проводник с током, к силе тока и длине проводника. Единица — тесла (Тл), в честь Николы Теслы.

B=FmaxI lFmax=B I l1 Тл=1 НА⋅мB=\frac{F_{max}}{I\,l}\qquad F_{max}=B\,I\,l\qquad 1\ \text{Тл}=1\ \frac{\text{Н}}{\text{А}\cdot\text{м}}

Направление B⃗\vec B — то, которое указывает северный полюс магнитной стрелки. Вектор B⃗\vec B направлен по касательной к магнитной линии, поэтому их точнее называют линиями магнитной индукции.

Вектор B направлен по касательной к линии поля
Вектор B направлен по касательной к линии поля Иллюстрация: light-fizika.ru

Однородное и неоднородное поле

Определение

Однородное магнитное поле — поле, в котором вектор B⃗\vec B одинаков по модулю и направлению во всех точках. Его линии параллельны и одинаково густы. Иначе поле неоднородное.

Однородно поле внутри длинной катушки (соленоида) и между широкими полюсами магнита. Поле полосового магнита и прямого тока — неоднородное.

Однородное и неоднородные поля. Поле внутри длинной катушки однородноОднородное и неоднородные поля. Поле внутри длинной катушки однородно
Однородное и неоднородные поля. Поле внутри длинной катушки однородно Иллюстрация: light-fizika.ru
В неоднородном поле вектор B меняется от точки к точке
В неоднородном поле вектор B меняется от точки к точке Иллюстрация: light-fizika.ru
ГдеИндукция
Магнитное поле Землиоколо 5⋅10−55\cdot10^{-5} Тл
Магнит на холодильникеоколо 0,01 Тл
Мощный электромагнит1–2 Тл
Медицинский томограф1,5–3 Тл
Образ для запоминания

F=BIlF=BIl — «БИЛ»: сила тем больше, чем сильнее поле (Б), больше ток (И) и длиннее провод (Л). Провод вдоль линий — силы нет.

⚗ Мини-опыт

Меняйте индукцию поля, силу тока, длину проводника и угол между проводником и линиями. При каком угле сила наибольшая? Когда она равна нулю?

▶ Симуляция PhET

На вкладке «Полосовой магнит» включите измеритель поля и перемещайте его вокруг магнита. Где индукция поля больше? Как меняется её направление?

Электромагнитная лаборатория ФарадеяОткрыть ↗

Симуляция: PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, лицензия CC BY-NC 4.0 (phet.colorado.edu); русский перевод интерфейса.

? Проверь себя

Ответь, не подглядывая в конспект: вспоминать — лучший способ запомнить.

1В каких единицах измеряют индукцию магнитного поля?
Названа в честь Николы Теслы.
2Как изменится сила, действующая на проводник с током, если ток увеличить в 2 раза?
F=BIlF=BIl.
3Какое поле однородное?
Там линии параллельны и одинаково густы.

✎ Задачи

А Уровень А по образцу: одна формула, один шаг

  1. На проводник длиной 0,5 м с током 2 А поле действует с наибольшей силой 0,2 Н. Найдите индукцию поля.

    Ответ

    B=0,22⋅0,5=0,2B=\dfrac{0{,}2}{2\cdot0{,}5}=0{,}2 Тл.

    Как получилось?

  2. С какой силой действует поле с индукцией 0,5 Тл на проводник длиной 0,2 м с током 4 А, расположенный перпендикулярно линиям?

    Ответ

    F=0,5⋅4⋅0,2=0,4F=0{,}5\cdot4\cdot0{,}2=0{,}4 Н.

    Как получилось?

  3. В каких единицах измеряют индукцию магнитного поля?

    Ответ

    В теслах (Тл).

    Как получилось?

  4. Как направлен вектор магнитной индукции?

    Ответ

    Так, как указывает северный полюс магнитной стрелки, — по касательной к линии поля.

    Как получилось?

  5. Где магнитное поле можно считать однородным?

    Ответ

    Внутри длинной катушки с током, между широкими полюсами магнита.

    Как получилось?

Б Уровень Б сам: несколько шагов, перевод единиц

  1. Какой ток течёт по проводнику длиной 10 см, если поле 0,8 Тл действует на него с силой 0,16 Н (проводник перпендикулярен линиям)?

    Ответ

    I=FBl=0,160,8⋅0,1=2I=\dfrac{F}{Bl}=\dfrac{0{,}16}{0{,}8\cdot0{,}1}=2 А.

    Как получилось?

  2. Как изменится сила, если проводник повернуть вдоль линий поля?

    Ответ

    Станет равной нулю.

    Как получилось?

  3. Горизонтальный проводник длиной 0,5 м и массой 20 г висит в поле 0,4 Тл перпендикулярно линиям. Какой ток нужен, чтобы магнитная сила уравновесила силу тяжести?

    Ответ

    mg=0,02⋅10=0,2mg=0{,}02\cdot10=0{,}2 Н; I=0,20,4⋅0,5=1I=\dfrac{0{,}2}{0{,}4\cdot0{,}5}=1 А.

    Как получилось?

↻ Закрепи

Карточки терминов

Нажми на карточку — она перевернётся. «Знаю» — карточка вернётся на повторение позже (через сутки, неделю, месяц), «Повторить» — скоро снова.

Индукция магнитного поля
B=FmaxIlB=\dfrac{F_{max}}{Il}, единица — тесла (Тл).
Сила, действующая на проводник с током
F=BIlF=BIl (проводник перпендикулярен линиям).
Однородное поле
B⃗\vec B одинаков во всех точках; пример — внутри длинной катушки.

Экспресс-карта

Возьми лист и за 3 минуты нарисуй по памяти карту темы: в центре — тема, ветви — главные идеи, на ветвях — термины. Потом сравни.