в опыте эрстеда см рисунок было обнаружено что
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: \( F\sim Il \) . 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=\frac
Из приведённой формулы понятно, что магнитная индукция является силовой характеристикой магнитного поля.
Единица магнитной индукции \( [В] = [F]/[I][l] \) . \( [B] \) = 1 Н/(1 А · 1 м) — 1 Н/(А · м) = 1 Тл. За единицу магнитной индукции принимают магнитную индукцию такого поля, в котором на проводник длиной 1 м действует сила 1 Н при силе тока в проводнике 1 А.
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.
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
Часть 1
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
1) вправо →
2) влево ←
3) вверх ↑
4) вниз ↓
9. Сила, действующая на проводник с током, который находится в магнитном поле между полюсами магнита направлена
1) вверх ↑
2) вниз ↓
3) направо →
4) налево ←
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?
1) вверх ↑
2) вправо →
3) вниз ↓
4) влево ←
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.
В опыте эрстеда см рисунок было обнаружено что
Электрическая схема содержит источник тока, прямолинейный проводник АВ, гибкие подводящие провода, ключ и реостат. Проводник АВ, подвешенный при помощи гибких подводящих проводов, помещается между полюсами постоянного магнита (см. рисунок). При замыкании ключа подводящие провода, на которых висит проводник АВ, отклоняются от вертикального положения. После этого ползунок реостата начинают медленно перемещать вправо. Проводник АВ меняет своё положение.
Выберите из предложенного перечня два верных утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений. Запишите в ответе их номера.
1) При замкнутом ключе электрический ток в проводнике имеет направление от точки В к точке А.
2) Магнитное поле в области расположения проводника АВ направлено вертикально вверх.
3) Электрический ток в проводнике АВ создаёт однородное магнитное поле.
4) При замкнутом ключе проводник будет выталкиваться из области магнита вправо.
5) При перемещении ползунка реостата вправо сила Ампера, действующая на проводник АВ, увеличится.
1. Верно. Направление тока от «+» к «−».
2. Неверно. Магнитные лини постоянного магнита выходят из N и заходят в S.
3. Неверно. Магнитное поле прямого проводника с током зависит обратно от расстояния до проводника.
4. Верно. По правилу левой руки сила Ампера, с которой магнитное поле действует на проводник с током, направлено вправо.
5. Неверно. При перемещение ползунка реостата вправо его сопротивление увеличивается, следовательно, сила тока уменьшается и сила Ампера, равная 
уменьшается.
Электрическая схема содержит источник тока, прямолинейный проводник АВ, гибкие подводящие провода, ключ и реостат. Проводник АВ, подвешенный при помощи гибких подводящих проводов, помещается между полюсами постоянного магнита (см. рисунок). При замыкании ключа подводящие провода, на которых висит проводник АВ, отклоняются от вертикального положения. После этого ползунок реостата начинают медленно перемещать вправо. Проводник АВ меняет своё положение.
Выберите из предложенного перечня два верных утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений. Запишите в ответе их номера.
1) Магнитные линии поля постоянного магнита в области расположения проводника АВ направлены вертикально вверх.
2) Электрический ток, протекающий в проводнике АВ, создаёт однородное магнитное поле.
3) При замкнутом ключе электрический ток в проводнике имеет направление от точки А к точке В.
4) При замкнутом ключе проводник будет выталкиваться из области магнита вправо.
5) При перемещении ползунка реостата вправо сила Ампера, действующая на проводник АВ, уменьшится.
1. Неверно. Магнитные лини постоянного магнита выходят из N и заходят в S.
2. Неверно. Магнитное поле прямого проводника с током зависит обратно от расстояния до проводника.
3. Верно. Направление тока от «+» к «−», потому ток течёт от точки А к точке В.
4. Неверно. По правилу левой руки сила Ампера, с которой магнитное поле действует на проводник с током, направлено влево.
5. Верно. При перемещении ползунка реостата вправо его сопротивление увеличивается, следовательно, сила тока уменьшается и сила Ампера, равная уменьшается.
Изучая магнитные свойства проводника с током, ученик собрал электрическую схему, содержащую прямой проводник, и установил рядом с проводником магнитную стрелку (см. рис. 1). При пропускании через проводник электрического тока магнитная стрелка поворачивается (рис. 2 и 3). Какие утверждения соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений? Из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.
1) Проводник при прохождении через него электрического тока приобретает свойства магнита.
2) При изменении направления электрического тока магнитное поле, создаваемое проводником с током, изменяется на противоположное.
3) При увеличении электрического тока, протекающего через проводник, магнитное действие проводника усиливается.
4) Магнитные свойства проводника зависят от его размеров.
5) Магнитное действие проводника с током зависят от среды, в которую он помещён.
1) Магнитная стрелка реагирует на окуржающее её магнитное поле. Это означает, что проводник при прохождении через него электрического тока приобретает свойства магнита. Утверждние верно.
2) При изменении направления электрического тока магнитная стрелка развернулась в противоположном направлении, следовательно, магнитное поле, создаваемое проводником с током, изменилось на противоположное. Утверждение верно.
3) В данном эксперименте сила тока не менялась, т. к. работало постоянное напряжение, и положение ползунка реостата не менялось. Утверждение неверно.
4) В ходе эксперимента размеры проводника не менялись, поэтому о зависимости магнитных свойств проводника от размеров говорить нельзя. Утверждение неверно.
5) В ходе эксперимента проводник находился только в одой среде — в воздухе, поэтому о зависимости магнитного действия проводника с током от среды, в которую он помещён, говорить нельзя. Утверждение неверно.
Какой набор приборов и материалов можно использовать, чтобы продемонстрировать опыт Эрстеда по обнаружению магнитного поля тока?
1) два полосовых магнита, подвешенных на нитях
2) магнитная стрелка и прямолинейный проводник, подключённый к источнику постоянного тока
3) проволочная катушка, подключённая к миллиамперметру, полосовой магнит
4) полосовой магнит, лист бумаги и железные опилки
Рассмотрим каждый набор:
1. Два полосовых магнита, подвешенных на нитях будут притягиваться друг к другу различными концами, тем самым доказывая существование магнитных полюсов.
2. Поскольку источник тока постоянный, то при его включении стрелка установиться в одном положении, тем самым доказывая магнитное действие тока.
3. С помощью данного набора можно доказать закон Фарадея, т. е. продемонстрировать явление электромагнитной индукции: при внесении полосового магнита в катушку, стрелка амперметра будет отклоняться.
4. С помощью данного набора можно увидеть форму линий магнитного поля.
Правильный ответ указан под номером 2.
Изучая магнитные свойства проводника с током, ученик собрал электрическую схему, содержащую неподвижно закреплённый прямой проводник, и установил рядом с проводником магнитную стрелку (рис. 1). При пропускании через проводник электрического тока магнитная стрелка поворачивается (рис. 2 и 3).
Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений. Запишите в ответе их номера.
1) Проводник при прохождении через него электрического тока взаимодействует с магнитной стрелкой.
2) При увеличении электрического тока, протекающего через проводник, магнитное действие проводника усиливается.
3) Направление линий магнитного поля, создаваемого проводником с током, зависит от направления тока в проводнике.
4) Магнитные свойства проводника зависят от его размеров.
5) Магнитное действие проводника с током зависит от среды, в которую он помещён.
1. Верно. Вокруг проводника с током возникает магнитное поле, которое действует на магнитную стрелку. Это явление наблюдается в опыте.
2. Неверно. В опыте не меняли силу тока.
3. Верно. При изменении направления тока в проводнике, меняется направление магнитных линий, что приводит к повороту магнитной стрелки на 180°. Это наблюдалось в опыте.
4. Неверно. В опыте не меняли параметры проводника.
5. Неверно. В опыте не меняли среду.
Проводник, по которому протекает электрический ток I, расположен перпендикулярно плоскости чертежа (см. рисунок). Расположение какой из магнитных стрелок, взаимодействующих с магнитным полем проводника с током, показано правильно?
Направление магнитного поля, создаваемого проводником с током определяется по правилу правой руки. Нужно мысленно обхватить проводник с током рукой, так, чтобы отставленный большой палец указывал направление тока, тогда остальные пальцы укажут направление магнитного поля. В магнитном поле северный полюс магнитной стрелки указывает направление магнитного поля. Следовательно, правильным является расположение стрелки, указанной под номером 3.
Правильный ответ указан под номером 3.
Что следует сделать в модели магнитного поезда Б. Вейнберга, чтобы вагончик большей массы двигался в прежнем режиме? Ответ поясните.
Средняя скорость поездов на железных дорогах не превышает 150 км/ч. Сконструировать поезд, способный состязаться по скорости с самолётом, непросто. При больших скоростях колёса поездов не выдерживают нагрузку. Выход один: отказаться от колёс, заставив поезд лететь. Один из способов «подвесить» поезд над рельсами — использовать отталкивание магнитов.
В 1910 году бельгиец Э. Башле построил первую в мире модель летающего поезда и испытал её. 50-килограммовый сигарообразный вагончик летающего поезда разгонялся до скорости свыше 500 км/ч! Магнитная дорога Башле представляла собой цепочку металлических столбиков с укреплёнными на их вершинах катушками. После включения тока вагончик со встроенными магнитами приподнимался над катушками и разгонялся тем же магнитным полем, над которым был подвешен.
Практически одновременно с Башле в 1911 году профессор Томского технологического института Б. Вейнберг разработал гораздо более экономичную подвеску летающего поезда. Вейнберг предлагал не отталкивать дорогу и вагоны друг от друга, что чревато огромными затратами энергии, а притягивать их обычными электромагнитами. Электромагниты дороги были расположены над поездом, чтобы своим притяжением компенсировать силу тяжести поезда. Железный вагон располагался первоначально не точно под электромагнитом, а позади него. При этом электромагниты монтировались по всей длине дороги. При включении тока в первом электромагните вагончик поднимался и продвигался вперёд, по направлению к магниту. Но за мгновение до того, как вагончик должен был прилипнуть к электромагниту, ток выключался. Поезд продолжал лететь по инерции, снижая высоту. Включался следующий электромагнит, поезд опять приподнимался и ускорялся. Поместив свой вагон в медную трубу, из которой был откачан воздух, Вейнберг разогнал вагон до скорости 800 км/ч!
Какое из магнитных взаимодействий можно использовать для магнитной подвески?
А) притяжение разноимённых полюсов
Б) отталкивание одноимённых полюсов
Для создания магнитной подвески можно использовать как притяжение, так и отталкивание разноимённых полюсов магнитов. В первом случае электромагниты дороги располагают над поездом, чтобы своим притяжением компенсировать силу тяжести поезда. Во втором случае электромагниты дороги располагают под поездом, что позволяет подвесить поезд над рельсами.
Выберите два верных утверждения, которые соответствуют содержанию текста. Запишите в ответ их номера.
1. Для магнитной подвески можно использовать отталкивание одноимённых полюсов.
2. При движении поезда на магнитной подвеске силы трения между поездом и дорогой отсутствуют.
3. При движении поезда на магнитной подвеске силы сопротивления воздуха пренебрежимо малы.
4. При движении поезда на магнитной подвеске используются силы электростатического отталкивания.
5. При движении поезда на магнитной подвеске используются силы притяжения одноименных магнитных полюсов.
Для создания магнитной подвески можно использовать как притяжение, так и отталкивание разноимённых полюсов магнитов. В первом случае электромагниты дороги располагают над поездом, чтобы своим притяжением компенсировать силу тяжести поезда. Во втором случае электромагниты дороги располагают под поездом, что позволяет подвесить поезд над рельсами.
При движении поезда на магнитной подвеске силы трения между поездом и дорогой отсутствуют.
1. Увеличить силу тока в электромагните.
2. Сила тяжести, действующая на вагончик, уравновешивается силой взаимодействия между магнитами, которая тем больше, чем больше сила тока в обмотках. Следовательно, чтобы уравновесить большую силу тяжести, необходимо увеличить силу тока.
К источнику постоянного напряжения вначале подключают алюминиевую проволоку, а затем кювету с электролитом. При этом в каждом случае рядом с проводниками помещают магнитную стрелку. В каком случае магнитная стрелка после замыкания ключа зафиксирует факт появления магнитного поля?
1) ни в том, ни в другом случае
3) только в первом случае
4) только во втором случае
В первом случае по проволоке течет ток, а значит возникает магнитное поле. Во втором случае между обкладками в кювете с электролитом тоже течет ток. Наличие тока в обоих проводниках способствует появлению магнитного поля.
Правильный ответ указан под номером 2.
Линейный проводник закрепили над магнитной стрелкой и собрали электрическую цепь, представленную на рисунке.
При замыкании ключа магнитная стрелка
1) останется на месте
2) повернётся на 180°
3) повернётся на 90° и установится перпендикулярно плоскости рисунка южным полюсом на читателя
4) повернётся на 90° и установится перпендикулярно плоскости рисунка северным полюсом на читателя
Ток в проводнике над стрелкой будет течь справа налево, так как в электрической цепи ток течет от «+» к «−». По правилу буравчика магнитное поле будет образовывать кольца вокруг проводника и в месте положения магнитной стрелки поле будет направлено в направлении на читателя. Следовательно, стрелка ориентируется так, что северный полюс будет сонаправлен с полем.
Правильный ответ указан под номером 4.
Учитель на уроке, используя два параллельных провода, ключ, источник тока, соединительные провода, собрал две электрические схемы для исследования взаимодействия двух проводников с электрическим током (см. рисунок). Условия проведения опытов и наблюдаемое взаимодействие проводников представлены в таблице. Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых экспериментальных наблюдений. Укажите их номера.
1) Параллельные проводники с электрическим током притягиваются, если токи протекают в одном направлении.
2) Параллельные проводники с электрическим током отталкиваются, если токи протекают в противоположном направлении.
3) При увеличении расстояния между проводниками взаимодействие проводников ослабевает.
4) При увеличении силы тока взаимодействие проводников усиливается.
5) Вокруг каждого из проводников с током возникает магнитное поле.
1. Верно. В эксперименте при прохождении токов в одном направлении наблюдалось притяжение параллельных проводников с током.
2. Верно. В эксперименте при прохождении токов в противоположном направлении наблюдалось отталкивание параллельных проводников с током.
3. Неверно. В эксперименте не меняли расстояние между проводниками.
4. Неверно. В эксперименте не меняли силу тока в проводниках.
5. Неверно. В эксперименте не обнаруживали магнитных полей.
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 — отрицательны
При движении заряженных частиц всегда возникает магнитное поле. Воспользуемся правилом правой руки для определения направления вектора магнитной индукции: направим пальцы по линии тока, тогда отогнутый большой палец укажет направление вектора магнитной индукции. Таким образом, линии магнитной индукции направлены из конца 1 к концу 2. Линии магнитного поля входят в южный магнитный полюс и выходят из северного.
Правильный ответ указан под номером 2.
Внутри магнита (катушки) линии магнитного поля идут от южного полюса к северному.
На рисунке представлен график зависимости силы электрического тока, протекающего в резисторе, от времени. Магнитное поле вокруг проводника возникает в интервале(-ах) времени
1) только от 0 с до 6 с
2) только от 0 с до 1 с
3) только от 0 с до 1 с и от 4 с до 6 с
Магнитное поле возникает вокруг проводника с электрическим током, поскольку в нём движутся заряды. Ток имеется на участке только от 0 с до 6 с, поэтому на нём и будет проявляться магнитное поле.
Правильный ответ указан под номером 1.
К источнику постоянного напряжения вначале подключают медную проволоку, а затем трубку с разреженным газом, в которой возникает газовый разряд. При этом в каждом случае рядом с проводниками помещают магнитную стрелку. В каком случае магнитная стрелка после замыкания ключа зафиксирует факт появления магнитного поля?
1) ни в том, ни в другом случае
2) только в первом случае
3) только во втором случае
В первом случае по проволоке течет ток, а значит возникает магнитное поле. Во втором случае между обкладками в трубке с разреженным газом возникает нарастающая разность потенциалов, в результате чего происходит газовый разряд, из этого можно сделать вывод, что разность потенциалов способствует возникновению магнитного поля.
Правильный ответ указан под номером 4.
Какое из магнитных взаимодействий можно использовать для магнитной подвески?
А) притяжение разноимённых полюсов
Б) отталкивание одноимённых полюсов
Средняя скорость поездов на железных дорогах не превышает 150 км/ч. Сконструировать поезд, способный состязаться по скорости с самолётом, непросто. При больших скоростях колёса поездов не выдерживают нагрузку. Выход один: отказаться от колёс, заставив поезд лететь. Один из способов «подвесить» поезд над рельсами — использовать отталкивание магнитов.
В 1910 году бельгиец Э. Башле построил первую в мире модель летающего поезда и испытал её. 50-килограммовый сигарообразный вагончик летающего поезда разгонялся до скорости свыше 500 км/ч! Магнитная дорога Башле представляла собой цепочку металлических столбиков с укреплёнными на их вершинах катушками. После включения тока вагончик со встроенными магнитами приподнимался над катушками и разгонялся тем же магнитным полем, над которым был подвешен.
Практически одновременно с Башле в 1911 году профессор Томского технологического института Б. Вейнберг разработал гораздо более экономичную подвеску летающего поезда. Вейнберг предлагал не отталкивать дорогу и вагоны друг от друга, что чревато огромными затратами энергии, а притягивать их обычными электромагнитами. Электромагниты дороги были расположены над поездом, чтобы своим притяжением компенсировать силу тяжести поезда. Железный вагон располагался первоначально не точно под электромагнитом, а позади него. При этом электромагниты монтировались по всей длине дороги. При включении тока в первом электромагните вагончик поднимался и продвигался вперёд, по направлению к магниту. Но за мгновение до того, как вагончик должен был прилипнуть к электромагниту, ток выключался. Поезд продолжал лететь по инерции, снижая высоту. Включался следующий электромагнит, поезд опять приподнимался и ускорялся. Поместив свой вагон в медную трубу, из которой был откачан воздух, Вейнберг разогнал вагон до скорости 800 км/ч!
Что следует сделать в модели магнитного поезда Б. Вейнберга, чтобы вагончик большей массы двигался в прежнем режиме? Ответ поясните.
1. Увеличить силу тока в электромагните.
2. Сила тяжести, действующая на вагончик, уравновешивается силой взаимодействия между магнитами, которая тем больше, чем больше сила тока в обмотках. Следовательно, чтобы уравновесить большую силу тяжести, необходимо увеличить силу тока.
При движении поезда на магнитной подвеске
1) силы трения между поездом и дорогой отсутствуют
2) силы сопротивления воздуха пренебрежимо малы
3) используются силы электростатического отталкивания
4) используются силы притяжения одноименных магнитных полюсов
При движении поезда на магнитной подвеске силы трения между поездом и дорогой отсутствуют.
Аналоги к заданию № 1634: 1661 Все
Выберите два верных утверждения, которые соответствуют содержанию текста. Запишите в ответ их номера.
1. Для магнитной подвески можно использовать отталкивание одноимённых полюсов.
2. При движении поезда на магнитной подвеске силы трения между поездом и дорогой отсутствуют.
3. При движении поезда на магнитной подвеске силы сопротивления воздуха пренебрежимо малы.
4. При движении поезда на магнитной подвеске используются силы электростатического отталкивания.
5. При движении поезда на магнитной подвеске используются силы притяжения одноименных магнитных полюсов.
Для создания магнитной подвески можно использовать как притяжение, так и отталкивание разноимённых полюсов магнитов. В первом случае электромагниты дороги располагают над поездом, чтобы своим притяжением компенсировать силу тяжести поезда. Во втором случае электромагниты дороги располагают под поездом, что позволяет подвесить поезд над рельсами.
При движении поезда на магнитной подвеске силы трения между поездом и дорогой отсутствуют.
Для создания магнитной подвески можно использовать как притяжение, так и отталкивание разноимённых полюсов магнитов. В первом случае электромагниты дороги располагают над поездом, чтобы своим притяжением компенсировать силу тяжести поезда. Во втором случае электромагниты дороги располагают под поездом, что позволяет подвесить поезд над рельсами.
При движении поезда на магнитной подвеске
1) силы трения между поездом и дорогой отсутствуют
2) силы сопротивления воздуха пренебрежимо малы
3) используются силы электростатического отталкивания
4) используются силы притяжения одноименных магнитных полюсов
Средняя скорость поездов на железных дорогах не превышает 150 км/ч. Сконструировать поезд, способный состязаться по скорости с самолётом, непросто. При больших скоростях колёса поездов не выдерживают нагрузку. Выход один: отказаться от колёс, заставив поезд лететь. Один из способов «подвесить» поезд над рельсами — использовать отталкивание магнитов.
В 1910 году бельгиец Э. Башле построил первую в мире модель летающего поезда и испытал её. 50-килограммовый сигарообразный вагончик летающего поезда разгонялся до скорости свыше 500 км/ч! Магнитная дорога Башле представляла собой цепочку металлических столбиков с укреплёнными на их вершинах катушками. После включения тока вагончик со встроенными магнитами приподнимался над катушками и разгонялся тем же магнитным полем, над которым был подвешен.
Практически одновременно с Башле в 1911 году профессор Томского технологического института Б. Вейнберг разработал гораздо более экономичную подвеску летающего поезда. Вейнберг предлагал не отталкивать дорогу и вагоны друг от друга, что чревато огромными затратами энергии, а притягивать их обычными электромагнитами. Электромагниты дороги были расположены над поездом, чтобы своим притяжением компенсировать силу тяжести поезда. Железный вагон располагался первоначально не точно под электромагнитом, а позади него. При этом электромагниты монтировались по всей длине дороги. При включении тока в первом электромагните вагончик поднимался и продвигался вперёд, по направлению к магниту. Но за мгновение до того, как вагончик должен был прилипнуть к электромагниту, ток выключался. Поезд продолжал лететь по инерции, снижая высоту. Включался следующий электромагнит, поезд опять приподнимался и ускорялся. Поместив свой вагон в медную трубу, из которой был откачан воздух, Вейнберг разогнал вагон до скорости 800 км/ч!