Конспект урока: Магнитное поле. Магнитное взаимодействие
План урока
Основные свойства постоянных магнитов
Опыты Эрстеда и Ампера
Природа магнитных взаимодействий
Цели урока
знать свойства постоянных магнитов
уметь объяснять действие проводника с током на магнитную стрелку
понимать причину притяжения и отталкивания двух параллельных проводников с током
знать о единой природе магнитных взаимодействий
Разминка
Какие магнитные явления вам известны?
Как ведёт себя магнитная стрелка вблизи проводника с током?
Какая связь существует между электрическим током и магнитным полем?
Основные свойства постоянных магнитов
Помимо взаимодействия электрически заряжённых тел, с давних пор были обнаружены металлы, которые взаимодействуют между собой без электричества. Так, магнитные взаимодействия были открыты ещё 2 500 лет назад вблизи города Магнесия. Минералы, способные притягивать железные предметы, получили названия магнетиты, а тела, притягивающие железо, стали называть магнитами.
Постоянный магнит — это изделие из материала, являющегося самостоятельным источником магнитного поля.
В XVI веке английский врач и физик Уильям Гильберт (1544–1603) в своей книге
«О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле» выделил следующие свойства постоянных магнитов:
в разных частях магнита сила притяжения различна; наибольшей она оказывается на двух противоположных концах — его полюсах;
разноимённые полюса магнитов притягиваются, а одноименные отталкиваются;
если подвесить полосовой магнит за середину на нитке, то при отсутствии других магнитов он установится так, что один его конец укажет направление на северный магнитный полюс Земли, а другой на южный;
если разделить один магнит на две половины, то у каждой будет свой северный и южный полюс.
Таким образом, у магнитов нельзя разделить северный и южный полюса — так, как разделяют электрические заряды на положительные и отрицательные. Отсюда следует вывод, что магнитных зарядов не существует.
Наша планета Земля — большой магнит. Северный магнитный полюс Земли (Nm) находится вблизи южного географического полюса, а южный магнитный полюс Земли (Sm) вблизи северного (прямая, проходящая через оба магнитных полюса Земли, не проходит через центр Земли и составляет с её осью вращения угол, близкий к 11,5°). Магнитные свойства Земли позволили путешественникам использовать для ориентации магнитный прибор — компас, представляющий собой магнитную стрелку.
Направленный отрезок прямой, идущий вдоль магнитной стрелки от её южного полюса к северному, называют магнитной осью стрелки.
Опыты Эрстеда и Ампера
В 1820 году Ханс Эрстед (1777–1851) провёл интересный эксперимент: закрепил прямолинейный участок проводника и поместил под ним магнитную стрелку. Когда тока в проводнике не было, то магнитная стрелка вела себя как компас, показывала одним концом на север, а другим на юг Земли. Когда по проводнику шёл ток, то стрелка поворачивалась и располагалась перпендикулярно проводнику. При изменении направления тока стрелка разворачивалась на 180°. Впоследствии установили, что электрический ток действует не только на магнитную стрелку, но и на любые магниты, а магниты, в свою очередь, действуют на проводники с током.
Анри Ампер, французский физик, проводил опыты с двумя длинными параллельными проводниками с токами и установил: если по проводникам текут токи в одном направлении, то они притягиваются, а если в противоположных, то отталкиваются, проводники взаимодействуют друг с другом подобно магнитам. Этот эксперимент позволил Амперу выдвинуть следующую гипотезу: все магнитные свойства вещества обусловлены электрическими токами в этом веществе.
