Магнитное поле существует. Магнитное поле: свойства, характеристики и взаимодействие с веществом

1. энергии движущихся зарядов в механическую работу
2. кинетической энергии молекул в механическую работу
3. кинетической энергии в потенциальную
4. механической энергии в энергию электрического тока

Магнитное поле существует:

А. вокруг неподвижных электрических зарядов
Б. вокруг движущихся электрических зарядов и посто­янных магнитов
В. только вокруг постоянных магнитов
Г. ни в одном из перечисленных случаев

Ответ

Магнитное поле существует вокруг движущихся электрических зарядов (в том числе вокруг проводника с током). В нашем случае вокруг движущихся электрических зарядов и посто­янных магнитов.

2)Опыт эрстеда доказал что
А. Вокруг проводника с током существует магнитное поле
Б. Вокруг проводника с током не существует магнитного поля
В. Проводник с током взаимодействует с магнитной стрелкой
Г. Два параллельных проводника с током взаимодействуют друг с другом

3)Магнитные линии магнитного поля представляют собой
А. Замкнутые кривые охватывающие проводник
Б. Прямые линии расположены по направлению тока в проводнике
В. Линии расположены против направления тока в проводнике
Г. Линии перпендикулярные проводнику с током

4)Вокруг катушки с током
А. Возникает магнитное поле
Б. Не возникает магнитное поле
В. В одних случаях возникает магнитное поле в других исчезает

5)В электродвигатели происходит преобразование
А. Энергия движущихся зарядов в механическую работу
Б. Кинетической энергии молекул в механическую работу
В. Кинетической энергии в потенциальную
Г. Механической энергии в энергию электрического тока

Tweet

Магнитное поле существует?1)только вокруг движущихся электронов 2)только вокруг движущихся

Как и во сколько раз изменится ускорение движения тела а, если действующая на тело сила F увеличится в 12 раз(-а), а масса m тела уменьшится в 7 раз(- … а)? Ускорение движения тела… уменьшится не изменится увеличится в .. раз(-а) (результат округли до единиц; если ускорение не изменится, то в окошко впиши цифру 1.)

Скільки часу тривало нікелювання, якщо у процесі електролізу на виробі осів шар нікелю масою 11,8г за сили струму 2,2А?Електрохімічний еквівалент ніке … лю k=0,3⋅10^−6кгКл. Срочно! Пожалуйста!​

ИЗУЧЕНИЕ РАЗЛОЖЕНИЯ СВЕТА НА СПЕКТР ПРИ ПОМОЩИ СТЕКЛЯННОЙ ПРИЗМЫ Необходимые принадлежности. Проекционный аппарат (устройство, имеющее внутри электрич … ескую лампу накаливания и оптическую систему для фокусирования света), призмы, изготовлен- ные из разных стекол, переносной экран. Выполнение работы. 1. Соберите устройство, представленное на рис. 120. 1 2 3 Рис. 120 2. Включите проекционный аппарат, и направьте узкий луч света на призму (для этого луч из проекционного аппарата пропускают через узкую щель). 3. Поворачивая призму, создайте на переносном экране четкое изображение спектра. На экране измерьте ширину спектра. 151 4. Повторите опыт с другой призмой. 5. Изучите зависимость ширины спектра от вида стекла призмы и от ширины основания призмы. Результаты запишите на доске.

Дан химический элемент Xe. Вычисли массу ядра его изотопа, если известно, что нейтронов в ядре изотопа на k = 2 больше, чем протонов. Определи зарядов … ое и массовое число изотопа. Массу одного нуклона можно принять равной m1 = 1,67⋅10−27 кг. (Массу вычисли с точностью до сотых.) ——— Чему равна масса ядра изотопа углерода C614, если удельная энергия связи ядра изотопа ΔE = 102,2 MэВ. Масса свободного протона равна mp = 1,00728 а. е. м. Масса свободного нейтрона равна mn = 1,00866 а. е. м. (Ответ запиши с точностью до стотысячных, т. е. пять цифр после запятой.) Ответ: m = —————- Вычислите удельную энергию связи нуклонов в ядре атома изотопа кислорода O819. Масса ядра изотопа кислорода равна m = 19,00358 а. е. м. Масса свободного протона равна mp = 1,00728 а. е. м. Масса свободного нейтрона равна mn = 1,00866 а. е. м. (Ответ запиши с точностью до десятых.)

Постройте изображения предмета АВ в собирающей линзе. Пж нужно срочно зарание спасиб​

8. При выполнении эксперимента учащимся были получены данные , приведенные в таблице . a) Запишите формулу механической работы . b) Используя измере … ния , полученные в ходе эксперимента , вычислите полезную работу по подъему тела на высоту h (Аполез). c) Определите работу , совершаемую при движении тела по наклонной плоскости (Азатр). d) Найдите коэффициент полезного действия наклонной плоскости .

60 БАЛЛОВ!!! Питомий опір деякого металу довжиною 20 мі плошею поперечного перерізу 0,2 мм² при температурі 0°С становить 0,4 Ом мм²/м. Чому дорівнюе … опiр цього металу при температурі 800 °С, якщ о його температурний коефіцієнт становить 0,00021 (1/°C)?

З металу густиною 8000 кг/м³ виготовлена куля з сферичною порожниною всередині. Маса кулі 7 кг. Радіус порожнини дорівнює половині радіусу кулі. Знайт … и об’єм кулі.

СРОЧНО НУЖНО ДАМ 25 БАЛЛОВ Расстояние от объекта до линзы 4 см, от линзы до изображения 6 см. Рассчитайте оптическую силу линзы и расстояние между осн … овным фокусом. d = 4 см, f = 6 см, D =? F =?

Помогите решить пожалуйста

Тест по физике Магнитное поле 9 класс

Тест по физике Магнитное поле для учащихся 9 класса с ответами. Тест включает в себя 10 заданий с выбором ответа.

1. Магнитное поле существует

1) только вокруг движущихся электронов
2) только вокруг движущихся положительных ионов
3) только вокруг движущихся отрицательных ионов
4) вокруг всех движущихся заряженных частиц

2. Выберите верное(-ые) утверждение(-я).

А: магнитное поле можно обнаружить по действию на магнитную стрелку
Б: магнитное поле можно обнаружить по действию на дви­жущийся заряд
В: магнитное поле можно обнаружить по действию на проводник с током

1) Только А
2) Только Б
3) Только В
4) А, Б и В

3. Направление магнитных линий в данной точке простран­ства совпадает с направлением

1) силы, действующей на неподвижный заряд в этой точке
2) силы, действующей на движущийся заряд в этой точке
3) северного полюса магнитной стрелки, помещенной в эту точку
4) южного полюса магнитной стрелки, помещенной в эту точку

4. Куда будет направлен южный конец маг­нитной стрелки, если ее поместить в маг­нитное поле, созданное полюсами постоян­ного магнита?­

1) вверх
2) вниз
3) вправо
4) влево

5. На рисунке указано направление магнит­ных линий поля, созданного полюсами постоянного магнита. Где находится юж­ный полюс постоянного магнита?

1) справа
2) слева
3) может быть справа, может быть слева
4) среди ответов нет правильного

6. Выберите верное(-ые) утверждение(-я).

А: магнитные линии замкнуты
Б: магнитные линии гуще располагаются в тех областях, где магнитное поле сильнее
В: направление силовых линий совпадает с направлени­ем северного полюса магнитной стрелки, помещенной в изучаемую точку

1) Только А
2) Только Б
3) Только В
4) А, Б и В

7. На рисунке представлены магнитные ли­нии поля. В какой точке этого поля на магнитную стрелку будет действовать минимальная сила?

1) 1
2) 2
3) 3
4) 4

8. Как выглядят магнитные линии однородного магнитного поля?

1) Магнитные линии параллельны друг другу, расположе­ны с одинаковой частотой
2) Магнитные линии параллельны друг другу, расположе­ны на разных расстояниях друг от друга
3) Магнитные линии искривлены, их густота меняется от точки к точке
4) Магнитные линии разомкнуты

9.

В разные точки однородного магнитного поля, созданного полюсами постоянного магнита, помещают магнитную стрелку. В какой точке на стрелку будет действовать макси­мальная сила?

1) 1
2) 2
3) 3
4) Сила везде одинакова

10. Какое направление имеет силовая линия магнитного поля, проходящая через точку А?

1) Влево
2) Вправо
3) На нас
4) От нас

Ответы на тест по физике Магнитное поле
1-4
2-4
3-3
4-2
5-1
6-4
7-4
8-1
9-4
10-2

Тест Магнитное поле по физике (9 класс) с ответами по теме

Сложность: знаток.Последний раз тест пройден 12 часов назад.

1. Вопрос 1 из 10

   Магнитное поле существует

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы и еще 81% ответили правильно
   • 81% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Следующий вопросОтветить

2. Вопрос 2 из 10

   Выберите верное(-ые) утверждение(-я): А: магнитное поле можно обнаружить по действию на магнитную стрелку; Б: магнитное поле можно обнаружить по действию на движущийся заряд; В: магнитное поле можно обнаружить по действию на проводник с током

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы и еще 69% ответили правильно
   • 69% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Ответить

3. Вопрос 3 из 10

   Направление магнитных линий в данной точке пространства совпадает с направлением

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы и еще 62% ответили правильно
   • 62% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Ответить

4. Вопрос 4 из 10

   Куда будет направлен южный конец магнитной стрелки, если ее поместить в магнитное поле, созданное полюсами постоянного магнита?

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы и еще 60% ответили правильно
   • 60% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Ответить

5. Вопрос 5 из 10

   На рисунке указано направление магнитных линий поля, созданного полюсами постоянного магнита.

   Где находится южный полюс постоянного магнита?
   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы ответили лучше 51% участников
   • 49% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Ответить

6. Вопрос 6 из 10

   Выберите верное(-ые) утверждение(-я):

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы и еще 61% ответили правильно
   • 61% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Ответить

7. Вопрос 7 из 10

   На рисунке представлены магнитные линии поля. В какой точке этого поля на магнитную стрелку будет действовать минимальная сила?

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы и еще 65% ответили правильно
   • 65% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Ответить

8. Вопрос 8 из 10

   Как выглядят магнитные линии однородного магнитного поля?

   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы и еще 55% ответили правильно
   • 55% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Ответить

9. Вопрос 9 из 10

   В разные точки однородного магнитного поля, созданного полюсами постоянного магнита, помещают магнитную стрелку.

   В какой точке на стрелку будет действовать максимальная сила?
   • Правильный ответ
   • Неправильный ответ
   • Вы ответили лучше 55% участников
   • 45% ответили правильно на этот вопрос

   В вопросе ошибка?

   Ответить

10. Вопрос 10 из 10

    Какое направление имеет силовая линия магнитного поля, проходящая через точку А?

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Вы и еще 55% ответили правильно
    • 55% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.



• Саша Суханов

  8/10

• Галина Савченко

  10/10

• Глеб Хазиев

  10/10

• Павел Стахмич

  8/10

• Маргарита Иванова

  6/10

ТОП-4 тестакоторые проходят вместе с этим

При подготовке к контрольной работе, зачету и даже экзамену мы рекомендуем воспользоваться разработанным специально для нашего сайта тестом «Магнитное поле» (9 класс) с ответами. Эта удобная разработка позволит быстро и рационально повторить материал по теме. Она состоит из десяти заданий, каждое с выбором правильного ответа, и охватывает все важнейшие теоретические вопросы («магнитная индукция», «магнитные линии», «взаимодействия заряженных частиц» и прочее) и практические умения (решение задач и описание физических опытов).

Тест по физике «Магнитное поле» поможет не только подготовиться к тематическому контролю, но и к комплексному повторению в конце учебного года; пригодится он и тем, кто самостоятельно готовится к ЕГЭ или ОГЭ. Выполнить его можно у нас на сайте бесплатно в режиме онлайн.

Рейтинг теста

Средняя оценка: 3.5. Всего получено оценок: 1534.

А какую оценку получите вы? Чтобы узнать — пройдите тест.

Магнитное поле — Технарь

При изучении явления взаимодействия наэлектризованных тел было установлено, что в пространстве, окружающем электрический заряд, существует электрическое поле. Под действием электрического поля происходит движение заряженных частиц (электрический ток): электронов — в металлах и ионов — в жидкостях.

Описаны различные явления, наблюдаемые в цепи, в которой существует электрический ток: тепловые, химические и магнитные. Магнитные явления, как уже указывалось, существуют всегда, когда существует электрический ток. Основное магнитное явление, состоит в том, что между двумя проводниками с током возникают силы взаимодействия. Такие силы называются магнитными силами.

В дальнейшем при изучении магнитных явлений мы будем пользоваться магнитной стрелкой. Магнитная стрелка, как известно, является главной частью компаса. Напомним, что у магнитной стрелки имеются два полюса: северный и южный. Линию, соединяющую концы (полюсы) магнитной стрелки, называют осью магнитной стрелки.

Рассмотрим теперь опыт, показывающий взаимодействие электрического тока и магнитной стрелки. Такое взаимодействие впервые обнаружил в 1820 г.

датский ученый Эрстед. Его опыт имел большое значение для развития учения об электрических явлениях.

Расположим проводник, включенный в цепь источника тока, над осью магнитной стрелки (рис. 277). При замыкании цепи магнитная стрелка отклоняется от своего первоначального положения (на рисунке показано пунктиром). При размыкании цепи магнитная стрелка возвращается в свое начальное положение. Это означает, что ток и магнитная стрелка взаимодействуют друг с другом.

Как можно объяснить опыт Эрстеда?

Мы знаем, что вокруг наэлектризованного тела существует электрическое поле. Действием электрического поля одного наэлектризованного тела на другое объясняется явление взаимодействия двух наэлектризованных тел.

Опыт Эрстеда навел ученых на мысль о существовании вокруг проводника с электрическим током магнитного поля. Оно- то и действует на магнитную стрелку, отклоняя ее.

Магнитное поле существует вокруг всякого электрического тока, т. е.

вокруг движущихся электрических зарядов. Электрический ток и магнитное поле неотделимо друг от друга.

Таким образом, вокруг неподвижных электрических зарядов существует только одно электрическое поле, вокруг же движущихся зарядов, т. е. электрического тока, существует и электрическое, и магнитное поле. Магнитное поле появляется вокруг проводника, когда в последнем возникает ток, поэтому ток следует рассматривать как источник магнитного поля. В этом смысле надо понимать выражения «магнитное поле тока» или «магнитное поле, созданное током».

Вопросы. 1. Какие явления наблюдаются в цепи, в которой существует электрический ток? 2. Какие магнитные явления вам известны? 3. В чем состоит опыт Эрстеда? 4. Какая связь существует между электрическим током и магнитным полем?

100 ballov.kz образовательный портал для подготовки к ЕНТ и КТА

В 2021 году казахстанские школьники будут сдавать по-новому Единое национальное тестирование. Помимо того, что главный школьный экзамен будет проходить электронно, выпускникам предоставят возможность испытать свою удачу дважды. Корреспондент zakon.kz побеседовал с вице-министром образования и науки Мирасом Дауленовым и узнал, к чему готовиться будущим абитуриентам.

— О переводе ЕНТ на электронный формат говорилось не раз. И вот, с 2021 года тестирование начнут проводить по-новому. Мирас Мухтарович, расскажите, как это будет?

— По содержанию все остается по-прежнему, но меняется формат. Если раньше школьник садился за парту и ему выдавали бумажный вариант книжки и лист ответа, то теперь тест будут сдавать за компьютером в электронном формате. У каждого выпускника будет свое место, огороженное оргстеклом.

Зарегистрироваться можно будет электронно на сайте Национального центра тестирования. Но, удобство в том, что школьник сам сможет выбрать дату, время и место сдачи тестирования.

Кроме того, в этом году ЕНТ для претендующих на грант будет длиться три месяца, и в течение 100 дней сдать его можно будет два раза.

— Расскажите поподробнее?

— В марте пройдет тестирование для желающих поступить на платной основе, а для претендующих на грант мы ввели новые правила. Школьник, чтобы поступить на грант, по желанию может сдать ЕНТ два раза в апреле, мае или в июне, а наилучший результат отправить на конкурс. Но есть ограничение — два раза в один день сдавать тест нельзя. К примеру, если ты сдал ЕНТ в апреле, то потом повторно можно пересдать его через несколько дней или в мае, июне. Мы рекомендуем все-таки брать небольшой перерыв, чтобы еще лучше подготовиться. Но в любом случае это выбор школьника.

— Система оценивания останется прежней?

— Количество предметов остается прежним — три обязательных предмета и два на выбор. Если в бумажном формате закрашенный вариант ответа уже нельзя было исправить, то в электронном формате школьник сможет вернуться к вопросу и поменять ответ, но до того, как завершил тест.

Самое главное — результаты теста можно будет получить сразу же после нажатия кнопки «завершить тестирование». Раньше уходило очень много времени на проверку ответов, дети и родители переживали, ждали вечера, чтобы узнать результат. Сейчас мы все автоматизировали и набранное количество баллов будет выведено на экран сразу же после завершения тестирования.
Максимальное количество баллов остается прежним — 140.

— А апелляция?

— Если сдающий не будет согласен с какими-то вопросами, посчитает их некорректными, то он сразу же на месте сможет подать заявку на апелляцию. Не нужно будет ждать следующего дня, идти в центр тестирования, вуз или школу, все это будет электронно.

— С учетом того, что школьникам не придется вручную закрашивать листы ответов, будет ли изменено время сдачи тестирования?

— Мы решили оставить прежнее время — 240 минут. Но теперь, как вы отметили, школьникам не нужно будет тратить час на то, чтобы правильно закрасить лист ответов, они спокойно смогут использовать это время на решение задач.

— Не секрет, что в некоторых селах и отдаленных населенных пунктах не хватает компьютеров. Как сельские школьники будут сдавать ЕНТ по новому формату?

— Задача в том, чтобы правильно выбрать время и дату тестирования. Центры тестирования есть во всех регионах, в Нур-Султане, Алматы и Шымкенте их несколько. Школьники, проживающие в отдаленных населенных пунктах, как и раньше смогут приехать в город, где есть эти центры, и сдать тестирование.

— На сколько процентов будет обновлена база вопросов?

— База вопросов ежегодно обновляется как минимум на 30%. В этом году мы добавили контекстные задания, то что школьники всегда просили. Мы уделили большое внимание истории Казахстана и всемирной истории — исключили практически все даты. Для нас главное не зазубривание дат, а понимание значения исторических событий. Но по каждому предмету будут контекстные вопросы.

— По вашему мнению система справится с возможными хакерскими атаками, взломами?

— Информационная безопасность — это первостепенный и приоритетный вопрос. Центральный аппарат всей системы находится в Нур-Султане. Связь с региональными центрами сдачи ЕНТ проводится по закрытому VPN-каналу. Коды правильных ответов только в Национальном центре тестирования.

Кроме того, дополнительно через ГТС КНБ (Государственная техническая служба) все тесты проходят проверку на предмет возможного вмешательства. Здесь все не просто, это специальные защищенные каналы связи.

— А что с санитарными требованиями? Нужно ли будет школьникам сдавать ПЦР-тест перед ЕНТ?

— ПЦР-тест сдавать не нужно будет. Требование по маскам будет. При необходимости Центр национального тестирования будет выдавать маски школьникам во время сдачи ЕНТ. И, конечно же, будем измерять температуру. Социальная дистанция будет соблюдаться в каждой аудитории.

— Сколько человек будет сидеть в одной аудитории?

— Участники ЕНТ не за семь дней будут сдавать тестирование, как это было раньше, а в течение трех месяцев. Поэтому по заполняемости аудитории вопросов не будет.

— Будут ли ужесточены требования по дисциплине, запрещенным предметам?

— Мы уделяем большое внимание академической честности. На входе в центры тестирования, как и в предыдущие годы, будут стоять металлоискатели. Перечень запрещенных предметов остается прежним — телефоны, шпаргалки и прочее. Но, помимо фронтальной камеры, которая будет транслировать происходящее в аудитории, над каждым столом будет установлена еще одна камера. Она же будет использоваться в качестве идентификации школьника — как Face ID. Сел, зарегистрировался и приступил к заданиям. Мы применеям систему прокторинга.

Понятно, что каждое движение абитуриента нам будет видно. Если во время сдачи ЕНТ обнаружим, что сдающий использовал телефон или шпаргалку, то тестирование автоматически будет прекращено, система отключится.

— А наблюдатели будут присутствовать во время сдачи тестирования?

— Когда в бумажном формате проводили ЕНТ, мы привлекали очень много дежурных. В одной аудитории было по 3-4 человека. При электронной сдаче такого не будет, максимум один наблюдатель, потому что все будет видно по камерам.

— По вашим наблюдениям школьники стали меньше использовать запрещенные предметы, к примеру, пользоваться телефонами?

— Практика показывает, что школьники стали ответственнее относиться к ЕНТ. Если в 2019 году на 120 тыс. школьников мы изъяли 120 тыс. запрещенных предметов, по сути у каждого сдающего был телефон. То в прошлом году мы на 120 тыс. школьников обнаружили всего 2,5 тыс. телефонов, и у всех были аннулированы результаты.

Напомню, что в 2020 году мы также начали использовать систему искусственного интеллекта. Это анализ видеозаписей, который проводится после тестирования. Так, в прошлом году 100 абитуриентов лишились грантов за то, что во время сдачи ЕНТ использовали запрещенные предметы.

— Сколько средств выделено на проведение ЕНТ в этом году?

Если раньше на ЕНТ требовалось 1,5 млрд тенге из-за распечатки книжек и листов ответов, то сейчас расходы значительно сокращены за счет перехода на электронный формат. Они будут, но несущественные.

— Все-таки почему именно в 2021 году было принято решение проводить ЕНТ в электронном формате. Это как-то связано с пандемией?

— Это не связано с пандемией. Просто нужно переходить на качественно новый уровень. Мы апробировали данный формат на педагогах школ, вы знаете, что они сдают квалификационный тест, на магистрантах, так почему бы не использовать этот же формат при сдаче ЕНТ. Тем более, что это удобно, и для школьников теперь будет много плюсов.

Магнитное поле – внеурочная деятельность (конкурсная работа) – Корпорация Российский учебник (издательство Дрофа – Вентана)

• Участник: Обрезкова Алиса Сергеевна
• Руководитель: Гурьянова Галина Александровна



Техника безопасности

1. Будьте внимательны, дисциплинированны, аккуратны, точно выполняйте указания учителя.
2. Перед тем как приступить к выполнению работы, тщательно изучите её описание, уясните ход её выполнения.
3. Не оставляйте рабочего места без разрешения учителя.
4. Располагайте приборы, материалы, оборудование на рабочем месте в порядке, указанном учителем.
5. Не держите на рабочем столе предметы, не требующиеся при выполнении задания.
6. Не устанавливайте на краю стола штатив, во избежание его падения.
7. После выполнения измерений электронным секундомером выключите его, отсоединив разъём.
8. Источник тока электрической цепи подключайте в последнюю очередь. Не включать собранную цепь без проверки и разрешения учителя.
9. При сборке электрической цепи провода располагайте аккуратно, а наконечники плотно соединяйте с клеммами.
10. Следите, чтобы изоляция проводов была исправна, а на концах проводников были наконечники.
11. Не касайтесь руками мест соединений. Не использовать провода с нарушенной изоляцией. Все изменения в цепи производите после отключения источника тока.
12. При проведении опытов не допускайте предельных нагрузок измерительных приборов. После снятия показаний цепь разомкнуть. По указанию учителя разобрать цепь.
13. При сборке электрической цепи провода располагайте аккуратно, а наконечники плотно соединяйте с клеммами.
14. Обнаружив неисправность в электрических устройствах, находящихся под напряжением, немедленно отключите источник электропитания и сообщите об этом учителю.
15. Берегите оборудование и используйте его по назначению.
16. При получении травмы обратитесь к учителю.

Введение

В своей работе по теме «Магнитное поле» я проведу и объясню три эксперимента, описанные в учебнике Перышкина А.В. Физика. 8 класс.

Цель работы: расширение кругозора, повышение эрудиции, развитие интереса к экспериментальной физике, умений демонстрировать и объяснять опыты, научиться работать самостоятельно.

Выдвигаемая гипотеза: проверить на опытах предположение, что вокруг проводника с электрическим током существует магнитное поле, которое возможно имеет закономерность в направлении и связано с направлением тока.

Магнитные явления были известны ещё в древнем мире: компас был изобретён более 4000 лет назад, и к XII веку он стал известен в Европе. Однако только в XIX веке была обнаружена связь между электричеством и магнетизмом, и возникло представление о магнитном поле.

Первыми экспериментами, показавшими, что между электрическими и магнитными явлениями имеется связь, были опыты датского физика Х.Эрстеда (1777-1851). В своём знаменитом опыте, описываемом ныне во всех школьных учебниках физики и проведённом в 1820 году, он обнаружил, что провод, по которому идёт ток, действует на магнитную стрелку (то есть подвижный магнит).

Эрстед не только провёл свой опыт, но и сделал правильный вывод: «электрический конфликт не ограничен проводящей проволокой, а имеет довольно обширную сферу активности вокруг этой проволоки». Переводя на современный язык, это можно понимать так: «действие тока есть не только внутри провода (его нагревание), но и вокруг (магнитное поле)».

Открытие Эрстеда вызвало необычайный интерес его современников-физиков и послужило началом ряда исследований, показавших сходство магнитного действия тока и действия постоянного магнита. Для поиска ответа проделаем опыт.

Опыт № 1. Дугообразный электромагнит

Возьму дугообразный электромагнит и закреплю его в штативе. Соединю катушки электромагнита через ключ с источником тока. Поднесу якорь к сердечнику и замкну ключ. Якорь притянулся к сердечнику. На крючок якоря буду подвешивать грузы 0,5 кг, потом 1 кг. Якорь не отрывается. Разомкну ключ, и грузы упадут.

Вывод из опыта № 1

Вокруг катушки с током существует магнитное поле. Железо, введенное внутрь катушки, усиливает магнитное действие катушки. Намагничивается сердечник и притягивает якорь с подвешенным грузом. Катушка с током, как и магнитная стрелка, имеет два полюса – северный и южный. Электромагниты обладают большой подъемной силой.

4 мая 1825 года Вильям Стерджен (английский ученый) на заседании Британского общества ремесел продемонстрировал работу своего электромагнита. Это был согнутый в виде подковы железный стержень длиной 30 см и диаметром 1,3 см. На нем в один слой была намотана медная проволока, подключенная к химическому источнику тока. Электромагнит Стерджена удерживал груз, весом в 1,5 раза превосходящим вес самого магнита. При весе в 2 кг он поднимал металлический груз в 3,6 кг. На тот момент он был намного мощнее природных магнитов того же размера. Еще в 1823 году ученый на основе электромагнита построил «вращающееся колесо Стерджена» — по сути первую модель электромотора.

Стерджена, Джеймс Джоуль, экспериментируя с электромагнитом учителя, в том же 1825 году смог увеличить подъемную силу до 20 кг. С этого момента начинается своеобразная гонка между учеными по совершенствованию электромагнита и наращиванию его подъемной силы. Через семь лет после своего изобретения Уильям Стерджен создает электромагнит с подъемной силой в 160 кг, а еще через восемь лет – электромагнит с подъемной силой в 550 кг.

Кстати подковообразная форма электромагнита, очень удачная как показали дальнейшие исследования, была выбрана Уильямом Стердженом чисто случайно. Эта форма используются и по сей день. Хотя конечно же в наше время изготавливаются электромагниты самых разнообразных форм.

Вскоре после того, как было построено еще несколько крупных магнитов и все убедились в их силе, надежности, компактности и удобстве, было предложено использовать электромагниты для подъема железных и стальных деталей на металлургических и металлообрабатывающих заводах.

В России вплоть до революции Общество конно-железных дорог и омнибусов использовало магниты для очистки овса от железных гвоздей. В Европе и Америке магниты широко применяли на мельницах по очистке зерна.

В 30-х годах нашего столетия был создан один из крупнейших электромагнитов, предназначенный для устройства, с помощью которого разрушали бракованное литье. Груз, выполняющий эту операцию, весил 200000 Н. Использование электромагнита в этом устройстве позволяло сбрасывать груз обычным поворотом выключателя.

Вскоре были созданы еще более крупные магниты, способные поднимать груз весом до 500000 Н.

Магнитная очистка зерна на мельницах стала прообразом одного из чрезвычайно важных в настоящее время применений магнитов. Речь идет о так называемых магнитах сепараторах. Принцип их действия состоит в том, что смесь полезного вещества и «пустой породы» подается по конвейеру и проходит мимо полюсов магнита. Если пустая порода магнитна, то она будет извлечена из смеси. Принцип сепаратора с использованием естественных магнитов был предложен еще в 1792 г., т.е. до изобретения электромагнита.

Электромагниты нашли широкое применение в промышленности, технике, медицине. Например, в батискафе французского профессора Пиккара, исследовавшего не так давно глубочайшие океанские впадины, мощный электромагнит удерживал железный балласт.

С их помощью можно также поднимать и перемещать массивные объекты, например, автомобили перед утилизацией. Они также используются в транспортировке. Поезда в Азии и Европе используют электромагниты для перевозки автомобилей. Это помогает им двигаться на феноменальных скоростях.

Генеральный директор компании Walker Magnetics, г-н Брайан Твейтс с гордостью представляет самый большой в мире подвесной электромагнит. Его вес (88 т) примерно на 22 т превышает вес действующего победителя Книги Рекордов Гиннеса из США. Его грузоподъемность составляет приблизительно 270 тонн. 

Электромагниты получили настолько широкое распространение, что трудно назвать область техники, где бы они не применялись в том или ином виде. Они содержатся во многих бытовых приборах — электробритвах, магнитофонах, телевизорах и т.п. Устройства техники связи — телефония, телеграфия и радио немыслимы без их применения.

Электромагниты являются неотъемлемой частью электрических машин, многих устройств промышленной автоматики, аппаратуры регулирования и защиты разнообразных электротехнических установок. Развивающейся областью применения электромагнитов является медицинская аппаратура. Наконец, гигантские электромагниты для ускорения элементарных частиц применяются в синхрофазотронах.

Вес электромагнитов колеблется от долей грамма до сотен тонн, а потребляемая при их работе электрическая мощность — от милливатт до десятков тысяч киловатт.

Опыт № 2. Магнитные линии катушки с током

Возьму катушку, смонтированную на подставке из оргстекла, соединю ее через ключ с источником тока. На подставку насыпаю ровным слоем металлические опилки. Замыкаю ключ и чуть-чуть постукиваю по платформе. Цепочки, которые образуют в магнитном поле железные опилки, показывают форму магнитных линий магнитного поля. Магнитные линии магнитного поля катушки с током являются замкнутыми линиями. Вне катушки они направлены от северного полюса катушки к южному.

Вывод из опыта № 2

1. Вокруг катушки с током есть магнитное поле 
2. Катушка с током похожа на полосовой магнит и у нее есть тоже два полюса – северный и южный
3. Чем больше число витков в катушке, тем сильнее её магнитное поле.
4. Чем больше сила тока, тем сильнее магнитное поле.
5. Наличие сердечника усиливает магнитное поле.

Цилиндрическую катушку индуктивности, длина которой на много превышает диаметр называют соленоидом, магнитное поле внутри длинного соленоида однородно.

Опыт № 3. Магнитное поле прямого проводника с током

Беру прибор, в котором прямой проводник пропущен сквозь лист картона. На картон насыпаю тонкий и равномерный слой железных опилок, включаю ток, и опилки слегка встряхиваю. Под действием магнитного поля тока железные опилки располагаются вокруг проводника не беспорядочно, а по концентрическим окружностям.

Вывод из опыта № 3

Магнитные линии магнитного поля тока представляют собой кривые, охватывающие проводник.

Вывод из проделанных опытов

Проведенные опыты подтверждают выдвинутую гипотезу. Магнитное поле существует вокруг любого проводника с током, т.е. вокруг движущихся электрических зарядов. Электрический ток и магнитное поле неотделимы друг от друга. Ток следует рассматривать как источник магнитного поля.

Человека пронизывают мириады магнитных полей различного происхождения. Мы привыкли к магниту и относимся к нему снисходительно, как к устаревшему атрибуту школьных уроков физики, порой даже не подозревая, сколько магнитов вокруг нас. Я подсчитала – у меня в квартире их десятки: в электробритве, динамике, магнитофоне, в банке с гвоздями, наконец, я сама тоже магнит: биотоки, текущие во мне, рождаю вокруг причудливый пульсирующий узор магнитных линий. Земля, на которой мы живем, — гигантский голубой магнит. Солнце – желтый плазменный шар – еще более грандиозный магнит. Галактики и туманности, едва различимые радиотелескопами, — непостижимые по размерам магниты…

Ссылка на видеоролик: https://yadi.sk/i/fEaNL3z_3Jfbx3




Как магнитное поле просто электрическое поле с применением теории относительности?

Категория: Физика Опубликовано: 18 февраля 2016 г.

Изображение из общественного достояния, источник: Кристофер С. Бэрд

Это заблуждение. Магнитное поле — это не просто электрическое поле с примененной теорией относительности, то есть электрическое поле, рассматриваемое из неправильной системы отсчета. На самом деле магнитное поле — это фундаментальное поле, которое может существовать в определенной системе отсчета, не нуждаясь в помощи электрического поля.В более общем смысле, как электрические, так и магнитные поля являются частью одной фундаментальной единой сущности: электромагнитного поля.

Электрические и магнитные поля подчиняются ряду физических законов, называемых уравнениями Максвелла. Специальная теория относительности Эйнштейна описывает, как пространство и время меняются в зависимости от выбора инерциальной системы отсчета. Оказывается, специальная теория относительности автоматически содержится в уравнениях Максвелла. Фактически, Эйнштейн открыл специальную теорию относительности, внимательно изучив и поняв уравнения Максвелла. Следовательно, используя уравнения Максвелла в релятивистской форме, мы можем выяснить, как математически преобразовать электрические и магнитные поля из одной системы отсчета в другую. Другими словами, если я измеряю и отображаю электрические и магнитные поля в комнате, когда я неподвижно стою на земле, то, применяя преобразования релятивистской системы координат к этим выражениям поля, я знаю, как поля будут выглядеть для наблюдателя, который мчится по комнате на роликовых коньках. Экспериментально установлено, что эти электромагнитные уравнения преобразования релятивистской системы координат верны.

Если вы начнете в системе отсчета, которая имеет только электрическое поле и не имеет магнитного поля, то, когда вы сделаете релятивистское преобразование в новую систему отсчета, вы обнаружите, что присутствует как электрическое поле, так и магнитное поле, как показано в этот новый кадр. Этот факт, по-видимому, подразумевает, что магнитное поле — это всего лишь электрическое поле, если смотреть из неправильной системы отсчета. Другими словами, этот факт, кажется, подразумевает, что магнитное поле на самом деле является не фундаментальной релятивистской версией электрического поля.Однако более пристальное изучение полей показывает, что этот вывод неверен.

Прежде всего, специальная теория относительности учит нас, что все инерциальные системы отсчета одинаково достоверны и одинаково фундаментальны. Если два шарика катятся друг мимо друга, то с точки зрения красного шарика красный шарик неподвижен, а синий шарик движется. С точки зрения синего шарика синий шарик неподвижен, а красный шарик движется. Обе точки зрения одинаково верны и одинаково фундаментальны.Тот факт, что два шарика видят ситуацию по-разному, не означает, что существует парадокс, что физика нарушена или что одна точка зрения в конечном итоге более верна, чем другая. Это просто означает, что ситуация измеряется в двух разных системах отсчета. Во Вселенной нет «неправильных» систем отсчета или менее фундаментальных систем отсчета. Следовательно, магнитное поле не может быть только электрическим полем, если смотреть из неправильной системы отсчета, потому что нет неправильных систем отсчета. Поскольку существует инерциальная система отсчета, в которой магнитное поле существует без электрического поля, и поскольку каждая инерциальная система отсчета является реальной и фундаментальной, это означает, что магнитное поле реально, является фундаментальным и не обязательно вызвано электрическим поле.

Во-вторых, используя уравнения преобразования электромагнитной релятивистской системы координат, вы можете показать, что невозможно начать с чисто электрического поля (магнитное поле отсутствует) и преобразовать в систему отсчета, в которой есть чисто магнитное поле (электрическое поле отсутствует). ).Это означает, что если бы магнитное поле было только электрическим полем, если смотреть из неправильной системы отсчета, то чисто магнитные поля не существовали бы. Однако чисто магнитные поля существуют. Следовательно, магнитные поля — это больше, чем просто релятивистские электрические поля.

Правильное утверждение состоит в том, что электрические поля и магнитные поля являются фундаментальными, оба реальны, и оба являются частью одной единой сущности: электромагнитного поля. В зависимости от того, в какой системе отсчета вы находитесь, конкретное электромагнитное поле будет выглядеть более электрическим и менее магнитным или более магнитным и менее электрическим.Однако это не меняет того факта, что они оба являются фундаментальными и являются частью одного и того же единого целого. Чисто электрическое поле, рассматриваемое в одной инерциальной системе отсчета, частично является электрическим, а частично магнитным — во всех других системах отсчета. Точно так же чисто магнитное поле, если смотреть в одной инерциальной системе отсчета, частично является электрическим, а частично магнитным — во всех других системах отсчета. Магнитное поле — это не просто релятивистская версия электрического поля, а электрическое поле — это не просто релятивистская версия магнитного поля.Скорее, единое электромагнитное поле является врожденным и самосогласованным релятивистским.

Обратите внимание, что в целях обсуждения я проигнорировал квантовые эффекты. Наиболее точным описанием электромагнитных полей в настоящее время являются не исходные уравнения Максвелла, а квантовая форма уравнений Максвелла, которая называется квантовой электродинамикой. Однако, поскольку квантовая электродинамика просто расширяет уравнения Максвелла, а не заменяет их, все концепции, изложенные в этой статье, остаются в силе.

Также обратите внимание, что в этой статье я много использовал слово «инерционный». Это означает, что мы рассматриваем только системы отсчета, которые имеют плоское пространство-время, то есть системы отсчета, которые не ускоряются и не имеют большого количества гравитации. Чтобы описать неинерциальные системы отсчета, вы должны использовать общую теорию относительности Эйнштейна, которая сложнее специальной теории относительности. Однако, поскольку вывод тот же (электромагнитное поле едино и фундаментально), для простоты я описал эту статью в контексте инерциальных систем отсчета.

Темы: электрическое поле, электромагнетизм, магнитное поле, магнитное поле, магнетизм, относительность

Магнитные поля | IOPSpark

Магнит

Электричество и магнетизм

Магнитные поля

Руководство для преподавателей для 11-14

Полевая идея

Wrong Track: Магнитное поле — это железные опилки вокруг него.

Правые линии: Магнитное поле — это пространство вокруг магнита, в котором оно будет притягивать или отталкивать другие магниты.

Поля не видны

Думая об обучении

Сама идея магнитного поля требует усвоения. Дело в том, что магнитное поле — это теоретическая идея, изобретенная физиками, чтобы позволить нам описать действие магнитов, когда они притягиваются и отталкиваются. Можно утверждать, что это не что-то реальное, вокруг магнита нет ничего, что можно было бы увидеть или потрогать.Когда ученики впервые сталкиваются с этой идеей магнитного поля, неудивительно, что они иногда ошибаются в своем мышлении !

Размышляя об обучении

Важно постоянно возвращаться к основной идее, что магнитное поле — это пространство вокруг магнита, в котором оно действует. Вы можете исследовать это пространство с помощью железных опилок и черчения компасов, но они просто говорят нам о направлении и силе действующей силы, они не делают поле более реальным.

Если вы посмотрите в учебнике естественных наук диаграмму магнитного поля стержневого магнита, она почти наверняка покажет двумерное изображение. Однако стоит подчеркнуть, что магнитное поле существует в пространстве вокруг магнита — магнитные поля существуют в трехмерных пространствах.

Совет учителя: Спросите учеников!

Вы можете ввести идею магнитных полей, тщательно обозначив все ключевые моменты, изложенные выше, но даже в этом случае стоит спросить своих учеников, что они понимают под идеей магнитного поля.Попросите их записать одно или два предложения. Вы можете быть удивлены тем, что они пишут!

электромагнетизм — Может ли существовать точка в пространстве, в которой магнитное поле не равно нулю, но вращение поля равно нулю?

Может ли существовать точка в пространстве, в которой магнитное поле отличное от нуля, а ротор поля равен нулю?

Это интересный вопрос. Можно было бы подумать, что, поскольку $ \ nabla \ cdot \ textbf {B} = 0 $ во всех точках, если $ \ nabla \ times \ textbf {B} = 0 $ в точке, возможно, $ \ textbf {B} $ должен равняться нулю в этой точке, в конце концов, предполагается, что ротор и расходимость поля полностью определяют поле, верно? (В противном случае, как бы уравнения Максвелла определяли электрическое и магнитное поля — все, что они делают, это задают ротор и расходимость двух полей!)

Хотя этот импульс в правильном направлении, он не совсем правильный.3 \ textbf {r} ‘\ bigg) $$ Как видите, завитки и расходимости должны затухать достаточно быстро, чтобы эти интегралы сходились. Это просто означает, что мы не ожидаем, что источники (например, распределение заряда или тока) будут бесконечно распространяться в пространстве.

Итак, как вы можете видеть, само поле в точке получает вклад от расхождений и завихрений поля во всех точках пространства $ — $, а не только в той точке, где мы вычисляем поле. В частности, для магнитного поля, поскольку расходимость всегда равна нулю, мы можем написать $$ \ textbf {B} (\ textbf {r}) = \ nabla \ times \ bigg (\ frac {1} {4 \ pi} \ int \ frac {\ nabla \ times \ textbf {B} (\ textbf { r} ‘)} {| \ textbf {r}’ — \ textbf {r} |} d ^ 3 \ textbf {r} ‘\ bigg) $$ Итак, как вы можете видеть, исчезновение завихрения магнитного поля в точке не гарантирует, что само поле будет равно нулю в этой точке. Если ротор магнитного поля везде равен нулю (т. Е. Вообще нет токов), то, конечно, поле будет равно нулю во всех точках.

---

Как вы правильно заметили, если бы поле было равно нулю во всех точках, где ротор равен нулю, тогда амперовская петля вокруг провода имела бы нулевое магнитное поле во всех своих точках, и она рассчитала бы исчезающую циркуляцию. вокруг провода, что противоречит правилу Ампера. Но, к счастью, мы можем быть уверены, что такого противоречия нет и не существует.

Магнитное поле Земли

Магнитосфера защищает поверхность Земли от заряженных частиц солнечного ветра и генерируется электрическими токами, расположенными во многих различных частях Земли. Он сжимается на дневной (солнечной) стороне за счет силы приходящих частиц и расширяется на ночной стороне. (Изображение не в масштабе.) Разница между магнитным севером и «истинным» севером.

Магнитное поле Земли (и поверхностное магнитное поле ) приблизительно представляет собой магнитный диполь, с S-полюсом магнитного поля около северного географического полюса Земли (см. Северный магнитный полюс) и другим северным полюсом магнитного поля вблизи географического географического полюса Земли. южный полюс (см. Южный магнитный полюс).Благодаря этому компас можно использовать для навигации. Причину возникновения поля можно объяснить теорией динамо. Магнитное поле распространяется бесконечно, но ослабевает по мере удаления от источника. Магнитное поле Земли, также называемое геомагнитным полем , которое эффективно распространяется на несколько десятков тысяч километров в космос, формирует магнитосферу Земли. Палеомагнитное исследование австралийского красного дацита и подушечного базальта оценило возраст магнитного поля как минимум 3,5 миллиарда лет. ^{[1] [2]}

Важность

Моделирование взаимодействия между магнитным полем Земли и межпланетным магнитным полем.

Земля в значительной степени защищена от солнечного ветра, потока энергичных заряженных частиц, исходящих от Солнца, своим магнитным полем, которое отклоняет большинство заряженных частиц. Некоторые из заряженных частиц солнечного ветра захвачены в радиационном поясе Ван Аллена.Меньшему количеству частиц солнечного ветра удается перемещаться, как по линии передачи электромагнитной энергии, в верхние слои атмосферы и ионосферу Земли в зонах полярных сияний. Единственный раз, когда солнечный ветер наблюдается на Земле, — это когда он достаточно силен, чтобы вызывать такие явления, как полярное сияние и геомагнитные бури. Яркие полярные сияния сильно нагревают ионосферу, заставляя ее плазму расширяться в магнитосферу, увеличивая размер плазменной геосферы и вызывая утечку атмосферного вещества в солнечный ветер.Геомагнитные бури возникают, когда давление плазмы, содержащейся внутри магнитосферы, достаточно велико, чтобы раздуваться и тем самым искажать геомагнитное поле.

Солнечный ветер отвечает за общую форму магнитосферы Земли, и колебания ее скорости, плотности, направления и увлекаемого магнитного поля сильно влияют на локальную космическую среду Земли. Например, уровни ионизирующего излучения и радиопомех могут варьироваться от сотен до тысяч раз; а форма и расположение магнитопаузы и головной ударной волны перед ней могут изменяться на несколько радиусов Земли, подвергая геосинхронные спутники прямому солнечному ветру.Эти явления собирательно называются космической погодой. Механизм атмосферного разрыва вызван захватом газа пузырьками магнитного поля, которые срываются солнечными ветрами. ^[3] Изменения напряженности магнитного поля коррелировали с изменением количества осадков в тропиках. ^[4]

Магнитные полюса и магнитный диполь

Основные статьи: Северный магнитный полюс и Южный магнитный полюс Магнитное склонение от истинного севера в 1700

Положение магнитных полюсов можно определить как минимум двумя способами ^[5] .

Часто магнитный (наклонный) полюс рассматривается как точка на поверхности Земли, где магнитное поле полностью вертикально. Другими словами, угол наклона поля Земли составляет 90 ° на северном магнитном полюсе и -90 ° на южном магнитном полюсе. На магнитном полюсе компас, удерживаемый в горизонтальной плоскости, указывает случайным образом, в то время как в противном случае он указывает почти на северный магнитный полюс или от Южного магнитного полюса, хотя существуют местные отклонения. Два полюса блуждают независимо друг от друга и не находятся в прямо противоположных положениях на земном шаре.Магнитный полюс падения может быстро перемещаться, для Северного магнитного полюса ^[6] проводились наблюдения до 40 км в год.

Магнитное поле Земли можно точно описать полем магнитного диполя, расположенного рядом с центром Земли. Ориентация диполя определяется осью. Два положения, в которых ось диполя, которая лучше всего соответствует геомагнитному полю, пересекает поверхность Земли, называются Северным и Южным геомагнитными полюсами. Для наилучшего соответствия диполь, представляющий геомагнитное поле, должен быть размещен примерно в 500 км от центра Земли.Это заставляет внутренний радиационный пояс опускаться ниже в южной части Атлантического океана, где поверхностное поле является самым слабым, создавая то, что называется южноатлантической аномалией.

Если бы магнитное поле Земли было идеально дипольным, геомагнитный и магнитный полюса падения совпадали бы. Однако важные недиполярные члены в точном описании геомагнитного поля приводят к тому, что положения двух типов полюсов находятся в разных местах.

Характеристики поля

Напряженность поля у поверхности Земли составляет менее 30 микротеслов (0.3 гаусса) на территории, включающей большую часть Южной Америки и Южной Африки, до более чем 60 микротеслов (0,6 гаусс) вокруг магнитных полюсов в северной Канаде и на юге Австралии, а также в части Сибири. Средняя напряженность магнитного поля во внешнем ядре Земли составила 25 Гаусс, что в 50 раз сильнее, чем магнитное поле на поверхности. ^{[9] [10]}

Поле аналогично полю стержневого магнита. Магнитное поле Земли в основном вызвано электрическими токами в жидком внешнем ядре.Ядро Земли горячее, чем 1043 К, температура точки Кюри, выше которой ориентация спинов в железе становится случайной. Такая рандомизация приводит к потере намагниченности вещества.

Конвекция расплавленного железа во внешнем жидком ядре, наряду с эффектом Кориолиса, вызванным общим вращением планеты, имеет тенденцию организовывать эти «электрические токи» в валки, выровненные вдоль полярной оси север-юг. Когда проводящая жидкость течет через существующее магнитное поле, индуцируются электрические токи, которые, в свою очередь, создают другое магнитное поле.Когда это магнитное поле усиливает исходное магнитное поле, создается динамо-машина, которая поддерживает себя. Это называется теорией динамо, и она объясняет, как поддерживается магнитное поле Земли.

Еще одна особенность, которая магнитно отличает Землю от стержневого магнита, — это ее магнитосфера. На больших расстояниях от планеты преобладает поверхностное магнитное поле. Электрические токи, индуцированные в ионосфере, также создают магнитные поля. Такое поле всегда создается вблизи того места, где атмосфера находится ближе всего к Солнцу, вызывая ежедневные изменения, которые могут отклонять поверхностные магнитные поля на величину до одного градуса.Типичные ежедневные изменения напряженности поля составляют около 25 нанотесла (нТл) (т.е. ~ 1: 2 000), с вариациями в течение нескольких секунд, как правило, около 1 нТл (т.е. ~ 1: 50 000). ^[11]

Вариации магнитного поля

Геомагнитные вариации с момента последнего обращения.

Токи в ядре Земли, создающие ее магнитное поле, возникли по крайней мере 3 450 миллионов лет назад. ^{[12] [13]}

Магнитометры обнаруживают мельчайшие отклонения в магнитном поле Земли, вызванные железными артефактами, печами, некоторыми типами каменных построек и даже канавами и мусором в археологической геофизике.С помощью магнитных инструментов, адаптированных на основе бортовых детекторов магнитных аномалий, разработанных во время Второй мировой войны для обнаружения подводных лодок, были нанесены на карту магнитные вариации на дне океана. Базальт — богатая железом вулканическая порода, составляющая дно океана — содержит сильно магнитный минерал (магнетит) и может локально искажать показания компаса. Искажение было признано исландскими мореплавателями еще в конце 18 века. Что еще более важно, поскольку присутствие магнетита придает базальту измеримые магнитные свойства, эти магнитные вариации предоставили еще один способ изучения глубоководного дна океана.Когда вновь образованная порода охлаждается, такие магнитные материалы регистрируют магнитное поле Земли.

Часто магнитосфера Земли поражается солнечными вспышками, вызывающими геомагнитные бури, вызывающие проявления полярных сияний. Кратковременная нестабильность магнитного поля измеряется с помощью K-индекса.

Недавно в магнитном поле были обнаружены утечки, которые взаимодействуют с солнечным ветром Солнца способом, противоположным первоначальной гипотезе. Во время солнечных бурь это может привести к крупномасштабным отключениям электроэнергии и сбоям в работе искусственных спутников. ^[14]

См. Также Магнитная аномалия

Инверсия магнитного поля

Основная статья: Геомагнитная инверсия

Основываясь на изучении лавовых потоков базальта во всем мире, было высказано предположение, что магнитное поле Земли меняет направление на противоположное. с интервалами от десятков тысяч до многих миллионов лет, со средним интервалом примерно 300 000 лет. ^[15] Однако последнее такое событие, называемое инверсией Брюнес – Матуяма, произошло примерно 780 000 лет назад.

Нет четкой теории относительно того, как могли произойти геомагнитные инверсии. Некоторые ученые создали модели ядра Земли, в которых магнитное поле лишь квазистабильно, а полюса могут самопроизвольно перемещаться из одной ориентации в другую в течение от нескольких сотен до нескольких тысяч лет. Другие ученые предполагают, что геодинамо сначала отключается самопроизвольно или из-за какого-то внешнего воздействия, такого как удар кометы, а затем перезапускается, когда магнитный «северный» полюс указывает либо на север, либо на юг.Внешние события вряд ли будут обычными причинами инверсий магнитного поля из-за отсутствия корреляции между возрастом ударных кратеров и временем инверсий. Независимо от причины, когда магнитный полюс переключается из одного полушария в другое, это называется инверсией, тогда как временные изменения наклона диполя, которые перемещают ось диполя через экватор, а затем возвращаются к исходной полярности, известны как отклонения.

Исследования потоков лавы на горе Стинс, штат Орегон, показывают, что магнитное поле могло смещаться со скоростью до 6 градусов в день в какой-то момент истории Земли, что значительно бросает вызов популярному пониманию того, как работает магнитное поле Земли. . ^[16]

Палеомагнитные исследования, подобные этим, обычно состоят из измерений остаточной намагниченности магматических пород в результате вулканических событий. Осадки, отложенные на дне океана, ориентируются в соответствии с местным магнитным полем, сигнал, который можно регистрировать по мере их затвердевания. Хотя залежи магматических пород в основном парамагнитны, они действительно содержат следы ферри- и антиферромагнитных материалов в виде оксидов железа, что дает им способность обладать остаточной намагниченностью.Фактически, эта характеристика довольно часто встречается во многих других типах горных пород и отложений, обнаруженных по всему миру. Одним из наиболее распространенных оксидов, обнаруживаемых в естественных отложениях горных пород, является магнетит.

В качестве примера того, как это свойство магматических пород позволяет нам определить, что поле Земли в прошлом менялось, рассмотрим измерения магнетизма на океанских хребтах. Прежде чем магма выйдет из мантии через трещину, она имеет чрезвычайно высокую температуру, превышающую температуру Кюри любого оксида железа, который она может содержать.Лава начинает охлаждаться и затвердевать, когда попадает в океан, позволяя этим оксидам железа в конечном итоге восстановить свои магнитные свойства, в частности, способность удерживать остаточную намагниченность. Если предположить, что единственное магнитное поле, присутствующее в этих местах, связано с самой Землей, эта затвердевшая порода становится намагниченной в направлении геомагнитного поля. Хотя напряженность поля довольно мала, а содержание железа в типичных образцах горных пород невелико, относительно небольшая остаточная намагниченность образцов находится в пределах разрешающей способности современных магнитометров.Затем можно измерить возраст и намагниченность застывших образцов лавы, чтобы определить ориентацию геомагнитного поля в древние эпохи.

Обнаружение магнитного поля

Отклонения модели магнитного поля от данных измерений, данных, созданных спутниками с чувствительными магнитометрами

Напряженность магнитного поля Земли была измерена Карлом Фридрихом Гауссом в 1835 году и с тех пор неоднократно измерялась, показывая относительное ослабление около 10% за последние 150 лет. ^[17] Спутник Magsat и более поздние спутники использовали 3-осевые векторные магнитометры для исследования трехмерной структуры магнитного поля Земли. Более поздний спутник Эрстеда позволил провести сравнение, показывающее динамическое геодинамо в действии, которое, похоже, порождает альтернативный полюс под Атлантическим океаном к западу от Южной Африки. ^[18]

Правительства иногда используют подразделения, специализирующиеся на измерении магнитного поля Земли. Это геомагнитные обсерватории, обычно входящие в состав национальной геологической службы, например, обсерватория Эскдалемуир Британской геологической службы.Такие обсерватории могут измерять и прогнозировать магнитные условия, которые иногда влияют на связь, электроэнергию и другую деятельность человека. (См. Магнитную бурю.)

Международная сеть магнитных обсерваторий в реальном времени, в состав которой входят более 100 взаимосвязанных геомагнитных обсерваторий по всему миру, регистрирует магнитное поле Земли с 1991 года.

Военные определяют местные характеристики геомагнитного поля по порядку. для обнаружения аномалий на естественном фоне, которые могут быть вызваны значительным металлическим объектом, например, затопленной подводной лодкой.Как правило, эти детекторы магнитных аномалий используются в самолетах, таких как британский Nimrod, или буксируются в качестве инструмента или набора инструментов с надводных кораблей.

В коммерческих целях геофизические разведочные компании также используют магнитные детекторы для выявления естественных аномалий рудных тел, таких как Курская магнитная аномалия.

Животные, включая птиц и черепах, могут обнаруживать магнитное поле Земли и использовать это поле для навигации во время миграции. ^[19] Коровы и дикие олени склонны выстраивать свои тела с севера на юг во время отдыха, но не тогда, когда животные находятся под высоковольтными линиями электропередач, что заставляет исследователей полагать, что причиной этого является магнетизм. Дайсон, П.Дж. (2009). «Биология: электрические коровы». Природа 458 (7237): 389. DOI: 10.1038 / 458389a. PMID 19325587.

Внешние ссылки

• Уильям Дж. Брод, Будет ли компас указывать на юг? . New York Times, 13 июля 2004 г.
• John Roach, Почему меняется магнитное поле Земли? . National Geographic, 27 сентября 2004 г.
• When North Goes South . Проекты в области научных вычислений, 1996.
• Трехмерный имитатор заряженных частиц в магнитном поле Земли . Инструмент, предназначенный для трехмерного моделирования заряженных частиц в магнитосфере. [Требуется подключаемый модуль VRML]
• Великий Магнит, Земля , История открытия магнитного поля Земли Дэвидом П. Стерном.
• Исследование магнитосферы Земли , Образовательный веб-сайт Дэвида П. Стерна и Маурисио Передо

В: Что такое магнитное поле?

Физик : Магнитные поля — это не что иное, как результат объединения электрического поля с эффектами теории относительности.

Сначала немного предыстории. Магнитные поля были сначала определены таким образом, что железные опилки указывали в направлении (которое стало определяться как) поля. Причина, по которой опилки указывают в направлении поля, немного круглая, но, к счастью, физика оказалась довольно чистой.

Магнитное поле было определено так, чтобы подобные изображения имели смысл.

Классическая физика : A, когда заряд движется в каком-то направлении, он создает вокруг него магнитное поле.Направление поля можно найти с помощью (одного из) «правила (правил) правой руки».

Когда заряд движется, это называется «ток». Ток (даже один движущийся заряд) создает поле, которое охватывает его направление движения в соответствии с правилом правой руки: направьте большой палец правой руки вдоль тока, и ваши пальцы будут изгибаться в направлении поля. Чем больше заряд или скорость, тем больше поле. Физики, будучи умными, обычно обозначают магнитное поле буквой «B», а ток — буквой «I».

Помимо создания магнитных полей, движущиеся заряды также испытывают силу магнитного поля, которое можно найти с помощью другого правила правой руки. Укажите пальцами (на правой руке, конечно) в направлении движения заряда, согните пальцы в направлении поля, а большой палец будет указывать в направлении силы.

Заряд увеличивается. Когда магнитное поле направлено на экран вашего компьютера, заряд будет ощущать силу, толкающую влево.Когда магнитное поле направлено за пределы экрана, заряд сдвигается вправо.

Осторожно повернув руку, вы сможете понять, что два одинаковых заряда, движущихся бок о бок в одном направлении, будут испытывать магнитное притяжение. Конечно, лайки отталкиваются (а противоположности притягиваются), поэтому два заряда будут ощущать отталкивание электрической силы. Это электрическое отталкивание всегда больше, чем магнитное притяжение, поэтому частицы все равно разлетаются, только медленнее.

Исключение составляют электрические провода. В проводах одинаковое количество положительного и отрицательного заряда, так что магнитная сила — это все, что осталось.

Но все это вызывает вопрос; как быстро должны двигаться частицы, чтобы магнитное поле, которое они создают, чтобы сблизить их, было достаточно сильным, чтобы уравновесить электрическую силу, раздвигающую их? Ответ — именно скорость света (не случайно).

Кроме того, если на провода с током действуют магнитные силы, но не электрические, разве это не делает магнитные поля «реальными»? Не совсем.

Релятивистская физика : Рассмотрим две летящие частицы. Если вы двигаетесь вместе с ними, то с вашей точки зрения они неподвижны и просто разлетаются (стационарные заряды не создают магнитного поля). Но (классически), если заряды движутся мимо вас, они создают магнитное поле, и это удерживает их от разлета с такой же скоростью.

Однако, если вы запишете, сколько времени будут испытывать заряды при прохождении мимо вас, медленность их разделения будет объяснена.«Магнитное поле» — это просто иллюзия, созданная замедлением времени.

Обычно два заряда, движущиеся в одном направлении, разлетаются медленнее, чем обычно, из-за своего магнитного поля. Теория относительности показывает, что этот эффект более правильно объяснить с помощью замедления времени: они движутся во времени медленнее, поэтому они медленнее разлетаются.

С этой точки зрения вполне логично, что для того, чтобы остановить отталкивание двух зарядов, они должны двигаться со скоростью света.Как обвинения отталкивают, и точка. Итак, чтобы не разлететься, они не должны вообще испытывать никакого времени (время не проходит со скоростью света).

Теперь рассмотрим два параллельных токоведущих провода. Когда течет ток, электроны (отрицательный заряд) движутся по проводу, а протоны (положительный заряд) в ядрах атомов остаются на месте. Протоны обычно видят протоны в другом проводе, но поскольку электроны в другом проводе движутся, протоны видят электроны как можно ближе друг к другу из-за релятивистского эффекта, называемого «сокращение длины».Электроны, в свою очередь, видят, что протоны движутся, и поэтому испытывают тот же эффект. В результате каждая частица в обоих проводах воспринимает другой провод как имеющий противоположный общий заряд.

Протоны в обоих проводах видят, что электроны в обоих проводах более плотные из-за сокращения длины. Таким образом, они счастливы в своем собственном проводе, а также пытаются привлечь другой провод. Электроны испытывают то же самое. Если ток в проводах течет в противоположных направлениях, то (по тем же причинам) провода отталкиваются друг от друга.

Итак, если магнитные поля — это просто странные релятивистские эффекты, тогда откуда берутся магнитные полюса, стержневые магниты и тому подобное?

Итак, мы получили, что ток, протекающий в одном направлении по двум проводам, заставляет эти провода притягиваться, а ток, текущий в противоположных направлениях, заставляет их отталкиваться. Все, что вам нужно сделать, чтобы заполучить магниты вашего детства (некоторых из нашего детства), — это превратить этот провод в петлю.

Проволочная петля действует как стержневой магнит. Когда двое ориентированы одинаково, они притягиваются, а при противоположном — отталкиваются.

Эта точка зрения, что все магнитные диполи (стержневые магниты, большие и маленькие) могут быть сведены к токовым петлям, помогает объяснить многие вещи; например, почему нет магнитных монополей и почему атомы генерируют магнитные поля (вращающийся электрон — это, по сути, токовая петля).

Более распространенный взгляд на магнитное поле (среди физиков) состоит в том, что это просто часть более крупной структуры, называемой «электромагнитным полем». Забавная история: когда Эйнштейн впервые написал свою дерьмовую статью об относительности, вся эта тема «времени и пространства» была скорее второстепенным.Что его действительно интересовало, так это объединение электрических и магнитных сил под одной крышей. Короче говоря, если заряд движется в пространстве в присутствии магнитного поля, он ощущает толчок в новом направлении, продиктованном правилом правой руки (см. Выше). Если заряд движется через время , в присутствии электрического поля он также ощущает толчок в новом направлении (обычно к другому заряду или от него). Итак, электрические поля действуют на заряды, движущиеся во времени, а магнитные поля действуют на заряды, движущиеся в пространстве.Специальная теория относительности показывает, что различие между временем и пространством носит академический характер (физик, не моргнув глазом, скажет такие вещи, как «север, восток и будущее — три ортогональных направления»). Таким образом, электромагнитное поле — это просто более компактный способ иметь дело с двумя полями одновременно.

Лично я считаю, что когда вы рассматриваете источник магнитного поля (движущиеся заряды), сочетание теории относительности с кулоновской силой объясняет все, что вам нужно. Хотя не очень четко и лаконично.Например, правила сохранения силовых линий магнитного поля выпадают из-за сохранения заряда и количества движения. Но большинство людей предпочли бы просто работать с (иллюзорными) линиями магнитного поля, чем возвращаться к основам каждые пять минут. И почему бы нет? Это значительно упрощает математику.

Quia — Глава 22 Научный магнетизм

Что создает магнитное поле Земли?

Путешествие, чтобы увидеть северное или южное сияние, вошло в список желаний почти каждого.Но неизвестно большинству, эти прекрасные проявления света вызваны опасными космическими лучами, которые были отклонены магнитным полем нашей Земли.

Магнитные поля вокруг планет ведут себя так же, как стержневой магнит. Но при высоких температурах металлы теряют свои магнитные свойства. Итак, ясно, что горячее железное ядро ​​Земли не является тем, что создает магнитное поле вокруг нашей планеты.

Напротив, магнитное поле Земли вызвано динамо-эффектом.

Эффект работает так же, как динамо-светильник на велосипеде.Магниты в динамо-машине начинают вращаться при нажатии на педали велосипеда, создавая электрический ток. Затем электричество используется для включения света.

Этот процесс также работает в обратном порядке. Если у вас есть вращающийся электрический ток, он создаст магнитное поле.

На Земле течение жидкого металла во внешнем ядре планеты генерирует электрические токи. Вращение Земли вокруг своей оси заставляет эти электрические токи образовывать магнитное поле, которое распространяется вокруг планеты.

Магнитное поле чрезвычайно важно для поддержания жизни на Земле. Без этого мы были бы подвержены воздействию большого количества солнечной радиации, и наша атмосфера могла бы свободно просачиваться в космос.

Это, вероятно, то, что случилось с атмосферой на Марсе. Поскольку в ядре Марса нет текучего жидкого металла, он не производит такого же динамо-эффекта. Это оставило планету с очень слабым магнитным полем, из-за чего ее атмосфера была унесена солнечными ветрами, оставив ее непригодной для жизни.

Магнитное поле Земли, подобное магнитному полю стержневого магнита, наклоненного на 11 градусов от оси вращения Земли. Предоставлено: Dea / D’Arco Editor / Getty Images

Королевский институт Австралии имеет образовательный ресурс, основанный на этой статье. Вы можете получить к нему доступ здесь.

Вишну Варма Р. Веджаян

Вишну Варма Р. Веджаян — студент-физик из Лондонского университета королевы Марии, интересующийся научными работами и исследованиями в области физики.Стажировался в Cosmos в начале 2017 года.

Читайте научные факты, а не беллетристику …

Никогда еще не было более важного времени для объяснения фактов, сохранения знаний, основанных на фактах, и демонстрации последних научных, технологических и инженерных достижений. «Космос» издается Королевским институтом Австралии, благотворительной организацией, призванной связывать людей с миром науки. Финансовые взносы, какими бы большими они ни были, помогают нам предоставлять доступ к достоверной научной информации в то время, когда она больше всего нужна миру.Пожалуйста, поддержите нас, сделав пожертвование или купив подписку сегодня.