Физика. 9 класс. Барьяхтар

Подводим итоги раздела І «Магнитное поле»

1. Изучая раздел I, вы выяснили, что сначала человек узнал о постоянных магнитах и начал их использовать; значительно позже были созданы электромагниты.

2. Вы узнали, что около намагниченного тела, подвижной заряженной частицы и проводника с током существует магнитное поле.

3. Вы узнали, что в магнитном поле все вещества намагничиваются, но по-разному.

4. Вы выяснили, что на проводник с током, размещенный в магнитном поле, действует сила Ампера.

5. Вы воспроизвели опыты М. Фарадея и ознакомились с явлением электромагнитной индукции.

Задания для самопроверки к разделу I «Магнитное поле»

Задания 1, 2, 5-7 содержат только один правильный ответ.

1. (1 балл) Южный магнитный полюс стрелки компаса обычно указывает:

• а) на северный географический полюс Земли;
• б) южный магнитный полюс Земли;
• в) южный географический полюс Земли;
• г) экватор Земли.

2. (1 балл) Магнитное поле катушки с током ослабевает, если:

• а) в катушку ввести железный сердечник;
• б) увеличить число витков в обмотке;
• в) уменьшить силу тока;
• г) увеличить силу тока.

3. (2 балла) Установите соответствие между научным фактом и опытами, благодаря которым этот факт был выявлен.

• 1 Около проводника с током существует магнитное поле
• 2 Около планеты Земля существует магнитное поле
• 3 Два проводника с током взаимодействуют
• 4 Переменное магнитное поле создает электрическое поле
• А Опыты А. Ампера
• Б Опыт В. Гильберта
• В Опыт X. Эрстеда
• Г Опыт Ш. Кулона
• Д Опыты М. Фарадея

4. (2 балла) Укажите все правильные утверждения.

• а) Полюс магнита — это участок поверхности магнита, где магнитное действие проявляется сильнее всего.
• б) Линии индукции однородного магнитного поля могут быть искривлены.
• в) Единица магнитной индукции в СИ — тесла.
• г) Ротор — это неподвижная часть двигателя.

5. (2 балла) В каком случае (рис. 1) направление линий индукции магнитного поля прямого проводника с током указано правильно?

Рис. 1

6. (2 балла) В каком случае (рис. 2) направление силы Ампера указано правильно?

Рис. 2

7. (2 балла) Прямолинейный проводник длиной 0,6 м расположен в однородном магнитном поле индукцией 1,2 мТл под углом 30° к линиям магнитной индукции поля. Определите силу Ампера, действующую на проводник, если сила тока в нем 5 А.

• а) 1,8 мН;
• б) 2,5 мН;
• в) 3,6 мН;
• г) 10 мН.

8. (2 балла) Прежде чем зерно попадает на жернова мельницы, его пропускают между полюсами сильного электромагнита. Для чего это делают?

9. (3 балла) Магнитная стрелка установилась в магнитном поле катушки с током (рис. 3). Определите полюсы источника тока.

Рис. 3

10. (3 балла) Рамка поворачивается в магнитном поле постоянного магнита (рис. 4). Определите полюсы источника тока, к которому подключена рамка.

Рис. 4

11. (3 балла) Проводник с током расположен в магнитном поле подковообразного магнита (рис. 5). Определите полюсы магнита.

Рис. 5

12. (3 балла) Отклонится ли магнитная стрелка от направления «север — юг», если к ней поднести железный брусок? медный брусок?

13. (4 балла) Определите полюсы электромагнита на рис. 6. Как изменится подъемная сила электромагнита, если ползунок реостата передвинуть влево?

Рис. 6

14. (4 балла) Определите направление индукционного тока в замкнутом проводящем кольце в момент замыкания ключа (рис. 7).

Рис. 7

15. (4 балла) Стальной стержень длиной 40 см и массой 50 г лежит перпендикулярно горизонтальным рельсам (рис. 8). Вдоль рельсов направлено однородное магнитное поле индукцией 0,25 Тл. По стержню пропускают электрический ток силой 2 А. С какой силой стержень давит на рельсы?

Рис. 8

Сверьте ваши ответы с приведенными в конце учебника. Отметьте задания, которые вы выполнили правильно, и подсчитайте сумму баллов. Затем эту сумму разделите на три. Полученный результат будет соответствовать уровню ваших учебных достижений.

Тренировочные тестовые задания с компьютерной проверкой вы найдете на электронном образовательном ресурсе «Интерактивное обучение».

Энциклопедическая страница

От звезд к «летающим» лягушкам, или Зачем нужны сверхмощные магниты

У большинства людей магниты ассоциируются с компасом. Инженеры вспомнят об их применении в электродвигателях и генераторах электрического тока. Но все эти конструкции уже давно известны. Значит, дальнейшее изучение магнитных явлений уже не нужно?

Не спешите с ответом, вспомните, например, о поездах «без трения». Рельсами для таких поездов является магнитное поле. Два магнита, один из которых размещен в опорах, а второй — в самом поезде, обращены друг к другу одноименными полюсами, а значит, отталкиваются. В результате поезд словно «летит» над дорогой. О преимуществах такого технического решения было подробно рассказано на «Энциклопедической странице» учебника для 7 класса. Для движения поездов «без трения» применяют сверхмощные магниты. А какие магниты называют сверхмощными и где еще их используют?

Для начала сравним индукции магнитных полей, создаваемых различными объектами. В приведенной таблице указано, во сколько раз индукция В магнитного поля данного объекта отличается от индукции В_З магнитного поля Земли. Магнитное поле Земли сравнительно слабое, тем не менее оно может повлиять на точность ряда экспериментов, и ученые научились экранировать его (снижать) в специально оборудованных помещениях — магнитоэкранированных комнатах. Индукция магнитного поля в такой комнате в 10 миллионов раз меньше, чем на поверхности Земли.

Относительные величины магнитных полей

Как видим из таблицы, создан магнит, индукция магнитного поля которого больше индукции магнитного поля Земли в 200 000 раз. Для чего нужны такие мощные магниты?

Прежде всего сверхмощные магниты нужны для удержания пучков заряженных частиц в ускорителях. На рис. 1 изображен один из самых больших в мире ускорителей. По гигантскому кольцу диаметром в несколько километров движутся заряженные частицы. Чтобы частицы «не выплескивались» на стенки, и нужны сверхмощные магниты (рис. 2).

Рис. 1. Один из самых больших в мире ускорителей заряженных частиц

Рис. 2. Сверхмощные магниты, удерживающие заряженные частицы внутри ускорителя

Широко известно применение сверхмощных магнитов в медицине: с их помощью получают изображения внутренних органов человека (рис. 3, 4). В отличие от диагностики с помощью рентгеновских лучей, метод магнитного резонанса значительно безопаснее.

Рис. 3. Оборудование для исследования внутренних органов человека с помощью магнитного резонанса

Рис. 4. Снимок сустава, полученный с использованием метода магнитного резонанса

И наконец приведем еще один пример применения сверхмощных магнитов. Инженеры уже заставили «летать» тяжелые поезда, а можно ли научить летать человека или животное?

Оказывается, все дело в материалах. В конструкции поезда для усиления магнитного поля можно использовать ферромагнетики, а вот вещества, из которых состоит организм, таких свойств не имеют. Не вживлять же в тело «железки»!

На пути овладения левитацией помогли сверхмощные магниты. Выяснилось, что при наличии очень сильных магнитных полей даже слабого магнетизма организма достаточно для обеспечения нужной силы отталкивания. Ученым удалось заставить «летать» лягушку, поместив ее во время эксперимента над сверхмощным магнитом (рис. 5). По словам исследователей, после полета испытательница чувствовала себя нормально. Дело за «малым»: нужно увеличить магнитное поле в 10-100 раз — и человек познает пьянящее ощущение полета.

Рис. 5. «Летающая» лягушка

Ориентировочные темы проектов

• 1. Магнитные материалы и их использование.
• 2. Магнитная запись информации.
• 3. Проявление и применение магнитных взаимодействий в природе и технике.
• 4. Геомагнитное поле Земли.
• 5. Магнитные бури и их влияние на здоровье человека.
• 6. Различные электромагнитные устройства.
• 7. Генераторы электрического тока.

Темы рефератов и сообщений

• 1. Влияние магнитного поля на качество и скорость прорастания семян.
• 2. Влияние магнитного поля на жизнь и здоровье человека.
• 3. Сила Лоренца. Проявления силы Лоренца в природе, применение в технике.
• 4. История изучения магнетизма.
• 5. Магнитные моменты атома и его составных частей.
• 6. Антимагнитные вещества и их применение.
• 7. Вклад украинских ученых в изучение магнетизма.
• 8. М. Фарадей и Дж. Максвелл — основатели теории электромагнитного поля.
• 9. Магнитные бури в атмосфере планет-гигантов Сатурна и Урана.
• 10. Никола Тесла — человек, опередивший свое время.
• 11. Как работают ускорители заряженных частиц.
• 12. Что такое магнитный сепаратор и для чего он предназначен.
• 13. МГД-генератор: что он генерирует и как работает.
• 14. Что такое петля гистерезиса и как она связана с намагничиванием и перемагничиванием.
• 15. Магнитная жидкость: уникальные свойства, примеры применения.

Темы экспериментальных исследований

• 1. Изучение свойств постоянных магнитов.
• 2. Исследование магнитного поля Земли.
• 3. Измерение магнитной индукции магнитного поля катушки с током; магнитного поля подковообразного магнита.
• 4. Изготовление генератора электрического тока.
• 5. Исследование явления электромагнитной индукции.
• 6. Изготовление магнитной жидкости, исследование ее свойств.
• 7. Изготовление электродвигателя.