Фізика. 9 клас. Головко

Головне в розділі 1. Магнітні явища

Тіла, які тривалий час зберігають стан намагніченості, називають постійними магнітами або просто магнітами.

У будь-якого магніту обов’язково є два полюси: північний (Ν) та південний (S). Неможливо отримати магніт з одним полюсом. Різнойменні магнітні полюси притягуються, а однойменні — відштовхуються.

Магнітне поле — одна з форм матерії, яка забезпечує магнітну взаємодію. Найпростішим індикатором магнітного поля є магнітна стрілка.

Магнітні сили діють уздовж замкнутих ліній, які називають силовими лініями магнітного поля. Ці лінії магнітного поля не мають ні початку, ні кінця.

Навколо Землі існує магнітне поле. Магнітосфера захищає все живе на нашій планеті від космічної радіації, утворюючи так звані радіаційні пояси Землі.

Магнітне поле існує навколо будь-якого провідника зі струмом. Електричний струм і магнітне поле невідокремлювані одне від одного. Магнітне поле, так само, як і електричне, є окремим виявом електромагнітного поля.

Напрямок силових ліній магнітного поля визначають за правилом свердлика (правового гвинта): якщо свердлик закручувати у напрямі проходження струму, то напрямок обертання його ручки вказує напрям силових ліній магнітного поля.

Полюси магнітного поля котушки зі струмом визначають за правилом правої руки: якщо праву руку покласти долонею на витки котушки так, щоб чотири пальці показували напрямок струму у витках, то відігнутий великий палець покаже північний полюс котушки.

Котушку із залізним осердям усередині називають електромагнітом.

Немагнітних речовин у природі не існує. Намагніченість речовин пояснюється наявністю електричних струмів, які циркулюють усередині їх молекул. За магнітними властивостями речовини поділяють на феромагнетики, парамагнетики, діамагнетики.

На провідник із боку магнітного поля діє механічна сила, яку називають силою Ампера. Величину сили Ампера обчислюють за формулою: F_А = BIlsinα.

Напрямок сили Ампера визначають за правилом лівої руки: якщо ліву руку розташувати так, щоб магнітні лінії входили в долоню (долонею до північного полюса постійного магніту), а чотири пальці вказували напрямок струму в провіднику, то великий палець, відігнутий на 90°, вкаже напрямок сили, яка діє на провідник зі струмом із боку магнітного поля (сили Ампера).

В основу конструкції аналогових електровимірювальних приладів покладено явище повертання рамки зі струмом у магнітному полі.

Електродвигун — пристрій, у якому енергія електричного струму перетворюється в механічну. Електродвигуни компактні, не забруднюють навколишнє середовище, їхній ККД становить близько 98 %.

Досліди М. Фарадея демонструють явище електромагнітної індукції, що полягає у виникненні електричного струму в замкнутому провіднику, вміщеному в магнітне поле, яке змінюється.

Електричний струм, який виникає в замкнутому провіднику в разі змін магнітного поля, називають індукційним. Індукційний струм має такий напрямок, що створюване ним магнітне поле протидіє зміні магнітного поля, яка зумовила цей струм.

В основі генерування електричного струму перебуває явище електромагнітної індукції. Пристрій, у якому механічна енергія перетворюється в електричну, називають генератором електричного струму.

В основу будови генераторів електричного струму різних типів покладено спільний принцип — генерування індукційного струму як результат явища електромагнітної індукції, що, у свою чергу, є виявом існування в природі єдиного електромагнітного поля.

Виявляємо предметну компетентність з розділу «Магнітні явища»

1 (п). Виберіть правильне твердження, що характеризує властивості постійного магніту:

• А. Розділяючи магніт навпіл, можна отримати два магніти кожен з одним полюсом.
• Б. Однойменні полюси магніту притягуються.
• В. Різнойменні полюси магніту відштовхуються.
• Г. Навколо магніту існує матеріальне магнітне поле.

2 (п). Виберіть правильне твердження, що характеризує властивості магнітного поля:

• А. Магнітне поле створюється нерухомими електричними зарядами.
• Б. Магнітне поле створюється струмами або рухомими зарядами.
• В. Магнітне поле існує незалежно від електромагнітного поля.
• Г. Магнітне поле не можна виявити експериментально.

3 (п). Яку особливість мають силові лінії магнітного поля?

• А. Силові лінії магнітного поля, так само як і електричного поля, є розімкнутими.
• Б. Силові лінії магнітного поля є замкнутими кривими, які виходять із північного полюса та входять у південний, замикаючись усередині магніту.
• В. Силові лінії магнітного поля починаються та закінчуються на електричних зарядах.
• Г. Силові лінії магнітного поля починаються на північному полюсі магніту та закінчуються на південному.

4 (п). Визначте, на якому рисунку правильно зображено силові лінії магнітного поля.

• А. 1
• Б. 2
• В. 3
• Г. 4

5 (с). На рисунку зображено перерізи провідників, розміщених у зовнішньому магнітному полі. Виберіть варіант, на якому правильно показано напрямок сили, з якою магнітне поле діє на провідник зі струмом (сили Ампера).

• А. 1
• Б. 2
• В. 3
• Г. 4

6 (с). Виберіть формулу, за якою обчислюється значення сили Ампера:

7 (с). Виберіть рисунок, на якому правильно показано взаємодію котушки зі струмом та магнітної стрілки.

• A. 1
• Б. 2
• В. 3
• Г. 4

8 (с). Установіть відповідність між електромагнітними явищами та прізвищами фізиків, які їх досліджували:

1 Електромагнітна індукція

2 Дія магнітного поля на провідник зі струмом

3 Магнітна дія струму

4 Залежність напрямку індукційного струму в провіднику від зміни магнітного поля

А. А. Ампер

Б. М. Фарадей

В. Г. Ерстед

Г. Ш. Кулон

Д. Е. Ленц

9 (д). На рисунку зображено силову дію магнітного поля на провідник зі струмом. Укажіть, у якому з провідників правильно позначено напрямок струму.

А. 1

Б. 2

В. 3

Г. 4

10 (д). Виберіть рисунок, на якому правильно показано взаємодію двох котушок зі струмом.

• А. 1
• Б. 2
• В. 3
• Г. 4

11 (д). Провідник завдовжки 10 см виштовхується із силою 0,15 Н з магнітного поля, індукція якого 0,2 Тл. Визначте силу струму в провіднику, якщо кут між напрямами струму та магнітного поля становить 30°.

12 (д). Під яким кутом до напрямку поля буде рухатися провідник довжиною 50 см у магнітному полі з індукцією 0,5 Тл, якщо по провіднику тече електричний струм 20 А, а магнітне поле діє на нього із силою 3,41 Н?

13 (д). На провідник, по якому тече електричний струм 5 А, з боку магнітного поля з індукцією 0,1 Тл діє сила 1 Н. З якою силою магнітне поле діяло би на провідник, якщо його довжину збільшити вдвічі та пропустити електричний струм 8 А. Кут між напрямом струму та поля в обох випадках однаковий.

14 (в). Визначте максимальне та мінімальне значення сили Ампера, яка діє на провідник довжиною 60 см зі струмом 10 А при різних положеннях провідника в однорідному магнітному полі з індукцію 1,5 Тл.

15 (в). Провідники, перерізи яких зображено на рисунку, рухаються в однорідному магнітному полі у напрямах, позначених стрілками. Виберіть провідник, у якому електричний струм не індукується.

16 (в). Виток дроту обертається між полюсами магніту таким чином, що робить 60 обертів за хвилину. Визначте, скільки разів за секунду змінюється напрям струму у витку. Обчисліть частоту цього струму.