- В чём суть опыта Эрстеда? Сделайте рисунок.
Если поместить параллельно магнитной стрелке (над ней), способной свободно вращаться вокруг вертикальной оси проводник, в котором можно создавать электрический ток, как изображено на рис. 112.
Рис. 112. Схема опыта Эрстеда.
Кружочки, подписанные плюсом и минусом, места в которых проводник подключается к источнику напряжения. Сначала ключ \mathrm{K} разомкнут, ток в проводнике не течёт, магнитная стрелка параллельна проводнику. После замыкания ключа \mathrm{K} (новое положение ключа показано пунктиром), в проводнике начинает течь ток, сила которого I (направление тока показано пунктиром), магнитная стрелка поворачивается против часовой стрелки (если смотреть на неё сверху) (как определять направление создаваемого током магнитного поля будет рассказано дальше) и занимает положение почти перпендикулярное проводнику (на рисунке обозначено пунктиром).
То, когда мы замкнём ключ, магнитная стрелка повернётся, что демонстрирует магнитное действие тока. В этом и состоит суть опыта Эрстеда. - Изобразите картину линий длинного прямого проводника с током для двух различных направлений тока в этом проводнике.
Картина линий магнитного поля длинного прямого проводника с током изображена на рис. 113.
Посмотрите на рис. 113.
Рис. 113. Картина линий магнитного поля длинного (чем длиннее проводник, тем ближе изображённая картина к реальной) прямого проводника с током.
Вид вдоль проводника, то есть перпендикулярно его поперечному сечению.
Ручкой изображён проводник с током. Карандашом изображены линии магнитного поля, создаваемого проводником с током вблизи от этого проводника (на самом деле их бесконечно много, а изображена только часть ближайших). Эти линии лежат в плоскости перпендикулярной этому проводнику.
Чем дальше мы отходим от проводника с током, тем реже становятся эти линии.
а) Кружочек с точкой означает стрелочку направленную перпендикулярно плоскости чертежа на нас (такое обозначение стрелочки направленной перпендикулярно плоскости чертежа на нас используется не только для указания направления тока, но и для других направлений, например, для направления вектора магнитной индукции или направления силы). На данном рисунке кружочек с точкой, нарисованные ручкой означают проводник с током, направленным (за направление тока, при рассмотрении его магнитных свойств мы будем принимать такое направление тока, при котором сила тока положительная, то есть направление движения положительных зарядов) перпендикулярно плоскости чертежа на нас. По правилу правой руки линии магнитного поля, создаваемого проводником с током, направленным таким образом, направлены против часовой стрелки.
б) Кружочек с крестиком означает стрелочку направленную перпендикулярно плоскости чертежа от нас (такое обозначение стрелочки направленной перпендикулярно плоскости чертежа от нас используется не только для указания направления тока, но и для других направлений, например, для направления вектора магнитной индукции или направления силы). На данном рисунке кружочек с крестиком, нарисованные ручкой означают проводник с током, направленным перпендикулярно плоскости чертежа от нас. По правилу правой руки линии магнитного поля, создаваемого проводником с током, направленным таким образом, направлены по часовой стрелке. - Что позволяет определить правило правой руки?
Правило правой руки позволяет определить направление линий магнитного поля, создаваемого током. - Опишите, как использовать правило правой руки и приведите примеры его использования для рисунка 113.
Чтобы определить направление линий магнитного поля, создаваемого прямым проводником с током, надо оттопыренный большой палец правой руки сжатой в кулак (при этом кисть руки показывает жест, означающий хорошо, отлично, здорово) направить так же, как направлен ток в данном проводнике, тогда остальные четыре пальца укажут направление линий магнитного поля. Например, на рис. 113-а ток направлен перпендикулярно плоскости чертежа на нас. Расположим правую руку, сложенную указанным образом (в жест, означающий хорошо, отлично, здорово), так, чтобы большой палец правой руки был направлен перпендикулярно плоскости чертежа на нас (то есть, так же, как и ток). Тогда остальные четыре пальца будут направлены против часовой стрелки – значит, и линии магнитного поля будут направлены против часовой стрелки, что и изображено на этом рисунке. А на рис. 113-а ток направлен перпендикулярно плоскости чертежа от нас. Расположим правую руку, сложенную указанным образом (в жест, означающий хорошо, отлично, здорово), так, чтобы большой палец правой руки был направлен перпендикулярно плоскости чертежа от нас (то есть, так же, как и ток). Тогда остальные четыре пальца будут направлены по часовой стрелке — значит, и линии магнитного поля будут направлены по часовой стрелке, что и изображено на рисунке. - Изобразите картину линий замкнутого кольцевого проводника с током для двух различных направлений тока в этом проводнике.
Картина линий магнитного поля кольцевого проводника с током изображена на рис. 114.
Посмотрите на рис. 114.
Рис. 114. Картина линий магнитного поля кольцевого (кольцевого в смысле в форме окружности) проводника с током.
Вид вдоль плоскости кольца с током. Кольцо с током изображено ручкой;
\mathrm{AB}~- диаметр этого кольца. Причём на рисунке специально изображается половина кольца, находящаяся ближе к наблюдателю, сплошной линией закруглённо вниз и ниже отрезка \mathrm{AB}, а половина кольца, находящаяся дальше от наблюдателя, пунктирной линией закруглённо и выше отрезка \mathrm{AB} (если бы на рисунке не было этого специального изображения, то при таком виде, кольцо бы изображалось просто отрезком \mathrm{AB}, что затруднило бы восприятие направления тока).
Стрелочки ручкой показывают направление тока в кольце. Карандашом изображены линии магнитного поля, создаваемого этим кольцом с током в плоскости перпендикулярной плоскости кольца и проходящей через отрезок \mathrm{AB}.
Пунктиром отмечено, что изображение линии на рисунке заканчивается, хотя она продолжается дальше.
а) Ток в кольце направлен по часовой стрелке, если смотреть сверху перпендикулярно плоскости кольца.
б) Ток в кольце направлен против часовой стрелки, если смотреть сверху перпендикулярно плоскости кольца. - Приведите примеры использования правила правой руки для рисунка из предыдущего вопроса.
На рис. 114-а в точке A, ток направлен перпендикулярно плоскости чертежа от нас. Расположим правую руку, сложенную указанным образом (в жест, означающий хорошо, отлично, здорово), так, чтобы большой палец правой руки был направлен перпендикулярно плоскости чертежа от нас (то есть, так же, как и ток). Тогда остальные четыре пальца будут направлены по часовой стрелке – значит, и линии магнитного поля будут направлены по часовой стрелке, что и изображено на рисунке 114-а в районе точки A. На рис. 114-а в точке B ток направлен перпендикулярно плоскости чертежа на нас. Расположим правую руку, сложенную указанным образом (в жест, означающий хорошо, отлично, здорово), так, чтобы большой палец правой руки был направлен перпендикулярно плоскости чертежа на нас (то есть, так же, как и ток). Тогда остальные четыре пальца будут направлены против часовой стрелки – значит, и линии магнитного поля будут направлены против часовой стрелки, что и изображено на рис. 114-а в районе точки B. На рис. 114-б в точке A ток направлен перпендикулярно плоскости чертежа на нас. Расположим правую руку, сложенную указанным образом (в жест, означающий хорошо, отлично, здорово), так, чтобы большой палец правой руки был направлен перпендикулярно плоскости чертежа на нас (то есть, так же, как и ток). Тогда остальные четыре пальца будут направлены против часовой стрелки – значит, и линии магнитного поля будут направлены против часовой стрелки, что и изображено на рис. 114-б в районе точки A. На рис. 114-б в точке B, ток направлен перпендикулярно плоскости чертежа от нас. Расположим правую руку, сложенную указанным образом (в жест, означающий хорошо, отлично, здорово), так, чтобы большой палец правой руки был направлен перпендикулярно плоскости чертежа от нас (то есть, так же, как и ток). Тогда остальные четыре пальца будут направлены по часовой стрелке – значит, и линии магнитного поля будут направлены по часовой стрелке, что и изображено на рисунке 114-б в районе точки B. - Изобразите картину линий катушки с током для двух различных направлений тока в этой катушке.
Картина линий магнитного поля катушки с током изображена на рис. 115.
Посмотрите на рис. 115.
Рис. 115. Картина линий магнитного поля катушки с током.
Вид перпендикулярно оси катушки.
Катушка с током изображена ручкой. Причём половины петель катушки, находящиеся ближе к нам изображены специальным образом в виде сплошной линии выпуклой вправо, а половины петель катушки, находящиеся дальше от нас изображены специальным образом в виде пунктирной линии выпуклой влево.
Стрелочки ручкой показывают направление тока в катушке.
Карандашом изображены линии магнитного поля, создаваемого этой катушкой с током в плоскости, проходящей через ось катушки перпендикулярно линии, вдоль которой мы смотрим на эту катушку.
Пунктиром отмечено, что изображение линии на рисунке заканчивается, хотя она продолжается дальше.
а) Ток в катушке направлен таким образом, что в частях петель катушки, находящихся ближе к нам, он течёт сверху вниз.
б) Ток в катушке направлен таким образом, что в частях петель катушки, находящихся ближе к нам, он течёт снизу вверх. - Приведите пример использования правила правой руки для рисунка из предыдущего вопроса.
Если мы обхватим кистью правой руки катушку, изображённую на рис. 115-а, оттопырив большой палец, так как мы его оттопыриваем, показывая жест, означающий хорошо, отлично, здорово, а остальные 4-ре пальца направим по направлению тока в катушке, то большой палец укажет направление линий магнитного поля внутри катушки, в данном случае направо. Если мы обхватим кистью правой руки катушку, изображённую на рис. 115-б, оттопырив большой палец, так как мы его оттопыриваем, показывая жест, означающий хорошо, отлично, здорово, а остальные 4-ре пальца направим по направлению тока в катушке, то большой палец укажет направление линий магнитного поля внутри катушки, в данном случае налево. - Что такое соленоид?
Соленоидом мы будем называть катушку из проводника. - В каком случае магнитное поле, создаваемое соленоидом с током внутри этого соленоида, можно считать однородным?
Магнитное поле, создаваемое соленоидом с током, можно считать однородным внутри этого соленоида, если длина соленоида много больше его диаметра. (Если из условий задач ЕГЭ не следует обратного, то можно считать, что фигурирующие в них соленоиды, удовлетворяют этому условию). - Что такое однородное магнитное поле?
Однородное магнитное поле в некоторой части пространства, это магнитное поле, магнитная индукция которого во всех точках этой части пространства одинаковая. - Изобразите картину линий однородного магнитного поля.
Картина линий однородного магнитного поля изображена на рис. 116.
Рис. 116. Картина линий однородного магнитного поля.
Видно, что все линии параллельны прямые и сонаправлены; и расстояние между всеми линиями одинаковое. - Является ли магнитное поле вихревым?
Да, магнитное поле всегда является вихревым. - Что значит, что магнитное поле всегда является вихревым?
Это значит, что линии магнитной индукции не имеют ни начала, ни конца — они всегда замкнуты.