На малюнку представлені магнітні лінії магнітного поля. Презентація - тест з фізики «Електромагнітне поле
Використання тестів на уроках дає можливість здійснювати реальну індивідуалізацію та диференціацію навчання; вносити своєчасну корекційну роботув процес викладання; достовірно оцінювати і управляти якістю навчання. Пропоновані тести по темі "Магнітне поле" містять по 10 завдань.
тест №1
1. Магніт створює навколо себе магнітне поле. Де буде проявлятися дію цього поля найбільш сильно?
А. Близько полюсів магніту.
Б. У центрі магніту.
В.Действіе магнітного поляпроявляється рівномірно в кожній точці магніту.
Вірна відповідь: А.
2. Чи можна користуватися компасом на Місяці для орієнтування на місцевості?
А. Не можна.
Б. Можна.
В. Можна, але тільки на рівнинах.
Вірна відповідь: А.
3. За якої умови магнітне поле з'являється навколо провідника?
А. Коли в провіднику виникає електричний струм.
Б. Коли провідник складають удвічі.
В. Коли провідник нагрівають.
Вірна відповідь: А.
А. Вверх.
Б. Вниз.
В. Направо.
Г. Ліворуч.
Вірна відповідь: В.
5. Вкажіть фундаментальне властивість магнітного поля?
А. Його силові лінії завжди мають джерела: вони починаються на позитивних зарядах і закінчуються на негативних.
Б. Магнітне поле не має джерел. Магнітних зарядів в природі немає.
В. Його силові лінії завжди мають джерела: вони починаються на негативних зарядах і закінчуються на позитивних.
Вірна відповідь: Б.
6.Виберіте малюнок, де зображено магнітне поле.
Вірна відповідь: рис.2
7. За дротовому кільцю протікає струм. Вкажіть напрямок вектора магнітної індукції.
А. Вниз.
Б. Вгору.
В. Направо.
Вірна відповідь: Б.
8. Як поводяться котушки з сердечниками, зображені на малюнку.
А. Чи не взаємодіють.
Б. Повертаються.
В. Відштовхуються.
Вірна відповідь: А.
9. З котушки з струмом прибрали залізний сердечник. Як зміниться картина магнітної індукції?
А. Густота магнітних ліній багаторазово зросте.
Б. Густота магнітних ліній багаторазово зменшиться.
В. Картина магнітних ліній не зміниться.
Вірна відповідь: Б.
10. Яким способом можна змінити полюса магнітного котушки з струмом?
А. Ввести в котушку осердя.
Б. Змінити напрямок струму в котушці.
В. Відключити джерело струму.
Г. Збільшити силу струму.
Вірна відповідь: Б.
тест №2
1. В Ісландії та Франції морський компас почали використовувати в 12-13 століттях. Магнітний брусок закріплювали в центрі дерев'яного хреста, потім цю конструкцію поміщали в воду, і хрест, повернувшись, встановлювався в напрямку північ-південь. Яким полюсом магнітний брусок повернеться до північного магнітного полюса Землі?
А. Північним.
Б. Південним.
Вірна відповідь: Б.
2. Яка речовина зовсім не притягується магнітом?
А. Залізо.
Б. Нікель.
В. Скло.
Вірна відповідь: В.
3. Усередині стінового покриття прокладений ізольований провід. Як виявити місцезнаходження дроти не порушуючи стінового покриття?
А. Піднести до стіни магнітну стрілку. Провідник зі струмом і стрілка будуть взаємодіяти.
Б. Висвітлити стіни. Посилення світла вкаже на перебування дроти.
В. Місцезнаходження дроти не можна визначити, не ламаючи стінового покриття.
Вірна відповідь: А.
4. На малюнку показано розташування магнітної стрілки. Як в точці А спрямований вектор магнітної індукції?
А. Вниз.
Б. Вгору.
В. Направо.
Г. Ліворуч.
Вірна відповідь: А.
5. У чому полягає особливість ліній магнітної індукції?
А. Лінії магнітної індукції починаються на позитивних зарядах, закінчуються на негативних.
Б. Лінії не мають ні початку, ні кінця. Вони завжди замкнені.
Вірна відповідь: Б.
6. Провідник зі струмом розташований перпендикулярно площині. На якому малюнку лінії магнітної індукції зображені правильно.
Рис.1 Рис.2 Рис.3 Рис.4
Вірна відповідь: рис. 4.
7. За дротовому кільцю протікає струм. Вкажіть напрямок струму, якщо вектор магнітної індукції направлений вгору.
А. Проти годинникової стрілки.
Б. За годинниковою стрілкою.
Вірна відповідь: А.
8. Визначте характер взаємодії котушок, зображених на малюнку.
А. Притягуються.
Б. Відштовхуються.
В. Чи не взаємодіють.
Вірна відповідь: Б.
9. Рамка зі струмом в магнітному полі повертається. В якому приладі використовується це явище?
А. Лазерний диск.
Б. Амперметр.
В. Електромагніт.
Вірна відповідь: Б.
10. Чому рамка зі струмом, вміщена між полюсами постійного магніту обертається?
А. Через взаємодії магнітних полів рамки і магніту.
Б. Через дії електричного полярамки на магніт.
В. Через дії магнітного поля магніту на заряд в витку.
Вірна відповідь: А.
література:Фізика. 8 кл .: Підручник для загальноосвітніх документів / А.В. Перишкін. - Дрофа, 2006.
Каталог завдань.
Завдання Д13. Магнітне поле. Електромагнітна індукція
Пройти тестування з цим завданням
Повернутися до каталогу завдань
Версія для друку і копіювання в MS Word
З легкої проводить рамці, розташованої між полюсами подковообразного магніту, пропустили електричний струм, напрямок якого вказано на малюнку стрілками.
Рішення.
Магнітне поле буде направлено від північного полюса магніту до південного (перпендикулярно стороні АБ рамки). На боку рамки зі струмом діє сила Ампера, напрямок якої визначається за правилом лівої руки, а величина дорівнює де - сила струму в рамці, - величина магнітної індукції поля магніту, - довжина відповідної сторони рамки, - синус кута між вектором магнітної індукції і напрямком струму . Таким чином, на АБ сторону рамки і сторону паралельну їй будуть діяти сили, рівні за величиною, але протилежні за напрямком: на ліву сторону «від нас», а на праву «на нас». На інші сторони сили діяти не будуть, оскільки струм в них тече паралельно силовим лініям поля. Таким чином рамка почне обертатися за годинниковою стрілкою, якщо дивитися зверху.
У міру повороту напрямок сили буде змінюватися і в той момент, коли рамка повернеться на 90 ° крутний момент змінить напрямок, таким чином, рамка буде провертатися далі. Деякий час рамка буде коливатися в такому положенні, а потім виявиться в положенні, зазначеному на малюнку 4.
Відповідь: 4
Джерело: ДПА з фізики. Основна хвиля. Варіант 1313.
За котушці йде електричний струм, напрямок якого показано на малюнку. При цьому на кінцях залізного сердечника котушки
1) утворюються магнітні полюси: на кінці 1 - північний полюс; на кінці 2 - південний
2) утворюються магнітні полюси: на кінці 1 - Південний полюс; на кінці 2 - північний
3) накопичуються електричні заряди: на кінці 1 - негативний заряд; на кінці 2 - позитивний
4) скупчуються електричні заряди: на кінці 1 - позитивний заряд; на кінці 2 - негативні
Рішення.
При русі заряджених частинок завжди виникає магнітне поле. Скористаємося правилом правої руки для визначення напрямку вектора магнітної індукції: направимо пальці по лінії струму, тоді відігнутий великий палець вкаже напрям вектора магнітної індукції. Таким чином, лінії магнітної індукції спрямовані з кінця 1 до кінця 2. Лінії магнітного поля входять в південний магнітний полюс і виходять з північного.
Правильна відповідь можна знайти під номером 2.
Примітка.
Усередині магніту (котушки) лінії магнітного поля йдуть від південного полюса до північного.
Відповідь: 2
Джерело: ДПА з фізики. Основна хвиля. Варіант 1326., ОГЕ-2019. Основна хвиля. варіант 54416
На малюнку представлена картина ліній магнітного поля від двох смугових магнітів, отримана за допомогою залізної тирси. Яким полюсів смугових магнітів, судячи по розташуванню магнітної стрілки, відповідають області 1 і 2?
1) 1 - північного полюсу; 2 - південному
2) 1 - південному; 2 - північного полюса
3) і 1, і 2 - північного полюса
4) і 1, і 2 - південного полюса
Рішення.
Оскільки магнітні лінії замкнуті, полюса не можуть бути одночасно південними або північними. Буква N (North) позначає північний полюс, S (South) - південний. Північний полюс притягується до південного. Отже, область 1 - південний полюс, область 2 - північний полюс.
З курсу фізики 8 класу ви знаєте, що магнітне поле породжується електричним струмом. Воно існує, наприклад, навколо металевого провідника зі струмом. При цьому струм створюється електронами, направлено рухаються уздовж провідника. Магнітне поле виникає і в тому випадку, коли струм проходить через розчин електроліту, де носіями зарядів є позитивно і негативно заряджені іони, що рухаються назустріч один одному.
Оскільки електричний струм - це спрямований рух заряджених частинок, то можна сказати, що магнітне поле створюється рухомими зарядженими частинками, як позитивними, так і негативними.
Нагадаємо, що, відповідно до гіпотези Ампера, в атомах і молекулах речовини в результаті руху електронів виникають кільцеві струми.
На малюнку 85 показано, що в постійних магнітах ці елементарні кільцеві струми орієнтовані однаково. Тому магнітні поля, які утворюються навколо кожного такого струму, мають однакові напрямки. Ці поля підсилюють один одного, створюючи поле всередині і навколо магніту.
Мал. 85. Ілюстрація гіпотези Ампера
Для наочного уявлення магнітного поля використовуються магнітні лінії (їх називають також лініями магнітного поля) 1. Нагадаємо, що магнітні лінії - це уявні лінії, уздовж яких розташувалися б маленькі магнітні стрілки, поміщені в магнітне поле.
Магнітну лінію можна провести через будь-яку точку простору, в якому існує магнітне поле.
На малюнку 86 показано, що магнітна лінія (як прямолінійна, так і криволінійна) проводиться так, щоб в будь-якій точці цієї лінії дотична до неї збігалася з віссю магнітної стрілки, вміщеній в цю точку.
Мал. 86. У будь-якій точці магнітної лінії дотична до неї збігається з віссю магнітної стрілки, вміщеній в цю точку
Магнітні лінії є замкнутими. Наприклад, картина магнітних ліній прямого провідника зі струмом є концентричні кола, що лежать в площині, перпендикулярній провідникові.
З малюнка 86 видно, що за напрямок магнітної лінії в будь-якої її точки умовно приймають напрямок, яке вказує північний полюс магнітної стрілки, вміщеній в цю точку.
У тих областях простору, де магнітне поле сильніше, магнітні лінії зображують ближче один до одного, т. Е. Гущі, ніж в тих місцях, де поле слабкіше. Наприклад, поле, зображене на малюнку 87, зліва сильніше, ніж справа.
Мал. 87. Магнітні лінії ближче один до одного в тих місцях, де магнітне поле сильніше
Таким чином, по картині магнітних ліній можна судити не тільки про направлення, але й про величину магнітного поля (т. Е. Про те, в яких точках простору поле діє на магнітну стрілку з більшою силою, А в яких - з меншою).
Розглянемо картину ліній магнітного поля постійного смугового магніту (рис. 88). З курсу фізики 8 класу ви знаєте, що магнітні лінії виходять з північного полюса магніту і входять в південний. Усередині магніту вони спрямовані від південного полюса до північного. Магнітні лінії не мають ні початку, ні кінця: вони або замкнуті, або, як середня лініяна малюнку, йдуть з нескінченності в нескінченність.
Мал. 88. Картина магнітного поля постійного смугового магніту
Мал. 89. Магнітні лінії магнітного поля, створеного прямолінійним провідником зі струмом
Поза магніту магнітні лінії розташовані найбільш густо у його полюсів. Значить, біля полюсів поле найсильніше, а в міру віддалення від полюсів воно слабшає. Чим ближче до полюса магніту розташована магнітна стрілка, тим з більшою по модулю силою діє на неї поле магніту. Оскільки магнітні лінії викривлені, то напрямок сили, з якою поле діє на стрілку, теж змінюється від точки до точки.
Таким чином, сила, з якою поле смугового магніту діє на вміщену в це поле магнітну стрілку, в різних точках поля може бути різною як по модулю, так і за напрямком.
Таке поле називається неоднорідним. Лінії неоднорідного магнітного поля викривлені, їх густота змінюється від точки до точки.
Ще одним прикладом неоднорідного магнітного поля може служити поле навколо прямолінійного провідника зі струмом. На малюнку 89 зображено ділянку такого провідника, розташований перпендикулярно площині креслення. Кружечком позначено перетин провідника. Точка означає, що струм направлений через креслення до нас, як ніби ми бачимо вістря стріли, що вказує напрямок струму (струм, спрямований від нас за креслення, позначають хрестиком, як ніби ми бачимо хвостове оперення стріли, спрямованої по току).
З цього малюнка видно, що магнітні лінії поля, створеного прямолінійним провідником зі струмом, являють собою концентричні кола, відстань між якими збільшується в міру віддалення від провідника.
В деякій обмеженій області простору можна створити однорідне магнітне поле, т. Е. Поле, в будь-якій точці якого сила дії на магнітну стрілку однакова по модулю і напрямку.
На малюнку 90 показано магнітне поле, що виникає всередині соленоїда - дротяної циліндричної котушки з струмом. Поле всередині соленоїда можна вважати однорідним, якщо довжина соленоїда значно більше його діаметра (поза соленоїдом поле неоднорідне, його магнітні лінії розташовані приблизно так само, як у смугового магніту). З цього малюнка видно, що магнітні лінії однорідного магнітного поля паралельні один одному і розташовані з однаковою густотою.
Мал. 90. Магнітне поле соленоїда
Однорідним є також поле всередині постійного смугового магніту в центральній його частині (див. Рис. 88).
Для зображення магнітного поля користуються наступним прийомом. Якщо лінії однорідного магнітного поля розташовані перпендикулярно до площини креслення і спрямовані від нас за креслення, то їх зображують хрестиками (рис. 91, а), а якщо через креслення до нас - то точками (рис. 91, б). Як і у випадку з струмом, кожен хрестик - це як би видиме нами хвостове оперення летить від нас стріли, а точка - вістря стріли, що до нас (на обох малюнках напрямок стріл збігається з напрямком магнітних ліній).
Мал. 91. Лінії магнітного поля, спрямовані перпендикулярно площині креслення: а - від спостерігача; б - до спостерігача
питання
- Що є джерелом магнітного поля?
- Чим створюється магнітне поле постійного магніту?
- Що таке магнітні лінії? Що приймають за їх напрямок в будь-якої її точки?
- Як розташовуються магнітні стрілки в магнітному полі, лінії якого прямолінійні; криволінійних?
- 0 чому можна судити по картині ліній магнітного поля?
- Яке магнітне поле - однорідне або неоднорідне - утворюється навколо смугового магніту; навколо прямолінійного провідника зі струмом; всередині соленоїда, довжина якого значно більше його діаметра?
- Що можна сказати про модулі і напрямку сили, що діє на магнітну стрілку в різних точках неоднорідного магнітного поля; однорідного магнітного поля?
- Чим відрізняється розташування магнітних ліній в неоднорідному і однорідному магнітних полях?
Вправа 31
1 У § 37 буде дано більш точну назву та визначення цих ліній.
Теми кодификатора ЄДІ: Взаємодія магнітів, магнітне поле провідника зі струмом.
Магнітні властивості речовини відомі людям давно. Магніти отримали свою назву від античного містаМагнесія: в його околицях був поширений мінерал (названий згодом магнітним залізняком або магнетитом), шматки якого притягували залізні предмети.
взаємодія магнітів
На двох сторонах кожного магніту розташовані північний полюсі Південний полюс. Два магніту притягуються один до одного різнойменними полюсами і відштовхуються однойменними. Магніти можуть діяти один на одного навіть крізь вакуум! Все це нагадує взаємодію електричних зарядів, однак взаємодія магнітів не є електричним. Про це свідчать наступні досліди.
Магнітна сила слабшає при нагріванні магніту. Сила ж взаємодії точкових зарядів не залежить від їх температури.
Магнітна сила слабшає, якщо трясти магніт. Нічого подібного з електрично зарядженими тілами не відбувається.
Позитивні електричні заряди можна відокремити від негативних (наприклад, при електризації тіл). А ось розділити полюса магніту не виходить: якщо розрізати магніт на дві частини, то в місці розрізу також виникають полюса, і магніт розпадається на два магніти з різнойменними полюсами на кінцях (орієнтованих точно так же, як і полюса вихідного магніту).
Таким чином, магніти завждидвополюсні, вони існують тільки у вигляді диполів. Ізольованих магнітних полюсів (так званих магнітних монополів- аналогів електричного заряду) в при роді не існує (у всякому разі, експериментально вони поки не виявлені). Це, мабуть, найбільш вражаюча асиметрія між електрикою і магнетизмом.
Як і електрично заряджені тіла, магніти діють на електричні заряди. Однак магніт діє тільки на рухомийзаряд; якщо заряд покоїться щодо магніту, то дії магнітної сили на заряд не спостерігається. Навпаки, наелектризоване тіло діє на будь-який заряд, незалежно від того, покоїться він або рухається.
За сучасними уявленнями теорії близкодействия, взаємодія магнітів здійснюється за допомогою магнітного поля.А саме, магніт створює в навколишньому просторі магнітне поле, яке діє на інший магніт і викликає видиме тяжіння або відштовхування цих магнітів.
Прикладом магніту служить магнітна стрілкакомпаса. За допомогою магнітної стрілки можна судити про наявність магнітного поля в даній області простору, а також про направлення поля.
Наша планета Земля є гігантським магнітом. Неподалік від північного географічного полюса Землі розташований південний магнітний полюс. Тому північний кінець стрілки компаса, повертаючись до південного магнітного полюса Землі, вказує на географічний північ. Звідси, власне, і виникла назва «північний полюс» магніту.
Лінії магнітного поля
Електричне поле, нагадаємо, досліджується за допомогою маленьких пробних зарядів, за дією на які можна судити про величину і напрямку поля. Аналогом пробного заряду в разі магнітного поля є маленька магнітна стрілка.
Наприклад, можна отримати деяке геометричне уявлення про магнітне поле, якщо розмістити в різних точках простору дуже маленькі стрілки компаса. Досвід показує, що стрілки вишикуються вздовж певних ліній -так званих ліній магнітного поля. Дамо визначення цього поняття у вигляді наступних трьох пунктів.
1. Лінії магнітного поля, або магнітні силові лінії - це спрямовані лінії в просторі, що володіють наступною властивістю: маленька стрілка компаса, поміщена в кожній точці такої лінії, орієнтується по дотичній до цієї лінії.
2. Напрямком лінії магнітного поля вважається напрямок північних кінців стрілок компаса, розташованих в точках даної лінії.
3. Чим густіше йдуть лінії, тим сильніше магнітне поле в даній області простору.
Роль стрілок компаса з успіхом можуть виконувати залізну тирсу: в магнітному полі маленькі тирса намагнічуються і поводяться в точності як магнітні стрілки.
Так, насипавши ошурки навколо постійного магніту, ми побачимо приблизно таку картину ліній магнітного поля (рис. 1).
Мал. 1. Поле постійного магніту
Північний полюс магніту позначається синім кольором і буквою; південний полюс - червоним кольором і буквою. Зверніть увагу, що лінії поля виходять з північного полюса магніту і входять в південний полюс: адже саме до південного полюса магніту буде спрямований північний кінець стрілки компаса.
Дослід Ерстеда
Незважаючи на те, що електричні та магнітні явища були відомі людям ще з античності, ніякого взаємозв'язку між ними довгий час не спостерігалося. Протягом декількох століть дослідження електрики і магнетизму йшли паралельно і незалежно один від одного.
Той чудовий факт, що електричні та магнітні явища насправді пов'язані один з одним, був вперше виявлений в 1820 році - в знаменитому досвіді Ерстеда.
Схема досвіду Ерстеда показана на рис. 2 (зображення з сайту rt.mipt.ru). Над магнітною стрілкою (і - північний і південний полюси стрілки) розташований металевий провідник, підключений до джерела струму. Якщо замкнути ланцюг, то стрілка повертається перпендикулярно провіднику!
Цей простий досвід прямо вказав на взаємозв'язок електрики і магнетизму. Експерименти пішли за досвідом Ерстеда, твердо встановили таку закономірність: магнітне поле породжується електричними струмами і діє на струми.
Мал. 2. Досвід Ерстеда
Картина ліній магнітного поля, породженого провідником зі струмом, залежить від форми провідника.
Магнітне поле прямого проводу з струмом
Лінії магнітного поля прямолінійного проводу зі струмом є концентричними колами. Центри цих кіл лежать на дроті, а їх площини перпендикулярні проводу (рис. 3).
Мал. 3. Поле прямого проводу з струмом
Для визначення напрямку ліній магнітного поля прямого струму існують два альтернативних правила.
Правило годинникової стрілки. Лінії поля йдуть проти годинникової стрілки, якщо дивитися так, щоб струм тек на нас.
правило гвинта(або правило гвинта, або правило штопора- це вже кому що ближче ;-)). Лінії поля йдуть туди, куди треба обертати гвинт (зі звичайною правою різьбою), щоб він рухався по різьбі в напрямку струму.
Користуйтеся тим правилом, яке вам більше до душі. Краще звикнути до правилу годинникової стрілки - ви самі згодом переконаєтеся, що воно більш універсально і їм простіше користуватися (а потім з вдячністю згадаєте його на першому курсі, коли будете вивчати аналітичну геометрію).
На рис. 3 з'явилося і дещо нове: це вектор, який називається індукцією магнітного поля, або магнітної індукції. Вектор магнітної індукції є аналогом вектора напруженості електричного поля: він служить силовий характеристикоюмагнітного поля, визначаючи силу, з якою магнітне поле діє на рухомі заряди.
Про силах в магнітному полі ми поговоримо пізніше, а поки відзначимо лише, що величина і напрямок магнітного поля визначається вектором магнітної індукції. У кожній точці простору вектор направлений туди ж, куди і північний кінець стрілки компаса, вміщеній в дану точку, а саме по дотичній до лінії поля в напрямку цієї лінії. Вимірюється магнітна індукція в теслах(Тл).
Як і в разі електричного поля, для індукції магнітного поля справедливий принцип суперпозиції. Він полягає в тому, що індукції магнітних полів, створюваних в даній точці різними струмами, складаються векторно і дають результуючий вектор магнітної індукції:.
Магнітне поле витка зі струмом
Розглянемо кругової виток, по якому циркулює постійний струм. Джерело, що створює струм, ми на малюнку не показуємо.
Картина ліній поля нашого витка матиме приблизно такий вигляд (рис. 4).
Мал. 4. Поле витка зі струмом
Нам буде важливо вміти визначати, в яке полупространство (щодо площині витка) направлено магнітне поле. Знову маємо два альтернативних правила.
Правило годинникової стрілки. Лінії поля йдуть туди, дивлячись звідки струм здається циркулює проти годинникової стрілки.
правило гвинта. Лінії поля йдуть туди, куди буде переміщатися гвинт (зі звичайною правою різьбою), якщо обертати його в напрямку струму.
Як бачите, ток і поле міняються ролями - в порівнянні з формулюваннями цих правил для випадку прямого струму.
Магнітне поле котушки зі струмом
котушкавийде, якщо щільно, виток до витка, намотати провід в досить довгу спіраль (рис. 5 - зображення з сайту en.wikipedia.org). У котушці може бути кілька десятків, сотень або навіть тисяч витків. Котушка називається ще соленоидом.
Мал. 5. Котушка (соленоїд)
Магнітне поле одного витка, як ми знаємо, виглядає не дуже-то просто. Поля? окремих витків котушки накладаються один на одного, і, здавалося б, в результаті повинна вийти зовсім вже заплутана картина. Однак це не так: поле довгою котушки має несподівано просту структуру (рис. 6).
Мал. 6. поле котушки зі струмом
На цьому малюнку ток в котушці йде проти годинникової стрілки, якщо дивитися зліва (так буде, якщо на рис. 5 правий кінець котушки підключити до «плюса» джерела струму, а лівий кінець - до «мінуса»). Ми бачимо, що магнітне поле котушки володіє двома характерними властивостями.
1. Усередині котушки далеко від її країв магнітне поле є однорідним: В кожній точці вектор магнітної індукції однаковий за величиною і напрямком. Лінії поля - паралельні прямі; вони викривляються лише поблизу країв котушки, коли виходять назовні.
2. Поза котушки поле близьке до нуля. Чим більше витків в котушці - тим слабкіше поле зовні неї.
Зауважимо, що нескінченно довга котушка взагалі не випускає поле назовні: поза котушки магнітне поле відсутнє. Усередині такої котушки поле всюди є однорідним.
Нічого не нагадує? Котушка є «магнітним» аналогом конденсатора. Ви ж пам'ятаєте, що конденсатор створює усередині себе однорідне електричне поле, лінії якого викривляються лише поблизу країв пластин, а поза конденсатора поле близьке до нуля; конденсатор з нескінченними обкладинками взагалі не випускає поле назовні, а всюди всередині нього поле є однорідним.
А тепер - головне спостереження. Зіставте, будь ласка, картину ліній магнітного поля поза котушки (рис. 6) з лініями поля магніту на рис. 1. Одне і те ж, чи не так? І ось ми підходимо до питання, яке, ймовірно, у вас вже давно виник: якщо магнітне поле породжується струмами і діє на струми, то яка причина виникнення магнітного поля поблизу постійного магніту? Адже цей магніт начебто не є провідником зі струмом!
Гіпотеза Ампера. елементарні струми
Спочатку думали, що взаємодія магнітів пояснюється особливими магнітними зарядами, зосередженими на полюсах. Але, на відміну від електрики, ніхто не міг ізолювати магнітний заряд; адже, як ми вже говорили, не вдавалося отримати окремо північний і південний полюс магніту - полюса завжди присутні в магніті парами.
Сумніви щодо магнітних зарядів посилив досвід Ерстеда, коли з'ясувалося, що магнітне поле породжується електричним струмом. Більш того, виявилося, що для будь-якого магніту можна підібрати провідник зі струмом відповідної конфігурації, такий, що поле цього провідника збігається з полем магніту.
Ампер висунув сміливу гіпотезу. Немає ніяких магнітних зарядів. Дія магніту пояснюється замкнутими електричними струмами всередині нього.
Що це за струми? ці елементарні струмициркулюють всередині атомів і молекул; вони пов'язані з рухом електронів по атомним орбітах. Магнітне поле будь-якого тіла складається з магнітних полів цих елементарних струмів.
Елементарні струми можуть бути безладним чином розташовані один щодо одного. Тоді їх поля взаємно погашаються, і тіло не виявляє магнітних властивостей.
Але якщо елементарні струми розташовані узгоджено, то їх поля, складаючись, підсилюють один одного. Тіло стає магнітом (рис. 7; магніти поле буде направлено на нас; також на нас буде спрямований і північний полюс магніту).
Мал. 7. Елементарні струми магніту
Гіпотеза Ампера про елементарні токах прояснила властивості магнітов.Нагреваніе і тряска магніту руйнують порядок розташування його елементарних струмів, і магнітні властивості слабшають. Неподільність полюсів магніту стала очевидною: в місці розрізу магніту ми отримуємо ті ж елементарні струми на торцях. Здатність тіла намагнічуватися в магнітному полі пояснюється узгодженим вибудовуванням елементарних струмів, «повертаються» належним чином (про поворот кругового струму в магнітному полі читайте в наступному листку).
Гіпотеза Ампера виявилася справедливою - це показало подальший розвитокфізики. Уявлення про елементарні токах стали невід'ємною частиною теорії атома, розробленої вже в ХХ столітті - майже через сто років після геніальної здогадки Ампера.