Школяр UA

Електромагнітні явища

Магнітне поле струму. Постійні магніти

Навколо нерухомих електричних зарядів існує електричне поле, а навколо рухомих зарядів (поодиноких, чи величезної їх кількості у провідниках зі струмом) існує магнітне поле. Наявність магнітного поля навколо провідника зі струмом виявляється магнітною стрілкою (стрілкою компаса), яка змінює свою орієнтацію поблизу провідника зі струмом (а). Ця орієнтація залежить від напряму струму. Наявність магнітного поля можна виявити також за допомогою залізних ошурок на аркуші картону, який перетинається провідником із струмом (б).

Магнітне поле виявляється не тільки навколо провідників із струмом, а й навколо природних магнітів, наприклад шматків залізної руди. Шматок заліза, контактуючи з природним магнітом, теж набуває магнітних властивостей.
Тіла із заліза чи деяких сполук на його основі (у природному стані, як шматки руди, чи внаслідок спеціальної обробки), які виявляють протягом тривалого часу магнітні властивості, називаються постійними магнітами. Крім заліза і деяких сталей, здатність сильно намагнічуватись мають також нікель і кобальт.
Намагніченість постійних магнітів теж пов’язана зі струмами (мікрострумами в атомах; такі струми являють собою рух електронів в атомах навколо їх ядер).

Магнітне поле Землі

З давніх-давен люди знали, що Земля орієнтує в певному напрямі стрижні-стрілочки, виготовлені з магнітної руди. Найперші своєрідні компаси для географічного орієнтування виготовлялись у Китаї приблизно за 1100 років до нашої ери і встановлювались на колісницях.

 

Земля являє собою велетенський магніт. Ділянку в Північній півкулі Землі, до якої звернений один із кінців магнітної стрілки, назвали Південним магнітним полюсом Землі S, протилежну ділянку — Північним магнітним полюсом N.
Кінець стрілки, звернутий до S (приблизно на північ Землі), називається північним кінцем стрілки N, протилежний — південним кінцем стрілки S. Магнітні полюси зсунуті відносно географічних полюсів і з часом незначно зміщуються.

Основною причиною земного магнетизму є так звані конвекційні струми у розплавленому земному ядрі. На це магнітне поле накладаються магнітні поля, що створюються космічними променями, а особливо випромінюванням Сонця («сонячним вітром»).

Дія магнітного поля на провідник зі струмом

Якщо між полюсами магніту підвісити провідник із струмом, то провідник виштовхується з магнітного поля або втягується в нього, в залежності від напряму струму. Рух провідника є наслідком взаємодії магнітного поля постійного магніту з магнітним полем струму. Сила, з якою магнітне поле діє на провідник зі струмом, називається силою Ампера.
Напрям сили Ампера зручно визначати за «правилом лівої руки»: кисть лівої руки розташовують паралельно торцям магнітів N і S так, щоб долоня була звернута до магніту N. Чотири пальці орієнтують у напрямі струму в ділянці AB, тоді відставлений великий палець покаже шуканий напрям.

Значний практичний інтерес має дія магнітного поля на дротяну рамку зі струмом (саме цей ефект використовується у вимірювальних приладах магніто-електричної системи і в електродвигунах). У випадку рамки зі струмом, вертикально підвішеної між полюсами магніту, сили Ампера утворюють пару сил, яка обертає рамку. Найстійкіше положення рамки, коли її площина паралельна торцям магніту, а найнестійкіше — коли ця площина перпендикулярна до торців.

 

© 2009-2019 Школяр UA

Натисніть клавішу Enter для пошуку
Натисніть клавішу Enter для пошуку