Урок 11-12. Електромагнетизм. Характеристики магнітного поля.
Прості магнітні поля: провідника зі струмом, соленоїда та постійного магніту. Магніти. Ще в глибокій давнині була знайдена залізна руда, яка може притягувати залізні предмети. Ця властивість руди була названою магнетизмом. Потім встановили, що залізна руда, яка має магнітні властивості, є хімічним з’єднанням заліза з киснем. Її хімічна формула Fe3O4. Таку руду називають магнітним залізняком. Виготовлені з магнітного залізняка стержні різної форми зберігають магнітні якості і називаються природними магнітами.
Мал. 4.1.1 Постійний магніт.
Мал.. 4.1.2 Взаємодія постійних магнітів.
Якщо стержні із звичайного заліза притиснути до природних магнітів, то вони також набувають магнітні якості, котрі зберігаються довгий час. Оброблені таким методом залізні стержні називають штучними магнітами. Кожен магніт незалежно від його форми має два полюси – південний (S) та північний (N). Полюси магнітів, які мають однакову полярність, відштовхуються. Полюси різної полярності притягуються. Найбільша сила магнітної дії проявляється біля полюсів. На відстані однаковій від південного і північного полюсів магніту, магнітні властивості його зовсім не проявляються. Це місце на магніті називається нейтральною лінією. Магніти, які зберігають свої магнітні особливості довгий час, називаються постійними магнітами. Якщо магніти нагрівати, вони втрачають свої магнітні властивості. Ці властивості втрачаються також при ударах.
Магнітне поле.
Притягання і відштовхування магнітів відбувається завдяки наявністю магнітних сил. Той простір, в якому можна знайти дію магнітних сил, називають магнітним полем. В кожній точці магнітного поля магнітні сили діють у визначеному напрямку. Якщо в будь-якій точці магнітного поля розмістити магнітну стрілку, то вона займе певне положення, так як на її кінці діють магнітні сили. Розмістивши стрілку в різних точках магнітного поля, можна прослідкувати, як напрямлені лінії дії магнітних сил. Лінії, в напрямку яких діють магнітні сили, називають магнітними силовими лініями. Дія магнітних сил напрямлена від північного полюса магніту до південного. Магнітні силові лінії завжди замкнуті. Таким чином, магнітне поле можна зобразити за допомогою магнітних силових ліній. Однак не можна забувати, що цих ліній в дійсності не існує. Ними користуються тільки для того, щоб наглядно уявити собі властивості магнітів і їх дію у просторі, що зветься магнітним полем. Магнітні силові лінії допомагають нам вивчати властивості магнітного поля, але вони зображають це поле тільки умовно. Напрямок і розташування силових ліній можна уявити собі більш наглядно, користуючись залізними ошурками. Якщо на магніт накласти лист паперу, картону або скла, а потім зверху рівномірно розсипати залізні ошурки, то вони розташуються у відповідності із силовими лініями поля (мал.4.1.3).
Мал..4.1.3 Залізні ошурки в магнітному полі полюсів магніту
Таке розташування ошурок пояснюється тим, що кожна їх частинка в магнітному полі намагнічується і стає маленьким магнітом який веде себе так само, як і магнітна стрілка, розміщена в магнітному полі. Якщо силові лінії магнітного поля паралельні між собою і магнітні сили однакові в кожній точці поля, то таке поле називається однорідним. Магнітне поле характеризується його напруженістю. Напруженість магнітного поля визначається тією силою, яка в даній точці діє на північний полюс простого магніту, коли величина його магнетизму рівна одиниці. Ця сила вимірюється в дінах (Діна (від грец. δύναμις — «сила», «потужність») — одиниця сили в системі СГС. Визначається як сила, що надає тілу з масою 1 г прискорення 1 см/c2. 1 діна = 10−5 Н. Діна є похідною одиницею вимірювання сили в системі СГС, основними в якій є сантиметр як одиниця довжини, грам як одиниця маси та секунда як одиниця часу). В однорідному полі його напруженість у всіх точках однакова. Порівнюючи магнітне поле з електричним полем, необхідно відмітити, що між ними є значна зовнішня схожість. Однак між цими полями є і значна різниця. Силові лінії електричного поля починаються з додатного заряду а закінчуються у від’ємному. Силові лінії магнітного поля безперервні, так як в магнітах неможливо відділити північний магнетизм від південного. Якщо у зовнішньому магнітному полі силові лінії починаються від північного і йдуть до південного, то в його середині ці лінії продовжуються від південного полюса до північного.
