close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

- - Сайт katounina!

код для вставкиСкачать
Магнитное поле
Презентация Катуниной О.А.
Цели урока:
Дать понятии магнитного поля;
Исследовать взаимодействие плюсов двух магнитов;
Изучить действие магнитного поля на ток;
Познакомиться со свойствами магнитного поля;
Провести сравнение магнитного поля с электрическим,
гравитационным
Развивать быстроту, нестандартность мышления, умения
сосредоточиться и дать полный ответ, умение работать в группе;
Активизировать знания на основе нетрадиционных заданий при
решении качественных задач и использования современных
информационных технологий

Согласно теории близкодействия
электрический ток в одном из проводников
не может непосредственно действовать на
электрический ток в другом проводнике.
Подобно тому, как в пространстве,
окружающем неподвижные электрические
заряды, существует электрическое поле, в
пространстве, окружающем токи,
существует поле, называемое магнитным
Магнитное поле-это вид материи, окружающей
движущиеся заряды (проводники с токами),и
проявляющейся в действии на движущиеся
заряды (проводники с токами)
Магнитное поле порождается
магнитами и токами
(движущимися зарядами)
 Магнитное поле обнаруживается
по действию на магниты и токи
(движущиеся заряды)

Свойства магнитного поля
Старинная легенда рассказывает о пастухе имени Магнус.
Он однажды обнаружил, что железный наконечник его
палки и гвозди сапог притягиваются к черному камню.
Этот камень стали называть камнем “Магнуса”.
Но известно и другое предание о том, что слово магнит
произошло от названия местности, где добывали
железную руду. За много веков до н.э. было известно, что
некоторые породы обладают свойством притягивать куски
железа
Взглянем вокруг — вот они на дверце холодильника в
прилипших к ней игрушках, на столах в «ловушках»
скрепок, булавок и кнопок, в магнитных лентах
пластиковых карт или хотя бы в тех же компасах,
которые вставляют уже и в школьные ранцы, и в
ремешки часов. Чуть подумав, вспомним, что без
магнитов не обходятся магнитофоны, микрофоны,
телефоны — это нам подсказывают не успевающие за
временем учебники. А чем начиняют сегодня разного
рода аппаратуру? Магнитов в классическом понимании
там может уже и не содержаться, но это не значит, что в
устройствах, которыми мы повседневно пользуемся,
перестали применять магнитные материалы. Просто
они неузнаваемо изменились, порой став практически
невидимыми, но главное — приобретя совершенно
новые, особенные качества.
Этот жадный предмет
Всё железо хватает.
Для него нормы нет,
Прилипанием страдает.
Естественные
Искусственные
магниты
.
Кусок железной руды,
обладающий способностью
притягивать к себе
находящиеся вблизи
небольшие железные
предметы
Земля – гигантский
естественный магнит.
Железные предметы,
получившие магнитные
свойства в результате
контакта с естественным
магнитом или намагниченные
в магнитном поле.
Если говорить упрощенно, то магнит - это тело, которое
умеет притягивать железо. Или: магнит - это объект,
сделанный из определенного материала, который
создает магнитное поле.
Магниты состоят из миллионов молекул, объединенных в
группы, которые называются доменами. Каждый домен
ведет себя как минеральный магнит, имеющий северный
и южный полюс. При одинаковой направленности
доменов их сила объединяется, образуя более крупный
магнит. Железо имеет множество доменов, которые
можно сориентировать в одном направлении, т.е.
намагнитить. Домены в пластмассе, резине, дереве и
остальных материалах находятся в беспорядочном
состоянии, их магнитные поля разнонаправлены и
потому эти материалы не могут намагничиваться.
.
Каждый магнит имеет, по крайней мере, один " северный " (N) и
один " южный " (S) полюс. Ученые условились, что линии
магнитного поля выходят из "северного" конца магнита и входят в
"южный" конец магнита.
Если вы возьмете кусок магнита и разломите его на два кусочка,
каждый кусочек опять будет иметь "северный" и "южный" полюс.
Если вы вновь разломите получившийся кусочек на две части,
каждая часть опять будет иметь "северный" и "южный" полюс.
Неважно, как малы будут образовавшиеся кусочки магнитов –
каждый кусочек всегда будет иметь "северный" и "южный" полюс.
Невозможно добиться, чтобы образовался магнитный монополь
("моно" означает один, монополь – один полюс), то есть кусок с
одним полюсом.
Существуют три основных вида магнитов:
постоянные (природные) магниты;
временные магниты;
электромагниты.
Природные магниты, называемые магнитной рудой, образуются,
когда руда, содержащая железо или окиси железа, охлаждается и
намагничивается за счет земного магнетизма. Постоянные магниты
обладают магнитным полем при отсутствии электрического тока, так
как их домены постоянно ориентированы в одном направлении.
Временные магниты — это магниты, которые действуют как
постоянные магниты только тогда, когда находятся в сильном
магнитном поле, и теряют свой магнетизм, когда магнитное поле
исчезает. В качестве примера можно привести скрепки и гвозди, а также
другие изделия из «мягкого» железа.
Электромагниты представляют собой металлический сердечник с
индукционной катушкой, по которой проходит электрический ток.
Магнит - это камень из Магнесии - древнего города в Малой Азии, тело,
обладающее намагниченностью. Магнитные явления известны людям с
очень давних времен.
В 1600 г. Уильям Гильберт выпустил книгу под названием «Новая
физиология о магнитах, магнитных силах и великом магните - Земле», в
которой привел факты, доказывающие, что наша планета - магнит: ведь
вертикально стоящие оконные железные решетки с течением времени
намагничиваются (очевидно, под влиянием этого магнита);
известно, что кусок магнитного железняка, будучи подвешенным,
ориентируется в пространстве особым образом (под влиянием этого
магнита).
Последний факт - основа одного из величайших изобретений человека компаса.
24 мая 1544
Место рождения:
Колчестер, графство
Эссекс
Дата смерти:
30 ноября 1603 (59 лет)
Место смерти:
Лондон
Научная сфера:
физик, врач
Из истории компаса. Удивительная способность магнита притягивать
железо была известна еще в древности. Свойство магнита указывать на юг и
север Земли было открыто позже. Но уже в III в. изготавливали особые «юго
указатели» в виде маленького человечка с вытянутой рукой. Эта фигурка древнейший компас - укреплялась на магните, который мог
вращаться. Значительно позже (в VIII-IX вв.) арабы стали применять компас
для мореплавания. Европейские мореплаватели пользовались компасом
примерно с IX в., но не знали (так же, как китайцы и арабы), почему один
конец стрелки указывает на юг, а другой - на север.
Первые компасы представляли собой небольшие кусочки
намагниченного железа, прикрепленные к пробке, плавающей в глиняном
сосуде с водой. Такие примитивные приборы применяли кочевники при
переходах через пески бескрайних пустынь. Эти компасы были настолько
ценны для кочевников, что их держали в специальных ящичках между
горбами верблюдов.
Шло время, менялся внешний вид компаса. К стойке для стрелки
стали прикреплять карточку с нанесенными обозначениями частей
света. Потом ввели 4 промежуточных румба: северо-восточный, северозападный, юго-восточный, юго-западный. Все направления
изображали в виде лучей, расходящихся из центра круга в
разные стороны, как лепестки цветка.
Рисунок получил название «роза ветров».
Устройство простейшего сегодняшнего компаса такое: в плоской
цилиндрической пластмассовой коробочке на острие стальной иглы
находится магнитная стрелка. Один конец стрелки окрашен в синий цвет, он
указывает направление на север; другой окрашен в красный, он указывает на
юг; на дне коробочки расположено градусное кольцо.
Компасы бывают разные. Например, в маршрутах геологов и географов
сопровождает горный компас, у которого есть приспособление для измерения
еще углов наклона поверхности Земли и горных пластов.
На протяжении веков многие ученые, мореплаватели и
путешественники изучали магнитное поле Земли.
Путешествуя, люди постепенно накопили большой
материал о направлении стрелки компаса в различных
точках земной поверхности и Мирового океана.
Эксперимент
Используя мелкие стальные опилки,
можно получить картины магнитных
полей (Рис.) Для этого магнит надо
накрыть куском стекла или куском
плотной бумаги. Затем через ситечко
сверху насыпать стальные опилки,
слегка постукивая по стеклу
карандашом или ручкой. И вы
увидите необыкновенную картину
магнитных полей. Линии, вдоль
которых располагаются в магнитном
поле стальные опилки, получили
название магнитных силовых линий
или линий магнитного поля.
Если около полосового магнита расположить
несколько магнитных стрелок, то они займут
положение, показанное на рисунке . Нетрудно
заметить, что магнитные стрелки расположились
вдоль магнитной силовой линии так, что их южные
полюсы обращены к северному полюсу линейного
магнита, а северные — к южному.
Магнитное поле
При описании взаимодействия между электрическими зарядами мы
ввели понятие электрического поля по схеме заряд — поле — заряд.
В этом случае мы говорим, что вокруг электрического заряда
существует электрическое поле, которое действует на другие заряды.
Точно так же описывается магнитное взаимодействие по схеме магнит
— поле — магнит
этом случае мы говорим, что вокруг магнита существует магнитное
поле, которое действует на другие магниты, в частности на магнитные
стрелки или на намагничивающиеся частицы железа.
Как и электрическое поле, магнитное поле материально.
В этом мы убеждаемся по его воздействию на другие тела.
Магнитные поля играют исключительно важную роль в природе и в
технике.
Они проявляют себя во многих космических явлениях; используются в
электромагнитах, электрических генераторах, трансформаторах и т. д.
Ключевые эксперименты:
В 1820 г. X. Эрстед — датский физик, открыл магнитное
действие тока. (Опыт: действие электрического тока на
магнитную стрелку).
В 1820 г. А. Ампер — французский ученый, открыл
механическое взаимодействие токов и установил закон
этого взаимодействия.
Опыты Х.К. Эрстеда.
Магнитное действие тока.
Дата: 1820.
Методы: качественное исследование.
Прямота эксперимента: прямое
наблюдение, соотнесение с известными
свойствами постоянных магнитов.
Искусственность изучаемых
условий: естественные, упрощенные до
модельных.
Исследуемые фундаментальные
принципы: законы магнитостатики.
Андре-Мари АМПЕР
André Marie Ampère, 1775–1836
Французский физик. Родился в Лионе в семье
торговца. Получил домашнее образование,
имея доступ к прекрасной семейной
библиотеке. (В частности, самостоятельно
выучил латынь, чтобы в подлиннике читать
труды видных математиков.) Сделал заметную
карьеру во французской системе образования,
получив при Наполеоне Бонапарте назначение
на пост генерального инспектора всей системы
университетского образования Франции. В 1827
году опубликована его самая известная работа
«Теория электродинамических явлений,
выведенная исключительно из опыта», в
которой Ампер подытожил свои
электродинамические исследования и дал
точные математические формулировки.
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
- это особый вид материи, посредством которой
осуществляется взаимодействие между
движущимися электрически заряженными
частицами.
СВОЙСТВА ( стационарного) МАГНИТНОГО ПОЛЯ:
Постоянное (или стационарное) магнитное поле это магнитное поле, неизменяющееся во времени .
1. Магнитное поле создается движущимися
заряженными частицами и телами, проводниками с
током, постоянными магнитами.
2. Магнитное поле действует на движущиеся
заряженные частицы и тела, на проводники с током, на
постоянные магниты, на рамку с током.
3. Магнитное поле вихревое, т.е. не имеет источника.
МАГНИТНЫЕ СИЛЫ
- это силы, с которыми проводники с
током действуют друг на друга.
Для двух параллельных
бесконечно длинных
проводников было установлено:
противоположно направленные
токи отталкиваются,
однонаправленные токи
притягиваются,
причем , где
k — коэффициент
пропорциональности.
В СИ удобно ввести магнитную
проницаемость вакуума
МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ
- это силовая характеристика магнитного поля.
Вектор магнитной индукции направлен всегда
так, как сориентирована свободно
вращающаяся магнитная стрелка в магнитном
поле.

За направление вектора
магнитной индукции
принимают направление,
которое указывает северный
полюс свободно вращающейся
магнитной стрелки
Направление вектора магнитной
индукции
Единица измерения в СИ - тесла (Тл). Единица названа в
честь сербского электротехника Н. Тесла.
Единица измерения магнитной индукции в системе
СИ:
ЛИНИИ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ
- это линии, касательными к которой в любой её точке является
вектор магнитной индукции.
СВОЙСТВА ЛИНИЙ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ
имеют направление;
непрерывны;
замкнуты (т.е. магнитное поле является вихревым);
не пересекаются;
по их густоте судят о величине магнитной индукции.
За направление линии магнитного поля принято
направление, указываемое северным полюсом магнитной
стрелки.
Значит, вне магнита линии магнитного поля
начинаются на северном полюсе и заканчиваются на
южном полюсе магнита.
НАПРАВЛЕНИЕ ЛИНИЙ МАГНИТНОЙ
ИНДУКЦИИ
- определяется по правилу буравчика или по правилу правой
руки.
Правило буравчика ( в основном для прямого проводника с
током):
Если направление поступательного движения буравчика
совпадает с направлением тока в проводнике, то направление
вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий
магнитного поля тока.
На практике удобно пользоваться
следующим правилом: если большой палец
правой руки направить по току, то направление
обхвата тока остальными пальцами совпадет с
направлением линий магнитной индукции.
Магнитный поток (поток линий
магнитной индукции) через контур
численно равен произведению модуля
вектора магнитной индукции на
площадь, ограниченную контуром, и на
косинус угла между направлением
вектора магнитной индукции и
нормалью к поверхности, ограниченной
этим контуром.
где Вcosa представляет собой
проекцию вектора В на нормаль к
плоскости контура. Магнитный
поток показывает, какое количество
линий магнитной индукции
пронизывает данный контур
Единица магнитного потока в СИ вебер (Вб). В честь немецкого физика В.
Вебера
Опыт показывает, что линии магнитной
индукции всегда замкнуты, и полный
магнитный поток через замкнутую
поверхность равен нулю.
Этот факт является следствием отсутствия
магнитных зарядов в природе.
Однородное магнитное поле - это магнитное
поле, у которого в любой его точке вектор
магнитной индукции неизменен по величине и
направлению; наблюдается между пластинами
плоского конденсатора, внутри соленоида (если
его диаметр много меньше его длины) или
внутри полосового магнита.
Магнитное поле прямого проводника с
током:
- направление тока в проводнике на нас перпендикулярно
плоскости листа, - направление тока в проводнике от нас
перпендикулярно плоскости листа.
- направление тока в проводнике от нас перпендикулярно
плоскости листа.
Магнитное поле соленоида:
Магнитное поле полосового магнита:
- аналогично магнитному полю соленоида.
Правило правой руки ( в основном для определения
направления магнитных линий
внутри соленоида):
Если обхватить соленоид ладонью правой руки так,
чтобы четыре пальца были направлены вдоль тока в
витках, то отставленный большой палец покажет
направление линий магнитного поля внутри
соленоида.
СИЛА АМПЕРА
- это сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током.
Модуль силы Ампера равен произведению силы тока в проводнике на
модуль вектора магнитной индуции, длину проводника и синус угла
между вектором магнитной индукции и направлением тока в
проводнике.
Сила Ампера максимальна, если вектор магнитной индукции
перпендикулярен проводнику.
Если вектор магнитной индукции параллелен проводнику, то
магнитное поле не оказывает никакого действия на проводник с током,
т.е. сила Ампера равна нулю.
Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки:
Если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная проводнику
составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, а 4
вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на
90 градусов большой палец покажет направление силы, действующий на
проводник с током.
ДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА РАМКУ С
ТОКОМ
Однородное магнитное поле ориентирует рамку (т.е.
создается вращающий момент и рамка поворачивается в
положение, когда вектор магнитной индукции
перпендикулярен плоскости рамки).
Неоднородное магнитное поле ориентирует +
притягивает или отталкивает рамку с током.
Так, в магнитном поле прямого проводника с током
(оно неоднородно) рамка с током ориентируется
вдоль радиуса магнитной линии и притягивается или
отталкивается от прямого проводника с током в
зависимости от направления токов.
Это интересно
Если между полюсами магнита положить
толстое стальное кольцо, а затем магнит и
кольцо накрыть стеклом, припорошив стекло
стальными опилками, то можно увидеть, что в
области, расположенной над внутренней
частью кольца, опилки не испытывают
действие магнитного поля. Следовательно,
стальное кольцо служит магнитным экраном.
Если же опыт повторить с медными,
алюминиевыми, пластмассовыми кольцами, то
мы увидим, что опилки испытывают действие
магнитного поля. Значит, эти вещества не
могут служить магнитными экранами
Магнитное поле Земли удивительное следствие законов
физики, защитный щит, ориентир и
создатель полярных сияний. Если
бы не оно, жизнь на Земле,
возможно, выглядела бы совсем
иначе.
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ
Источники:
круговые токи в недрах планеты
радиационные пояса
Виды изменений:
магнитная аномалии
(залежи железной руды)
магнитная буря
(выбросы Солнцем заряженных частиц)
Обнаружение:
по влиянию на магнитную стрелку
Действия:
• защита от космического излучения
• влияние на климат Земли
• влияние на жизнедеятельность живых организмов
Ориентировка кусков природных магнитов и
постоянных искусственных в направлении с севера на юг
свидетельствует о том, что наша планета Земля
обладает магнитными свойствами.
В 1595 г. В. Гильберт изготовил из
магнетита шар — терреллу (землицу) и
заметил, что у терреллы, как и у Земли,
два полюса, а магнитная стрелка
устанавливается с севера на юг. (Слово
«террелла» образовано от латинского
слова tеrrа — Земля.) Это позволило В.
Гильберту предположить, что Земля
является большим магнитом. Более
поздние исследования эту гипотезу
подтвердили.
Сегодня ученые знают, что одна из особенностей Земли как планеты наличие у нее магнитного поля. Именно благодаря ему мы можем
пользоваться компасом.
Что же является источником этого магнитного поля? По
современным воззрениям первая причина - это процессы,
происходящие в недрах Земли.
Ядро Земли является жидким и состоящим из
железа; в нем циркулируют круговые токи, которые
и порождают земное магнитное поле: вокруг токов
всегда есть магнитное поле.
В 1958 г. при помощи космических аппаратов российские и
американские ученые открыли существование вокруг Земли двух «поясов»,
которые расположены в экваториальной плоскости. Эти «пояса» (их
называют радиационными) состоят из движущихся потоков заряженных
частиц - протонов и электронов, которые создают кольцевой ток. Таким
образом, радиационные пояса - вторая причина существования у Земли
магнитного поля. В первом (грубом) приближении на небольших
расстояниях от поверхности планеты ее магнитное поле напоминает поле
знакомого нам полосового магнита. Северный полюс этого магнита
находится в Южном полушарии и не на поверхности Земли, а на некоторой
глубине, а Южный магнитный полюс - в Северном полушарии и тоже в
недрах планеты. Если мы мысленно соединим эти полюсы прямой, то
полученный отрезок .диаметром Земли не будет. Это - первая
особенность магнитных полюсов Земли.
Есть еще одна интересная особенность этих полюсов: они
постепенно смещаются. На основе изучения намагниченности
извергнутых из глубин Земли и осадочных пород на морском дне
получены данные, говорящие о том, что магнитное поле Земли некогда
имело почти противоположное направление по сравнению с
нынешним.
На карте и глобусе обозначены полюсы Земли.
Что такое полюс? («Полюс - точка пересечения воображаемой оси
вращения Земли с земной поверхностью». На Земле - два полюса:
Северный и Южный.)
Их координаты (90° северной широты, 90° южной широты).
Как вы думаете: на какие два полюса - географический или магнитный ?
Итак, Земля обладает свойствами, позволяющими считать нашу
планету магнитом с двумя полюсами - Северным и Южным. Магнитные
полюса не совпадают с географическими: Южный магнитный полюс
находится в Северном полушарии, Северный - в Южном.
Координаты магнитных полюсов (по данным на 1980-1985 гг.):
Южный - 77° северной широты, 102° западной долготы (Северная
Америка, Канадский Арктический архипелаг, п-ов Бутия);
Северный магнитный полюс - 65,5° южной широты, 39,5°
восточной долготы (Антарктида).
Найдите эти полюсы на глобусе, обозначьте флажками: синий
флажок поставьте в Антарктиде (Северный магнитный полюс),
красный - в Северной Америке (Южный магнитный полюс).
Если соединить магнитные полюсы линией по поверхности
Земли, то получится магнитный меридиан. Магнитные меридианы это силовые линии, идущие от одного магнитного полюса к другому.
Магнитные меридианы не совпадают с географическими. Между
ними образуется угол, называемый магнитным склонением.
На рисунке схематически показаны магнитные линии
поля Земли. Как видно, вблизи Северного
географического полюса расположен Южный
магнитный полюс, в который силовые линии входят, а
вблизи Южного географического полюса — Северный
магнитный полюс, из которого силовые линии выходят.
Координаты Южного магнитного полюса — 75°53'
северной широты и 100°23' западной долготы;
координаты Северного магнитного полюса — 66°06'
южной широты и 139°36' восточной долготы.
Магнитная ось составляет угол 11°30' с осью вращения
Земли (земной осью).
Исследования намагниченности горных пород
показали, что магнитные полюсы, а вместе с ними и все
магнитное поле Земли со временем перемещаются,
причем это перемещение довольно сложно. Теория
такого явления, так же как и теория происхождения
земного магнетизма, до сих пор не разработана.
Магнитное поле Земли образует магнитосферу нашей планеты. Она
простирается на расстояние 70-80 тыс. км в направлении на Солнце и
на многие миллионы километров - в противоположную сторону. Это
поле имеет магнитный шлейф, или магнитный «хвост»; он направлен
на ночную сторону планеты. Земной магнитный шлейф тянется очень
далеко и «заходит» за орбиту Луны. Советские космические аппараты
«Марс-2» и «Марс-3» обнаружили следы этого шлейфа на расстоянии
~ 20 млн. км от Земли.
В некоторых районах Земли величина, характеризующая ее магнитное
поле, индукция, всегда резко отличается от средних значений. Эта
ненормальность (аномалия) может охватывать большие региональные
площади или малые. Большинство аномалий объясняется залеганием
под поверхностью Земли горных пород, содержащих железные руды.
Примерами могут служить такие места, как Криворожский бассейн,
Горная Шория. В районе Курской магнитной аномалии индукция
магнитного поля в 5 раз сильнее среднего значения.
Кратковременные изменения магнитного поля Земли, называемые
магнитными бурями, вызывают вспышки на Солнце и сопровождающие
их выбросы потоков заряженных частиц. Особенно сильные магнитные
бури возникают в том случае, когда такой поток охватывает всю Землю,
менее сильные порождаются потоками частиц, проходящих мимо
Земли.
Магнитное поле Земли оказывает влияние на процессы,
происходящие в атмосфере, например, на возникновение Полярных
сияний, которые наблюдаются в высоких широтах на высотах до 1000 км.
Сияние вызывают потоки заряженных частиц, идущих из космоса; в
магнитном поле Земли в условиях разреженного воздуха так светятся
обычно атомы кислорода и молекулы азота
В последние годы в исследовании изменений земного климата большую
роль играют физические методы. С их помощью была, в частности,
установлена связь серьезных климатических изменений, происходивших
на Земле в течение миллионов лет, с изменениями концентрации
радиоактивных изотопов и магнитного поля Земли. На первый
взгляд, эта связь кажется странной. Климат зависит, прежде всего, от
притока лучистой солнечной энергии и от состава газов в земной
атмосфере. Но это - поверхностное мнение. Процессы, происходящие в
недрах Земли, порождают земное магнитное поле; оно изменяется от
эпохи к эпохе. Это поле препятствует проникновению заряженных
частиц и космических лучей в атмосферу. Чем оно сильнее, тем
препятствия значительнее.
В 80-е гг. XX в. ученые разработали методы определения индукции
магнитного поля, которую Земля имела тысячи и миллионы лет назад.
Было установлено, что вулканическая лава, остывая, фиксирует
магнитное поле, которое Земля имела во время извержения. Изучая
образцы лав разных эпох, ученые находят значения остаточных
магнитных полей и по ним определяют дату остывания лавы и
восстанавливают историю магнитного поля Земли.
Магнитное поле Земли (геомагнетизм) - еще один фактор воздействия среды
обитания на человека и живые существа; его относят к геофизическим факторам.
Действие геомагнетизма на здоровье человека может быть благоприятным и
неблагоприятным в зависимости от силы воздействия.
У истоков изучения этого явления стоял наш выдающийся соотечественник биолог А.Л.Чижевский (1897-1964). Это был достойный восхищения исследователь,
мужественный, не жалевший себя, никогда не жаловавшийся на трудности ученый,
преданный науке. 16 лет жизни он провел в заключении - в лагерях ГУЛАГа. В день
освобождения обратился к коменданту с просьбой: оставить его в лагере на месяц
для завершения научной работы. Свою книгу «Физические факторы исторического
процесса» он издал в 1924 г. на собственные деньги, которых хватило лишь на 300
экземпляров. В ней молодой ученый утверждал, что происходящие на
Земле природные «буйства» (землетрясения, извержения вулканов и др.) и
многие социальные события (эпидемии, войны, голодные моры) в значительнойс
тепени зависят от 11-летнего цикла солнечной активности и солнечных бурь,
вызывающих на Земле бури магнитные. В беседах с К.Э.Циолковским он доказывал,
что магнитные бури влияют на состояние нервной системы, которая является их
своеобразным «приемником». И нервы, и головной мозг - очень
чувствительные «приемники» и реагируют с большой быстротой. Нет никого, кто
был бы свободен от воздействия геомагнитного поля. Открытия ученого
опередили науку почти на столетие.
Ученые обратили внимание на то, что в последние миллионы лет магнитное
поле Земли возрастало. В то время, когда на Земле случались
крупные оледенения, оно было наиболее сильным. Первые признаки
оледенения Гренландии и Антарктиды проявились практически вместе с
проявлением магнитного поля Земли: около 3-4 млн. лет назад. С тех пор
индукция магнитного поля Земли возросла в 6-10 раз; особенно высокой она
была примерно 380 тыс. лет назад, тогда и происходил активный процесс
оледенения континентов и океана, шло понижение температуры мирового
океана.
Интересны такие данные: конец последнего оледенения (около 12
тыс. лет назад) совпал с периодом резкого усиления магнитного поля Земли.
Период же очень теплого климата (бывший 608 тыс. лет назад) совпал с
периодом очень слабого магнитного поля Земли (оно было в 2-3 раза слабее
современного, хотя последнее относят к полям относительно слабым).
Эти совпадения не случайны, а свидетельствуют о том, что процессы,
происходящие на Земле, связаны с космическими процессами.
Сейчас считают, что изменения климата нашей планеты, по-видимому,
связаны с изменениями магнитного поля Земли. Дальнейшие исследования
океана, атмосферы и особенно космического пространства
помогут специалистам более полно выявить связь магнитного поля Земли и
климата на ней.
В наше время все знают о неблагоприятных днях (когда сильны
магнитные возмущения), о том, что кровать или диван, на котором спят,
надо ставить изголовьем на север, чтобы магнитные силовые линии
геомагнитного поля шли параллельно телу, тогда мозг и нервная система
отдыхают более продуктивно.
Влияние магнитных бурь на организм человека, и особенно на
больных сердечно-сосудистыми заболеваниями, было выявлено
французскими медиками в 1915—1919 гг. Они установили, что во время
таких бурь больных охватывают продолжительные приступы болей,
длящиеся 2-3 дня.
Исследования показали, что реакция организма человека на
магнитные бури зависит от его возраста, пола и реактивности нервной
системы, состояния здоровья. У людей пожилого возраста в эти дни
учащается пульс и повышается артериальное давление.
Было отмечено также, что мужчины более подвержены
воздействию магнитных бурь, чем женщины. В магнитоактивные дни
инфаркты миокарда случаются на 4,5 % чаще, чем в магнитоспокойные
дни.
Почему организм человека реагирует на магнитные бури?
Известно, что магнитное поле действует на движущиеся
электрические заряды, электрические токи, магниты. В биологических
системах, в том числе в организме человека,
существуют упорядоченные движения электрических зарядов
(электронов и ионов), определяющие все основные процессы
жизнедеятельности клеток. Кроме токов и зарядов, в живом
организме имеются маленькие «магнитики»; это - молекулы различных
веществ, прежде всего молекулы воды. Известно, что магниты
взаимодействуют. Именно поэтому меняющееся магнитное поле
вызывает переориентацию маленьких «магнитиков» в
организме, располагая их иначе, чем прежде. Отклоняясь от обычного
направления, они перестают нормально выполнять свои функции,
отчего начинает страдать весь организм. В организме человека
возникают дополнительно к существующим в нем биотокам
иные электрические токи, что еще больше нарушает его нормальную
жизнедеятельность. Наибольшей чувствительностью обладает нервная
система.
Ученый А.Л.Чижевский считал, что физика может помочь оградить человека
от такого рода вредных влияний природной среды. По его мнению, в
роли спасителя выступает металл. Ученый предлагал помещать больных на
период магнитных бурь в экранированные металлом палаты. В реальных же
условиях люди в периоды магнитных бурь остаются незащищенными. Поэтому
большое значение имеют заблаговременные прогнозы магнитоактивных дней:
люди могут заранее принять лекарства.
За многие годы эволюции организмы человека и животных адаптировались
к существованию магнитного поля Земли и его некоторым колебаниям. Так, в
нем есть электромагнитный «регулятор».
Электромагнитные свойства крови имеют существенное значение для
ее движения; если бы кровь не обладала этими свойствами, то нагрузка на
сердце значительно бы возросла, и оно должно было бы иметь большие
размеры.
Магнитное поле Земли - своеобразный щит, оберегающий нас и
весь органический мир. Не будь у Земли магнитного поля, защищающего ее
от солнечной радиации, наша планета превратилась бы в выжженную пустыню,
а живые существа погибли бы. Исследования ученых продолжаются. Многие
данные о магнитных полях Земли и планет получены с
помощью автоматических межпланетных станций (АМС).
Как вы думаете, существуют ли магнитные поля у других планет
Солнечной системы? Современная наука дает ответы на этот вопрос.
С помощью космических аппаратов было установлено наличие у Марса магнитного поля. Оно обнаружено
магнитометрами советских АМС «Марс-2» и «Марс-3» (1972 г.). Значение его индукции и направление в разных
местах планеты получены с помощью советских АМС «Марс-5» (1974 г.) и «Фобос-2»(1989 г.). Оказалось, что Марс
обладает собственным полем, направление которого подобно земному: Северный магнитный полюс находится в
южном полушарии. Значение индукции магнитного поля на участке экваториальной поверхности Марса слабее,
чем на Земле, и не превышает 1/800 значения индукции магнитного поля на поверхности Земли.
О существовании магнитного поля у Юпитера было известно ранее из радиоастрономических наблюдений, но
лишь полеты американских аппаратов «Пионер-10» (1973 г.) и «Пионер-11» (1974 г.) позволили обнаружить
некоторые особенности магнитосферы этой планеты: магнитная ось Юпитера направлена на север, т.е. для этой
планеты Северный географический полюс совпадает с Северным магнитным, но полюса не лежат на одной прямой;
магнитное поле планеты очень сильное; оно, как и земное, имеет «хвост» (или «шлейф»), протянувшийся очень
далеко: за пределы орбиты следующей планеты - Сатурн. Явления, наблюдаемые на дневной стороне планеты,
похожи на явления в ее магнитном хвосте.
Магнитное поле у Сатурна есть; оно сильнее земного, но слабее, чем у Юпитера. Это выяснилось благодаря
пролету американского космического аппарата «Пионер-11» (1979 г.) вблизи планеты - на расстоянии около 21,4 тыс.
км от нее.
В 1974 г. была открыта магнитосфера Меркурия во время пролета около него американской АМС «Маринер10». Оказалось, что магнитное поле этой планеты вблизи ее поверхности примерно в 100 раз слабее, чем на
поверхности Земли. Этого поля едва достаточно, чтобы повлиять на поток солнечного излучения.
Единственный из пролетевших около планеты Уран (на расстоянии 81,2 тыс. км) космический аппарат
«Вояджер-2» (США, запущен в 1977 г.) выяснил, что эта планета тоже имеет магнитное поле, причем более
сильное, чем у Сатурна.
«Встретившийся» с Нептуном (на расстоянии примерно 5 тыс. км) в 1989 г. американский КА «Вояджер-2»
обнаружил магнитное поле у этой планеты и то, что линия, соединяющая магнитные полюса, отклонена от оси
вращения на 50°.
Единственной, насколько пока известно, планетой, у которой нет собственного магнитного поля,
является Венера.
Почти похожа на Венеру в этом отношении Луна - естественный спутник Земли. Запущенный в 1959 г.
советский космический аппарат «Луна-2» обнаружил, что Луна практически не имеет магнитного поля. На
высоте 55 км над лунной поверхностью его индукция очень мала. Но некоторые образцы лунного грунта имеют
слабую остаточную намагниченность. Ученые считают, что она могла возникнуть либо под влиянием магнитного
поля Солнца или Земли, либо того поля, которое было у Луны ранее.
В книге «Пятнадцатилетний капитан» Жюля Верна есть такие строки:
«... По палубе скользнула какая-то тень. Это был
Негоро. Подкравшись к компасу, судовой кок подложил под нактоуз
(деревянный шкаф, на верхнем основании которого установлен
компас) какой-то тяжелый предмет, который он держал в руке.
Несколько секунд он смотрел ..., а затем бесшумно исчез.
Если бы Дик Сэнд, сменивший поутру Тома, заметил предмет,
положенный Негоро под нактоуз, он поспешил бы убрать его.
Это был железный брусок ».
Кто читал роман Жюля Верна, тот помнит, что корабль попал
вместо Америки в Африку.
Как вы думаете: могло ли случиться такое под влиянием
железного бруска или это фантазия автора?
(Ответ: Да, могло. Железо намагничивается в магнитном поле Земли и
стрелка компаса с ним взаимодействует; показания ее искажаются.)
2.Куда указывает стрелка исправного компаса?
(Синее острие обращено к Южному магнитному полюсу и
находящемуся неподалеку Северному географическому.)
3.Куда направлено острие стрелки компаса вблизи
Северного географического полюса? (На Южный
магнитный полюс.)
3.Стальные пластины и рельсы, лежащие на складе, с течением
времени оказываются намагниченными. Почему? (Они находятся под
влиянием магнитного поля Земли.)
Контрольные вопросы:
Как в пространстве создаётся электрическое поле?
Чем в пространстве порождается магнитное поле?
Как его можно изобразить графически?
Перечислите основные свойства силовых линий?
Какое поле называется однородным, какое
неоднородным?
Сформулируйте правило правой руки, правило
левой руки.
Как рассчитать модуль вектора магнитной
индукции?
Зависит ли он от силы тока, длины проводника,
силы, действующей на проводник ?
Какое направление имеет вектор магнитной
индукции?
Электрическое поле
Магнитное поле
Материально. Существует
независимо от нашего
сознания.
Материально. Существует
независимо от нашего
сознания.
Создается неподвижными Создается электрическим
электрическими зарядами. током или движущимися
зарядами, магнитами.
Обнаруживается по
Обнаруживается по
действию на электрический действию на электрический
заряд.
ток, постоянные магниты.
Гравитационное
Электрическое
Магнитное
Практические задания
1. Поэкпериментируйте с магнитом и определите
расположение его силовых линий.
Вместо железных опилок можно использовать мелкие
булавки, кусочки железной проволки.
2. Определите направление силовых линий магнита с
помощью компаса, зарисуйте их вид.
3. Убедитесь, что железные предметы могут
экранировать магнитное поле в отличие от медных или
алюминиевых.
4. Опустите в тарелку с водой маленькую дощечку с
лежащим на ней намагниченным предметом. Опишите
ее поведение.
Магниты
№1. Если взять долларовую купюру за угол и поднести
к достаточно сильному магниту (например,
подковообразному), создающему неоднородное поле,
бумажка отклоняется к одному из полюсов. Почему?
№2. Из множества забавных вечных двигателей, когдалибо придуманных людьми, одним из простейших
является двигатель, предложенный епископом
Честерским в 70-х гг. Магнит, укрепленный на стойке,
тянет вверх шарик по наклонной плоскости, пока тот
не поднимется до отверстия вверху. Провалившись в
отверстие, шарик скатывается вниз по желобу и снова
под действием магнита начинается двигаться вверх.
Почему же этот двигатель не работает?
К вертушке, сделанной из железных спиц, поднесен
магнит. Рядом под вертушкой поставлена горелка.
Что будет происходить?
Физическая пауза.
Сообщение о магнитной сковороде.
15 октября 1935 г. в Ленинграде открылся Дом занимательной
науки. В конце 1939 г. в его четырёх отделах насчитывалось более
350 крупных экспонатов. Особое впечатление производила
“волшебная” сковородка, представленная дому директором
Института токов высокой частоты профессором
В.П.Вологдиным. Это была обыкновенная железная сковородка,
которая парила над вроде бы обыкновенной плиткой. (Парила,
конечно, под действием сильного электромагнита.) Экскурсовод
осторожно трогал её рукой, показывая, что она холодная, затем
клал на неё кусочек масла, разбивал два яйца. Через несколько
секунд на сковородке, разогретой токами высокой частоты (их
генератором была плитка), шипела и пузырилась отменная
глазунья.
Укажите направление вектора
индукции магнитного поля в точке А
между полюсами постоянного магнита.
Определите направление вектора
индукции магнитного поля в центре
кругового проводника с током.
Определите направление
вектора индукции магнитного
поля, создаваемого током I в
точке К.
Магнитное поле создается двумя
одинаковыми по величине и
направлению токами. Чему равен
вектор магнитной индукции в точке
А, расположенной посередине
между ними? Ответ: в точке А.
Как взаимодействуют воздушные провода,
питающие двигатель троллейбуса?
Ответ: отталкиваясь.
Несколько лет назад группа искателей
приключений, плывшая на лодке вблизи
Багамских островов, опустила в воду сильный
магнит. Внезапно лодка резко затормозила.
Аквалангисты, исследовавшие дно в месте
остановки, обнаружили, что магнит притянулся
к якорю испанского судна, потопленного
пиратами в 17 веке. При обследовании корабля
аквалангисты обнаружили сундук с золотом и
столовым серебром, предназначенным для
богатых домов Нового Света.
Взаимодействие параллельных токов.
№1. Два одинаковых металлических обруча распложены так, что их
центры совпадают, а плоскости взаимно перпендикулярны. По
обручам текут одинаковые токи. Найдите направление вектора
индукции магнитного поля в центре такой системы.
Ответ: 45 градусов.
№2. Искровой заряд, как правило, имеет форму тонкого шнура
(особенно при большой силе тока). Какие же силы удерживают его
расширения?
Ответ: Силы магнитного притяжения между отдельными узкими
параллельными шнурами тока.
№3. Мягкая спиральная пружина свободно висит. Её нижний конец
погружен в чашечку со ртутью. Пружина и чашечка подключены к
источнику постоянного тока, как показано на рисунке. Что будет
происходить с пружиной после замыкания цепи ключом?
Силы, действующие на проводники с током в
магнитном поле.
Определить направление силы Ампера,
действующей на проводник с током I, помещенный
в магнитное поле с индукцией В.
Какое из указанных на рисунке направлений
совпадает с направлением силы, действующей на
проводник с током, расположенный между
полюсами постоянного магнита?
Какое из указанных на рисунке направлений
совпадает с направлением силы, действующей на
проводник с током, расположенный между
полюсами постоянного магнита?
В горизонтальной плоскости лежит гибкий
виток. Однородное магнитное поле
направлено вертикально, сверху вниз. Как
будут направлены силы, действующие на
элементы витка, если по нему пустить ток, в
направлении, указанном стрелкой? Какую
форму примет виток?
Ответ: расширенную сим. форму круга.
Над соленоидом на пружине подвешен магнит. Что
произойдёт с магнитом, если по соленоиду пропустить
ток?
Вариант I
1. Источник магнитного поля Земли …
2. Южный магнитный полюс Земли находится вблизи ...
географического полюса.
3. Области на земном шаре, где направление магнитной стрелки
всегда образует большой угол с направлением магнитных силовых
линий Земли, называют ...
4.Магнитная аномалия объясняется ...
Вариант II
1. Магнитная стрелка, свободно вращающаяся вокруг
вертикальной оси, всегда устанавливается в данном месте Земли в
определенном направлении потому, что ...
2. Северный магнитный полюс Земли находится у ...
географического полюса.
3. Кратковременный «всплеск» изменения магнитного поля Земли
называют ...
4. Причина магнитной бури ...
Ответы на тест:
Вариант I.
1 - Круговые токи в ядре Земли; радиационные пояса.
2 - Северного географического полюса.
3 - Магнитной аномалией.
4 - Залежами железной руды.
Вариант II.
1 - У Земли существует магнитное поле.
2 - Южного географического полюса.
3 - Магнитной бурей.
4 - Солнечная активность, выброс Солнцем
заряженных частиц.
Вопросы и задачи
1.Может ли стальной стержень иметь на обоих концах одинаковые
магнитные полюса? Может ли постоянный магнит иметь четное число
магнитных полюсов? А нечетное число?
2.Два одинаковых прямолинейных магнита соединили одни раз так, как
показано на рисунке а), другой раз — как показано на рисунке б).
Изобразите линии индукции магнитного поля в каждом случае.
3.Будет ли действовать магнит на магнитную стрелку, если между ними
поместить руку? А если алюминиевый лист?
4.На лист бумаги равномерно насыпают металлические опилки. Этот
лист помещают в магнитное поле. Если слегка постукивать по листу, то
опилки расположатся в цепочки по направлению магнитных линий.
Для чего необходимо постукивать по листу? Почему опилки
выстраиваются в цепочки?
6.Полосовой магнит распилили на несколько кусков одинаковой
длины. Какой из получившихся кусков окажется намагниченным
сильнее: который находился ближе к концам или ближе к середине
магнита?
7.Полосовой магнит разделили на две равные части и получили два
магнита. Будут ли эти магниты оказывать такое же действие, как и
целый магнит?
8.Зачем при хранении дугообразного магнита его концы соединяют
железным бруском (якорем)?
Сильный дугообразный магнит способен удерживать стальной шарик.
9.Почему шарик не удерживается на прежнем месте, если магнит
замкнуть якорем?
10.Сильный магнит может удерживать на весу гирлянду из нескольких
железных цилиндров. Что будет происходить, если снизу приближать к
гирлянде такой же магнит, обращенный к верхнему одноименным
полюсом? А если противоположным?
11.Три совершенно одинаковые магнитные стрелки расположены в
вершинах равностороннего треугольника, сторона которого много
больше длины стрелки. Стрелки могут вращаться вокруг осей,
перпендикулярных плоскости треугольника. Каково положение
равновесия стрелок, если всеми влияниями, а также магнитным полем
Земли можно пренебречь?
12.Почему ударами молотка можно размагнитить стальной магнит, а
легким постукиванием по стальному стержню можно, наоборот,
способствовать его намагничиванию?
13.Отчего обыкновенные магнитные компасы вблизи полюсов Земли
работают очень плохо?
14.Уравновешенные весы со стальным коромыслом располагаются вдоль
земного меридиана. Сохранится ли равновесие, если коромысло
намагнитить вдоль всей его длины?
15.Можно ли на Луне ориентироваться с помощью
магнитного компаса?
16.Многие вещества сохраняют свои магнитные
свойства и после испарения. А почему атомы железа
в парообразном состоянии теряют ферромагнитные
свойства?
17.Намагниченная стальная пластинка, опущенная в
сосуд с соляной кислотой, растворилась. Куда
девалась магнитная энергия пластинки?
Ответы на вопросы
Вопросы и задачи
Да; да; нет.
См. рис.8.
3.Будет в обоих случаях.
4.Постукивать необходимо, чтобы заставить частицы двигаться, так как
магнитные силы не могут преодолеть сил трения покоя. За счет
намагничивания каждой частицы в продольном направлении поле
около ее концов увеличивается, что создает условия для соединения
частиц цепочкой.
5.По действию конца одного стержня на середину другого -один из
стержней можно подвесить к динамометру или разместить на поплавке.
6.Все куски будут намагничены одинаково.
7.Нет, так как поле каждого магнита будет слабее.
8.Для того чтобы предохранить магнит от размагничивания.
9.Магнитное поле в основном будет замкнуто якорем, поэтому магнитное
притяжение ослабевает, и шарик падает.
10.В первом случае по мере приближения нижнего магнита цилиндры
будут один за другим отрываться от гирлянды и притягиваться к
нижнему магниту. Во втором случае «прочность» гирлянды будет
возрастать по мере приближения нижнего магнита. Когда второй магнит
вплотную подойдет к нижнему цилиндру, он притянется к гирлянде и
останется висеть на ней.
11.Стрелки расположатся параллельно противоположным сторонам
треугольника - это положение устойчивого равновесия. Также стрелки
могут расположиться перпендикулярно противоположным сторонам,
однако это положение равновесия неустойчиво.
12.Удары по магниту нарушают правильное расположение доменов в
веществе, и постоянный магнит из любого материала размагнитится.
Напротив, постукивание по стальному стержню, расположенному
параллельно линиям магнитного поля, даже такого слабого, как земное,
способствует выстраиванию доменов вдоль поля, и стержень таким
способом можно намагнитить.
13.Вблизи полюсов мала горизонтальная составляющая
земного магнитного поля, и поэтому мал вращающий
момент, действующий на стрелку компаса.
14.Вообще говоря, нет. В каждой точке земного шара
имеется некоторое магнитное наклонение, т.е.
направление магнитного поля не горизонтальное.
15.Нет. На Луне отсутствует магнитное поле.
16.Ферромагнетизм связан со свойствами довольно
протяженных структур - доменов, которые могут
существовать только в твердых телах.
17.Перешла во внутреннюю энергию раствора.
Это интересно
Ботаники установили восприимчивость растений к магнитным полям.
Сильное магнитное поле влияет на рост растений. Реакция клеток на
геомагнитное поле непрерывно меняется, причём растения реагируют
не только на изменение величины поля, но и на его направление.
Такая восприимчивость живых организмов к изменению магнитных
полей Земли связана, видимо, с физико-химическими особенностями
протоплазмы живых клеток.
С магнитным полем Земли связано ещё одно интересное явление, так
называемый магнитотропизм (греч.«тропос» - поворот, направление).
Явление магнитотропизма состоит в том, что растения изгибаются в
направлении силовых линий магнитного поля. Открыл это явление
учёный А. В. Крылов. Своими опытами он доказал, что корни
различных растений всегда изгибаются в сторону магнитного полюса,
будь то магнитный полюс Земли или полюс искусственного магнита.
Известно, что биосфера пронизана излучениями
земного и космического происхождения,
распределёнными по всему известному
электромагнитному спектру – от диапазона гамма
излучений до инфранизкочастотных излучений
геомагнитного и географического полей.
В 60х-70х годах прошлого века в лабораториях всего
мира были выявлены биологические эффекты слабых
электромагнитных полей (ЭМП), в частности, было
продемонстрировано влияние магнитных полей на
процессы роста и развития растений. Однако,
несмотря на то, что публикуемые данные по влиянию
ГМП и омагниченной воды на растения были весьма
убедительны, широкого применения в сельском
хозяйстве они не получили.
Возникает вопрос - почему?
Магнитное поле тормозит рост живого организма.
Трёхнедельные мышата, помещённые в магнитное
поле, развивались медленнее, чем обычно, при этом
на самцов поле действовало сильнее, чем на самок.
Исследования выявляют и такой факт: мыши,
выдержанные в течение недели в магнитном поле,
выглядят в своей «глубокой старости» молодыми.
Магнитное поле способно не только тормозить
развитие живого, в некоторых случаях оно оказывает
обратное действие. Например, магнитное поле
улучшает свёртываемость крови, повышает
активность животных, птиц, рыб – они становятся
более энергичными, больше двигаются, активнее
ищут пищу.
Влияние магнитного поля Земли на живые организмы
Поскольку наша планета Земля представляет собой огромный магнит, то и всё,
что на ней рождается, развивается в постоянном магнитном поле,
приспосабливаясь к определённым циклическим изменениям. Накоплено
достаточно фактов, говорящих о том, что постоянное магнитное поле нашей
планеты, его ритмика оказывает разностороннее влияние на жизнь животного и
растительного мира.
Магнитное поле Земли служит многим живым организмам для ориентации в
пространстве. Например, для перелётных птиц. Два раза в год- каждую осень и
каждую весну – стаи птиц, пролетая тысячи километров, не сбиваются с пути.
Недавно ученые узнали, что у птиц в области глаз располагается маленький
магнитный «компас» — крохотное тканевое поле, в котором расположены
кристаллы магнетита, обладающие способностью намагничиваться в магнитном
поле.
Микроопыт
Возьмите большую магнитную стрелку на подставке
и поднесите ее сначала к нижнему, а затем к
верхнему концу школьного лабораторного штатива
(варианты: к железному ведру, к железной ручке
двери). Одинаково ли будет вести себя стрелка у
разных концов штатива? Почему?
Микроопыт
Все железные предметы находятся в магнитном поле
Земли. Под действием этого поля они
намагничиваются, причем нижняя часть предмета
обнаруживает северный магнитный полюс, а верхняя южный (разумеется, в северном полушарии), что и
«выдает» магнитная стрелка.
..в своем фундаментальном туре «О магните.» Гильберт впервые
высказал утверждение о том, что Земля — большой магнит.
...подковообразную форму придал магнитам Даниил Бернулли;
связь ударов молний с перемагничиванием судовых компасов, а
также влияние магнитных бурь на полярные сияния установил
Доминик Араго; научную программу по изучению магнитных
явлений, которой фактически следовали ученые XIX века,
разработал, но, увы, не опубликовал Генри Кавендиш. ...пытаясь
найти взаимосвязь между различными областями физики,
Фарадей обнаружил вращение плоскости колебаний линейно
поляризованного света, распространяющегося в веществе вдоль
постоянного магнитного поля. Магнитооптический эффект
Фарадея, реализуемый сегодня в тонких пленках, оказался
незаменим при изучении свойств магнитных доменов, при
проверке подлинности видео- и аудиозаписей, а также при
расшифровке «черных ящиков».
...гипотеза о существовании в ферромагнетиках областей
самопроизвольной намагниченности — доменов — была
выдвинута французским физиком Пьером Вейссом в 1907 году и
получила подтверждение 12 лет спустя в эффектном опыте.
Перемагничивание доменов микронных размеров с помощью
изобретенного к тому времени электронного усилителя сигналов
удалось преобразовать в щелчки, слышимые по всей
лаборатории. А уже в 1932 году магнитные домены наблюдались
непосредственно в микроскоп.
...хотя полюса магнитов неразделимы, гипотеза о существовании
магнитных монополей не противоречит теории, очень многие их
свойства исследованы «на бумаге», а поиски монополей не
прекращаются как в космосе, так и в земных экспериментах.
..Нобелевская премия по физике 2007 года была присуждена за
разработку технологии, значительно увеличившей плотность
хранения информации на жестких дисках. В ее основе — открытие
гигантского магнитосопротивления в так называемых «сэндвичах»,
состоящих из двух слоев ферромагнитного материала, разделенных
тончайшей прослойкой немагнитного материала. Этот эффект стал
первым практическим применением нанотехнологии в современной
электронной промышленности.
...в последние годы физикам удалось создать «суперлинзы»,
собирающие световые лучи в гораздо более узкий пучок, чем это
разрешается законами оптической дифракции, что позволило
различать точки, расположенные всего в нескольких десятках
нанометров друг от друга. Метаматериалы, применяемые при
изготовлении «суперлинз», имеют отрицательный показатель
преломления, т.е. представляют собой «левые» оптические среды, в
которых диэлектрическая постоянная и магнитная проницаемость
отрицательны.
Литература:
Уокер Дж. “Физический фейерверк.”
Тульчинский М.Е. “Качественные задачи по
физике.”
Мишкевич Г.И. “Доктор занимательных
наук”
Карцев В. “Приключения великих
уравнений”
“Первое сентября” физика №4 ,1996 год.
...наша хваленая современная физика — сплошное
надувательство: начали мы с магнитного железняка и янтаря,
а закончили тем, что не понимаем достаточно хорошо ни того,
ни другого. Зато в процессе изучения мы узнали огромное
количество удивительных и очень полезных для практики
вещей!
Ричард Фейнман
Австралийское
северное сияние,
заснятое
спутником
НАСА Имэйдж.
(Снимок НАСА)
Спасибо за прочтение, удачи
в выборе!
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа