Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток правило левой руки. Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. К занятию прикреплен файл «Это интересно!». Вы можете скачать файл в любое удобное для вас время

Мы знаем, что магниты действуют на проводники, притягивая или отталкивая их. Если магнит поднести к гвоздю, то гвоздь притянется к магниту. В случае, когда мы имеем не просто проводник, а проводник с током, то на него стороннее магнитное поле тоже будет действовать , заставляя двигаться.

Эксперименты по обнаружению магнитного поля

Это установили в результате неоднократных экспериментов, подвешивая способную свободно двигаться рамку с током в поле постоянного магнита . При пропускании тока через контур, то есть через рамку, она отклонялась от своего первоначального положения.

При отключении тока или удалении магнита рамка возвращалась в свое начальное положение. То есть магнит обусловливал перемещение в пространстве проводника с током. Такой эффект может быть использован для обнаружения магнитного поля по его действию на электрический ток.

При проведении экспериментов в контуре с током меняли направление тока, а также по-разному устанавливали магнит возле рамки. При этом рамка отклонялась по-разному. Установили, что направление ее отклонения , а, следовательно, и направление действия магнитного поля на проводник с током, связано с направлением тока в контуре и направлением магнитных линий.

«Правило левой руки»

Для нахождения направления этого действия можно применять «правило левой руки». Правило левой руки в физике выглядит следующим образом:

Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по току, то отставленный на 90˚ большой палец покажет направление действующей на проводник силы.

При этом надо помнить, что направление электрического тока это направление движения положительных зарядов, а не электронов. Ток всегда направлен от положительного полюса источника к отрицательному. В растворах электролитов при пропускании тока за его направление принимается движение положительных ионов.

Соответственно, из данного правила можно найти не только направление действия силы магнитного поля на проводник с током, но и направление тока, если известны направление линий магнитного поля и направление его действия на контур, а также можно определить, куда направлены линии магнитного поля, если известно, куда течет ток, и куда движется контур с током. То есть правило левой руки одинаково справедливо и применимо для всех его участников.

Следует отметить еще то, что для возникновения действующей на проводник с током силы, линии магнитного поля не должны быть параллельны или совпадать с направлением тока в цепи. Максимальное воздействие магнитное поле окажет, если его линии будут перпендикулярны направлению тока.

«Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки »

Цели урока:

Образовательные:

Изучить, как обнаруживается магнитное поле по его действию на электрический ток, изучить правило левой руки, повторить ранее пройденные определения электрического поля, магнитного поля, условия их возникновения, свойства; закрепить правила правой и левой руки с помощью упражнений;

закрепить знания по предыдущим темам;

научить применять знания, полученные на уроке;

показать связь с жизнью;

расширить межпредметные связи.

Воспитательные:

формировать интерес к предмету, к учебе, творческое отношение, воспитывать добросовестное отношение к учебе, прививать навыки, как самостоятельной работы, так и работы в коллективе, воспитывать интерес к предмету.

Развивающие:

развивать физическое мышление учащихся, их творческие способности, умение самостоятельно формулировать выводы,

развивать речевые навыки;

формировать умения выделять главное, делать выводы, выполнять необходимые задания; развивать логическое мышление и внимание, умение анализировать, делать выводы.

I.1 Проверка домашнего задания, знаний и умений

Тестовая работа. Ответы записываем в карточку.

1.Магнитное поле порождается ___________ электрическим током .

2. Магнитное поле создается ______________ Д вижущимися заряженными частицами.

3. За направление магнитной линии в какой-либо ее точке условно принимают направление, которое указывает _________ северный полюс магнитной стрелки, помещенной в эту точку.

4.Магнитные линии выходят из _________ с еверного полюса магнита и входят в южный ________.

Поменялись листочками и проверили друг друга

1.Укажите направление токов в проводниках, используя правило буравчика

2. Укажите направление линий магнитного поля вокруг проводника с током, используя правило буравчика

3.Через катушку, внутри которой находится стальной стержень, пропускают ток указанного направления. Определите полюсы у полученного электромагнита, полюсы магнитной стрелки.

4.Как взаимодействуют между собой 2 катушки с током?

2. Введение в изучение нового материала.

что представляет собой магнитное поле?

это «особое состояние пространства».

Около каких тел можно обнаружить магнитное поле? (около постоянного магнита, около проводника с током.)

С помощью чего можно обнаружить магнитное поле, например, Земли?

(с помощью магнитной стрелки).

Как можно обнаружить магнитное поле? Оно не действует на наши органы чувств – не имеет запаха, цвета, вкуса. Мы не можем, правда, с уверенностью утверждать, что в животном мире нет существ, чувствующих магнитное поле. В США и Канаде для отгона осьминог с места скопления мальков на реках, впадающих в Великие озера, установлены электромагнитные барьеры. Ученые объясняют способность рыб ориентироваться в просторах океана их реакцией на магнитные поля…

Сегодня на уроке мы изучим, как обнаружить магнитное поле по его действию на электрический ток и изучим правило левой руки.

Объяснение нового материала

На всякий проводник с током, помещенный в магнитное поле и не совпадающий с его магнитными линиями, это поле действует с некоторой силой, наличие такой силы можно посмотреть с помощью такого опыта: проводник подвешен на гибких проводах, который через ключ присоединен к аккумуляторам. Проводник помещен между полюсами подковообразного магнита, т. е. находится в магнитном поле. При замыкании ключа в цепи возникает электрический ток, и проводник приходит в движение. Если убрать магнит, то при замыкании цепи проводник с током двигаться не будет. (Демонстрация1)

Вывод: 1.Значит, со стороны магнитного поля на проводник с током действует некоторая сила, отклоняющая его от первоначального положения.

Выясним, от чего зависит направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле.

(Демонстрация2) Вывод: 2. Опыт показывает, что при изменении направления тока изменяется и направление движения проводника, а значит, и направление действующей на него силы.

(Демонстрация3) изменим направление линий магнитного поля.
Вывод: 3. Направление силы изменится и в том случае, если, не меняя направления тока, поменять местами полюсы магнита

Следовательно, направление тока в проводнике, направление линий магнитного поля и направление силы, действующей на проводник, связаны между собой.

Направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, можно определить, пользуясь правилом левой руки. В наиболее простом случае, когда проводник расположен в плоскости, перпендикулярной линиям магнитного поля, это правило заключается в следующем: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по току, то отставленный на 90° большой палец покажет направление действующей на проводник силы.

за направление тока во внешней части электрической цепи (т.е. вне источника тока) принимается направление от положительного полюса источника тока к отрицательному.

Пользуясь правилом левой руки, можно определить не только направление силы, действующей в магнитном поле на проводник с током. По этому правилу мы можем определить направление тока (если знаем, как направлены линии магнитного поля и действующая на проводник сила), направление магнитных линий (если известны направления тока и силы), знак.
Сила действия магнитного поля на проводник с током равна нулю, если направление тока в проводнике совпадает с линиями магнитного поля или параллельны им.

Пользуясь правилом левой руки это следует помнить.
Другими словами, четыре пальца левой руки должны быть направлены против движения электронов в электрической цепи. В таких проводящих средах, как растворы электролитов, где электрический ток создается движением зарядов обоих знаков, направление тока, а значит, и направление четырех пальцев левой руки совпадает с направлением движения положительно заряженных частиц.
С помощью правила левой руки можно определить направление силы, с которой магнитное поле действует на отдельно взятую движущуюся в нем частицу, как положительно, так и отрицательно заряженную. Для наиболее простого случая, когда частица движется в плоскости, перпендикулярной магнитным линиям, это правило формулируется следующим образом: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по движению положительно заряженной частицы (или против движения отрицательно заряженной), то отставленный на 90° большой палец покажет направление действующей на частицу силы.

Пользуясь правилом левой руки, можно определить не только направление силы, действующей в магнитном поле на проводник с током или движущуюся заряженную частицу. По этому правилу мы можем определить направление тока (если знаем, как направлены линии магнитного поля и действующая на проводник сила), направление магнитных линий (если известны направления тока и силы), знак заряда движущейся частицы (по направлению магнитных линий, силы и скорости движения частицы).
Сила действия магнитного поля на проводник с током или движущуюся заряженную частицу равна нулю, если направление тока в проводнике или скорость частицы совпадают с линиями магнитного поля или параллельны им. С помощью правила левой руки можно определить направление силы, с которой магнитное поле действует на отдельно взятую движущуюся в нем частицу, как положительно, так и отрицательно заряженную(см.рис.3а,б,в).

ПРИМЕНЕНИЕ:

А знаете ли вы , что…

Сильное магнитное поле влияет на рост кристаллов: например, монокристаллы меди, сформировавшиеся в сильных магнитных полях, обладают более совершенной кристаллической решеткой.

Сильное магнитное поле используется и для лечения такого распространенного и опасного заболевания, как нарушение ритма сердечных сокращений (аритмия). Сердце – орган, непрерывно совершающий ритмичные сокращения, период которых определяется слабыми электрическими сигналами, посылаемыми головным мозгом. При заболеваниях сердца ритм сокращений нарушается. В особо тяжелых случаях используют дефибрилляторы – приборы, генерирующие импульсы высокого напряжения, причем электроды накладываются непосредственно на область сердца, в результате чего нередко получается ожог. При использовании пульсирующего магнитного поля, вызывающего индукционные токи в нервных клетках, эта опасность исключается.

Магнитный страж прилавка

Чтобы как-то защититься от краж, владельцы магазинов прикрепляют к товару особые бирки, которые отрываются на контрольном пункте после того, как уплачены деньги. Бирки – крошечные антенны – при попытке вынести покупку из магазина без оплаты включают на выходе сигнал тревоги за счет резонансного усиления радиосигнала, поступающего от небольших радиопередатчиков, установленных на выходе. Однако этот способ оказался не совсем надежен: вор может, заэкранировав бирку кусочком фольги или собственным телом, обмануть сигнальное устройство.
Чтобы этого не случалось, фирма «Чекмейт системс» разработала новую систему. Контрольная бирка изготавливается теперь из магнитного материала, а на выходе магазина стоят высокочувствительные магнитометры.
Система отрегулирована так, что она не реагирует на металлические предметы малого размера: ключи, часы, пряжки и ювелирные изделия, но отчаянно трезвонит, когда замечает контрольную бирку

ЛЕЧЕНИЕ МАГНИТАМИ

Явление магнетизма известно людям очень давно.
Древние приписывали магниту много чудесных свойств. Считалось, что истолченный в порошок "магнитный камень", излечивает от водянки и безумия, останавливает любое кровотечение, рассасывает раковые опухоли и даже дает бессмертие. Хотя одни лекари считали,что магнит - сильный яд, другие предлагали использовать его как противоядие..
Царица Египта Клеопатра носила магнитный амулет, чтобы сохранить молодость и красоту.Об использовании постоянных магнитов в лечебных целях встречаются упоминания в трудах Гиппократа, Парацельса, ученых древнего Китая.
В XVII веке способ прикладывания к "болезненному месту" магнитного железняка стал распространенным и даже упоминался в книгах-лечебниках.
Магнитную терапию применял и знаменитый врач 18 века Франц Антуан Месмер для лечения боли, подагры, нервных расстройств и колик. Великий Моцарт был настолько впечатлен лечебным успехом Месмера, что включил описание целебного действия магнитов в свою оперу "Cosi fan tutti".Месмер лечил больных магнитами, которыми водил над телом пациента. Он делал специальные сосуды, которые наполнял химическими веществами, чтобы производить электрический заряд. На этих сосудах были металлические ручки. Люди вставали рядом с ними и держались за ручки, чтобы получить магнитную силу.

Использование в технике:

Электродвигатели;

Электроизмерительные приборы;

Громкоговорители, динамики.

Закрепление материала. Решение задач

Итоги

Сегодня на уроке мы изучили, как обнаружить магнитное поле по его действию на электрический ток. Рассмотрели правило левой руки для определения направления силы

V. Домашнее задание: § 46, упр. 36 (2, 3, 4, 5)………составьте свои задачи

Рис. 3. Правило левой руки для заряженных частиц.

В довершение, следует отметить, что сила действия магнитного поля на проводник с током или движущуюся заряженную частицу равна нулю, если направление тока в проводнике или скорость движения частицы совпадают с линией магнитной индукции или параллельны ей.

За счет силы тока возникает сила Ампера, поворачивающая рамку, однако за счет этого возникает сила упругости пружины, уравновешивающая силу Ампера. Благодаря этому поворот стрелки пропорционален силе тока.

Благодаря сегодняшнему видеоуроку мы узнаем, как происходит обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Запомним правило левой руки. С помощью опыта мы узнаем, как происходит обнаружение магнитного поля по его воздействию на другой электрический ток. Изучим, в чём состоит правило левой руки.

На этом уроке мы обсудим вопрос, связанный с обнаружением магнитного поля по его действию на электрический ток, и познакомимся с правилом левой руки.

Обратимся к опыту. Первый подобный эксперимент по исследованию взаимодействия токов был проведен французским ученым Ампером в 1820 году. Эксперимент заключался в следующем: по параллельным проводникам пропускали электрический ток в одном направлении, затем в разных направлениях наблюдали взаимодействие этих проводников.

Рис. 1. Опыт Ампера. Сонаправленные проводники с током притягиваются, противонаправленные отталкиваются

Если взять два параллельных проводника, по которым проходит электрический ток в одном направлении, то в этом случае проводники будут друг к другу притягиваться. Когда в тех же самых проводниках электрический ток проходит в разных направлениях, проводники отталкиваются. Таким образом, мы наблюдаем силовое действие магнитного поля на электрический ток. Итак, можно сказать следующее: магнитное поле создается электрическим током и обнаруживается по его действию на другой электрический ток (сила Ампера).

Когда было проведено большое количество аналогичных экспериментов, то было получено правило, которое связывает между собой направление магнитных линий, направление электрического тока и силовое действие магнитного поля. Это правило получило название правило левой руки . Определение: левую руку нужно расположить таким образом, чтобы магнитные линии входили в ладонь, четыре вытянутых пальца указывали направление электрического тока - тогда отогнутый большой палец укажет направление действия магнитного поля.

Рис. 2. Правило левой руки

Обратите внимание: мы не можем говорить о том, что, куда направлена магнитная линия, туда и действует магнитное поле. Здесь взаимосвязь между величинами несколько сложнее, поэтому мы пользуемся правилом левой руки .

Вспомним, что электрический ток - это направленное движение электрических зарядов. Значит, магнитное поле действует на движущийся заряд. И мы можем воспользоваться в данном случае так же правилом левой руки для определения направления этого действия.

Обратите внимание на рисунок, на котором приведены различные случаи использования правила левой руки, и проанализируйте каждый случай самостоятельно.

Рис. 3. Различные случаи применения правила левой руки

Напоследок, еще один важный факт. Если электрический ток или скорость заряженной частицы направлены вдоль линий магнитного поля, то никакого действия магнитного поля на эти объекты не будет.

Список дополнительной литературы:

Асламазов Л.Г. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях // Квант. — 1984. — № 4. — С. 24-25. Мякишев Г.Я. Как работает электродвигатель? // Квант. — 1987. — № 5. — С. 39-41. Элементарный учебник физики. Под ред. Г.С. Ландсберга. Т. 2. - М., 1974. Яворский Б.М., Пинский А.А. Основы физики. Т.2. - М.: Физматлит, 2003.

Благодаря сегодняшнему видеоуроку мы узнаем, как происходит обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Запомним правило левой руки. С помощью опыта мы узнаем, как происходит обнаружение магнитного поля по его воздействию на другой электрический ток. Изучим, в чём состоит правило левой руки.

На этом уроке мы обсудим вопрос, связанный с обнаружением магнитного поля по его действию на электрический ток, и познакомимся с правилом левой руки.

Обратимся к опыту. Первый подобный эксперимент по исследованию взаимодействия токов был проведен французским ученым Ампером в 1820 году. Эксперимент заключался в следующем: по параллельным проводникам пропускали электрический ток в одном направлении, затем в разных направлениях наблюдали взаимодействие этих проводников.

Рис. 1. Опыт Ампера. Сонаправленные проводники с током притягиваются, противонаправленные отталкиваются

Если взять два параллельных проводника, по которым проходит электрический ток в одном направлении, то в этом случае проводники будут друг к другу притягиваться. Когда в тех же самых проводниках электрический ток проходит в разных направлениях, проводники отталкиваются. Таким образом, мы наблюдаем силовое действие магнитного поля на электрический ток. Итак, можно сказать следующее: магнитное поле создается электрическим током и обнаруживается по его действию на другой электрический ток (сила Ампера).

Когда было проведено большое количество аналогичных экспериментов, то было получено правило, которое связывает между собой направление магнитных линий, направление электрического тока и силовое действие магнитного поля. Это правило получило название правило левой руки . Определение: левую руку нужно расположить таким образом, чтобы магнитные линии входили в ладонь, четыре вытянутых пальца указывали направление электрического тока - тогда отогнутый большой палец укажет направление действия магнитного поля.

Рис. 2. Правило левой руки

Обратите внимание: мы не можем говорить о том, что, куда направлена магнитная линия, туда и действует магнитное поле. Здесь взаимосвязь между величинами несколько сложнее, поэтому мы пользуемся правилом левой руки .

Вспомним, что электрический ток - это направленное движение электрических зарядов. Значит, магнитное поле действует на движущийся заряд. И мы можем воспользоваться в данном случае так же правилом левой руки для определения направления этого действия.

Обратите внимание на рисунок, на котором приведены различные случаи использования правила левой руки, и проанализируйте каждый случай самостоятельно.

Рис. 3. Различные случаи применения правила левой руки

Напоследок, еще один важный факт. Если электрический ток или скорость заряженной частицы направлены вдоль линий магнитного поля, то никакого действия магнитного поля на эти объекты не будет.

Список дополнительной литературы:

Асламазов Л.Г. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях // Квант. — 1984. — № 4. — С. 24-25. Мякишев Г.Я. Как работает электродвигатель? // Квант. — 1987. — № 5. — С. 39-41. Элементарный учебник физики. Под ред. Г.С. Ландсберга. Т. 2. - М., 1974. Яворский Б.М., Пинский А.А. Основы физики. Т.2. - М.: Физматлит, 2003.

Вспомним, как можно обнаружить магнитное поле, ведь оно невидимо и наши органы чувств его не воспринимают? Магнитное поле можно обнаружить только по его действию на другие тела, например, на магнитную стрелку. Поле действует на стрелку с какой-то силой, заставляющей ее изменить первоначальную ориентацию. Магнитное поле создается при движении зарядов вдоль проводника в цепи или за счет одинаковой ориентации кольцевых токов в постоянных магнитах. Открытие Эрстеда, о взаимосвязи между электричеством и магнетизмом побудила ученых проводить различные опыты, с помощью которых были установлены новые закономерности. Мы уже знаем, что вокруг проводника с током создается магнитное поле. А как будет вести себя проводник с током, если его поместить в другое магнитное поле?
Проведем опыт.
Соберем установку, состоящую из подвижной рамки из меди, закрепленной на изолирующей штанге, источника тока, реостата и ключа. Включи цепь. Рамка останется неподвижной. Мы уже знаем, что вокруг проводника есть магнитное поле, но обнаружить мы его не можем. Разомкнем цепь. Расположим дугообразный магнит вблизи рамки так, чтобы горизонтальная часть рамки располагалась между его полюсами (т.к. вблизи полюсов магнитное поле наиболее сильное). Вокруг дугового магнита так же есть магнитное поле, но пока в рамке не течет ток, обнаружить его мы так же не можем. Замкнем цепь. Рамка пришла в движение и отклонилась влево. Некоторая сила, направленная в сторону магнита привела рамку в движение и отклонила ее на некоторый угол. Магнитное поле вокруг проводника создается электрическим током. Обнаружить магнитное поле можно по его действию электрический ток. На рисунке отмечено направление движения тока в проводнике. За направление тока выбрано движение от положительного полюса источника тока к отрицательному полюсу. Изменим направление тока, поменяв полярность. Замыкаем цепь и опять обнаруживаем магнитное поле по действию на рамку - она отклонилась на некоторый угол в противоположную от магнита сторону. Если в последнем опыте поменять расположение полюсов магнита на противоположное, рамка втянется в дуговой магнит. Направление силы, под действием которой проводник движется в конкретном направлении, можно определить по правилу левой руки. Это мнемоническое правило, с помощью которого легко определить, куда будет направлена сила, обозначим ее на рисунке буквой F. Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили перпендикулярно в ладонь, четыре пальца показывали направление тока, тогда отставленный на 900 большой палец покажет направление действующей на проводник силы. Запомните, что за направление тока выбрано движение от плюса к минусу. Так в проводящей среде движутся положительные заряды, создающие ток. Значит, по правилу правой руки так же можно определить направление силы для положительно заряженной частицы. А когда мы хотим определить направление силы, действующей на отрицательную частицу, четыре пальца должны располагаться против движения отрицательно заряженной частицы.
Определите, как расположены полюса магнита, направление силы тока и силы, действующей со стороны магнитного поля на проводник с током. Воспользуемся правилом левой руки. Четыре пальца левой руки показывают направление тока. Проводник расположен перпендикулярно плоскости, а так как мы видим оперение стрелы (крест), следовательно, ток движется от нас. Направление силы, действующей со стороны магнитного поля, показывает отставленный на 900 большой палец. Ладонь левой руки смотрит вверх, следовательно, в нее будут входить линии магнитного поля, то есть северный полюс магнита должен располагаться сверху. Если направление тока в проводнике или скорость частицы совпадают с линией магнитной индукции или параллельны ей, то сила действия магнитного поля или движущуюся заряженную частицу равна нулю.