Взаимодействие токов. Магнитное поле

Взаимодействие токов. Магнитное поле

Цели: дать учащимся представление о магнитном поле.

Демонстрация: демонстрация опыта Эрстеда, движения провод­ника с током в магнитном поле; демонстрация силовых линий маг­нитного поля постоянного магнита, магнитного поля прямого тока.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Изучение нового материала

История магнита насчитывает свыше двух с половиной тысяч лет. В VI в. до н.э. древнекитайские ученые обнаружили минерал, способный притягивать к себе железные предметы. В древние вре­мена свойства магнита пытались объяснить, приписывая ему «жи­вую душу». Теперь мы знаем: вокруг любого магнита существует магнитное поле.

В 1820 г. Г.-Х. Эрстед обнаружил, что магнитное поле порожда­ется электрическим током.

(Проводится демонстрация опыта Эрстеда.)

В 1820 г. Ампер предложил, что «магнитные свойства постоян­ных магнитов обусловлены множеством круговых токов, циркули­рующих внутри молекул этих тел».

Свойства магнитного поля

1. Магнитное поле порождается только движущимися зарядами, в частности электрическим током.

2. В отличие от электрического поля магнитное поле обнаружи­вается по его действию на движущиеся заряды (заряженные тела).

3. Магнитное поле материально, так как оно действует на тела и, следовательно, обладает энергией.

4. Магнитное поле обнаруживается по действию на магнитную стрелку.

Опыт Ампера

Пропускаем ток по параллельным проводникам. Гибкие провод­ники укрепляем вертикально, затем присоединяем их с источниками тока. Ничего не наблюдаем. Но если замкнуть концы проводников проволокой, в проводниках возникнут токи противоположного на­правления. Проводники начнут отталкиваться друг от друга.

В случае токов одного направления проводники притягиваются. Это взаимодействие между проводниками с током, то есть взаимо­действие между движущимися электрическими зарядами, называют магнитным. Силы, с которыми проводники с током действуют друг на друга, называют магнитными силами.

Опыт Ампера

Пропускаем ток по параллельным проводникам. Гибкие провод­ники укрепляем вертикально, затем присоединяем их с источниками тока. Ничего не наблюдаем. Но если замкнуть концы проводников проволокой, в проводниках возникнут токи противоположного на­правления. Проводники начнут отталкиваться друг от друга.

В случае токов одного направления проводники притягиваются. Это взаимодействие между проводниками с током, то есть взаимо­действие между движущимися электрическими зарядами, называют магнитным. Силы, с которыми проводники с током действуют друг на друга, называют магнитными силами.

Уильям Дисельберт выпустил в 1600 г. книгу под названием «Но­вая физиология в магнитах, магнитных силах и великом магните Зем­ли». С этой книги, собственно, и начинается подлинное научное изу­чение электрических и магнитных явлений. Дисельберт описал в сво­ей книге все свойства магнитов, которые в его эпоху были известны, а также изложил результаты собственных очень важных опытов. Он указал на ряд существенных различий между электрическим и маг­нитным притяжениями и ввел само слово «электричество».

Хотя после Дюсельберта различие между электрическими и маг­нитными явлениями было уже всем неоспоримо ясно, тем не менее, ряд фактов указывает на то, что при всем своем различии эти явления каким-то образом тесно и неразрывно связаны друг с другом. Наибо­лее бросаются в глаза факты намагничивания железных предметов и перемашичивания магнитных стрелок под влиянием молний.

Знаменитый французский физик Д. Араго (1786-1853) в своей ра­боте «Гром и молния» описывает интересный случай: «В июне 1681 г. корабль «Королева», находившийся в сотне миль от берега в откры­том море, был поражен молнией, которая причинила значительные повреждения в мачтах, парусах. Когда наступила ночь, то по положе­нию звезд выяснилось, что из трех компасов, имевшихся на корабле, два показывали на юг, а третий - на запад».

Араго описывает также случай, когда молния, ударившаяся в дом, сильно намагнитила в нем стальные ножи, вилки и другие предметы.

В начале XVIII в. было установлено, что молния представляет собой электрический ток, идущий через воздух. Поэтому факты мог­ли подсказать, что всякий электрический ток обладает какими-то магнитными свойствами. Однако обнаружить это удалось только в 1820 г. Эрстеду.

Первые успехи в исследовании магнитных явлений

в Средние века

В Средние века изучение магнитных явлений приобретает прак­тическое значение. Это происходит в связи с изобретением компаса.

Уже в XII в. в Европе стал известен компас как прибор, с помо­щью которого можно определить направление частей света. О ком­пасе европейцы узнали от арабов, которым было уже к этому време­ни известно свойство магнитной стрелки. Еще раньше, вероятно, такое свойство знали в Китае.

Начиная е XII в. компас все шире применялся в морских путеше­ствиях для определения курса корабля в открытом море.

Практическое применение магнитных явлений приводило к необ­ходимости их изучения. Постепенно выяснялся целый ряд свойств магнитов.

В 1600 г. вышла книга английского ученого У. Гильберта «О магните, магнитных телах и большом магните - Земле». В ней автор описал уже известные свойства магнита, а также собственные от­крытия.

Еще раньше узнали, что магнит всегда имеет два полюса. Они были названы по имени частей света - северный полюс и южный полюс. В числе свойств магнита Гильберт указывал на то, что оди­наковые полюсы отталкиваются, а разноименные притягиваются.

Гильберт предполагал, что Земля представляет собой большой магнит. Чтобы подтвердить это предположение, Гильберт проделал специальный опыт. Он выточил из естественного магнита большой шар. Приближая к поверхности шара магнитную стрелку, он пока­зал, что она всегда устанавливается в определенном положении, так же как стрелка компаса на Земле.

Гильберт описал явление магнитной индукции, способы намаг­ничивания железа и стали и т. д. Книга Гильберта явилась первым научным исследованием магнитных явлений.

III. Закрепление материала

- Какие взаимодействия называют магнитными? -Перечислите основные свойства магнитного поля.

- Опишите опыт Эрстеда.

- Что доказывает опыт Эрстеда?

IV. Подведение итогов урока

Домашнее задание

§ 1 учебника.