9 класс физика Урок № 38 Направление тока и направление линий его магнитного поля

В ходе урока мы опре­де­лим вза­и­мо­связь элек­три­че­ско­го тока и на­прав­ле­ния его маг­нит­ных линий. Для по­ис­ка за­ко­но­мер­но­стей необ­хо­ди­мо об­ра­тить­ся к опыту, ко­то­рый впер­вые был про­ве­ден в 1820 году дат­ским уче­ным Эр­сте­дом.

Об­ра­тим­ся к схеме опыта. В двух шта­ти­вах был укреп­лен пря­мой про­вод­ник, под­клю­чен­ный к ис­точ­ни­ку тока. Под про­вод­ни­ком рас­по­ла­га­лась маг­нит­ная стрел­ка, когда про­те­кал элек­три­че­ский ток, маг­нит­ная стрел­ка рас­по­ла­га­лась пер­пен­ди­ку­ляр­но про­вод­ни­ку с током. Сле­ду­ю­щий экс­пе­ри­мент с из­ме­не­ни­ем по­ляр­но­сти. Элек­три­че­ский ток про­те­ка­ет в про­ти­во­по­лож­ную сто­ро­ну. В ре­зуль­та­те на­прав­ле­ние тока в про­вод­ни­ке из­ме­ни­лось. Что про­изо­шло с маг­нит­ной стрел­кой? Маг­нит­ная стрел­ка раз­вер­ну­лась на 180 °. Об­ра­ти­те вни­ма­ние, те­перь южный полюс стрел­ки ука­зы­вал туда, куда ука­зы­вал се­вер­ный, а се­вер­ный – в про­ти­во­по­лож­ном на­прав­ле­нии.

О чем этот экс­пе­ри­мент го­во­рит? О том, что, когда из­ме­ня­ет­ся на­прав­ле­ние элек­три­че­ско­го тока, из­ме­ня­ет­ся на­прав­ле­ние маг­нит­ных линий.

Правило буравчика, правило правой руки

В ре­зуль­та­те мно­го­чис­лен­ных экс­пе­ри­мен­тов, про­ве­ден­ных с то­ка­ми, раз­лич­ны­ми то­ка­ми, было уста­нов­ле­но пра­ви­ло, ко­то­рое те­перь на­зы­ва­ет­ся либо пра­ви­лом бу­рав­чи­ка, либо пра­ви­лом пра­во­го винта.

Опре­де­ле­ние: если острие бу­рав­чи­ка (свер­ла) на­пра­вить по на­прав­ле­нию тока, то на­прав­ле­ние вра­ще­ния ру­ко­ят­ки ука­жет на­прав­ле­ние маг­нит­ных линий.       

  Ино­гда это пра­ви­ло еще на­зы­ва­ют пра­ви­лом пра­вой руки. 

Опре­де­ле­ние: боль­шой палец пра­вой руки мы долж­ны на­пра­вить по на­прав­ле­нию тока в про­вод­ни­ке. Тогда, услов­но об­хва­ты­вая осталь­ны­ми че­тырь­мя паль­ца­ми дан­ный про­вод­ник, на­прав­ле­ние об­хва­та ука­жет на­прав­ле­ние маг­нит­ных линий.

             

Соленоид

Кроме маг­нит­ных стре­лок, ис­сле­до­ва­ние маг­нит­но­го поля про­во­дит­ся при по­мо­щи кон­ту­ра с элек­три­че­ским током. Если по кон­ту­ру про­те­ка­ет элек­три­че­ский ток, то в маг­нит­ном поле этот кон­тур будет раз­во­ра­чи­вать­ся опре­де­лен­ным об­ра­зом и во­круг него будет со­зда­вать­ся соб­ствен­ное маг­нит­ное поле. Если мы возь­мем про­вод­ник и свер­нем его в боль­шое ко­ли­че­ство вит­ков, то такой про­вод­ник на­зы­ва­ют со­ле­но­ид (от гре­че­ских слов «труб­ка» и «об­раз­ный»).

Ин­те­рес­но, что и в этом слу­чае мы можем вос­поль­зо­вать­ся пра­ви­лом пра­вой руки для опре­де­ле­ния на­прав­ле­ния линий маг­нит­но­го поля та­ко­го со­ле­но­и­да. Если мы 4 паль­ца на­пра­вим по току и ото­гнем боль­шой палец, то его на­прав­ле­ние ука­жет на се­вер­ный полюс со­ле­но­и­да. Внут­ри та­ко­го про­вод­ни­ка, свер­ну­то­го в боль­шой со­ле­но­ид, будет на­блю­дать­ся од­но­род­ное маг­нит­ное поле. 

В дан­ном слу­чае мы го­во­рим о вза­и­мо­свя­зи элек­три­че­ско­го тока и на­прав­ле­ния его маг­нит­ных линий. Но может быть и на­о­бо­рот. Если мы знаем на­прав­ле­ние маг­нит­ных линий, то по этим ли­ни­ям мы можем опре­де­лить на­прав­ле­ние элек­три­че­ско­го тока.

Домашнее задание: сделайте краткий  конспект параграфа №35 в котором проиллюстрируйте и укажите правила буравчика и правой руки, определение и рисунок соленоида.