Магнетизм — раздел физики, изучающий постоянное магнитное поле.
Магнитное поле — это особая форма материи, способная взаимодействовать с проводниками с током, движущимися заряженными частицами и постоянными магнитами.
Существует три источника магнитного поля:
Постоянный магнит.
Проводник с током.
Движущиеся заряженные частицы.
Постоянный магнит
Постоянный магнит — изделие из магнитного материала, способное в течение длительного времени создавать вокруг себя магнитное поле.
Магнит имеет два полюса:
северный (обозначается N от англ. north);
южный (обозначается S от англ. south).
Взаимодействие двух магнитов похоже на взаимодействие зарядов: одноимённые полюса отталкиваются, а разноимённые притягиваются.
Магнитное поле любого магнита представляет собой замкнутые силовые линии, начала которых находятся в северном, а концы — в южном полюсе.
Магнитная индукция обозначается $B$ и измеряется в теслах [Тл].
Касательные к силовым линиям магнитного поля являются векторами магнитной индукции.
Самый простой прибор для определения направления магнитного поля — компас. Магнитная стрелка компаса, как и любой магнит, имеет два полюса, северный и южный. При помещении в магнитное поле она располагается по касательной к магнитным линиям так, чтобы направление её собственного поля совпадало с направлением внешнего поля.
Намагничивание
При помещении некоторых металлов во внешнее магнитное поле, они могут приобретать магнитные свойства, то есть намагничиваться. К таким металлам относятся железо, никель, кобальт и сплавы, выполненные на их основе.
Рассмотрим явление намагничивания на опыте. Стальной саморез изначально не проявляет никаких магнитных свойств. Приложим его к магниту. Спустя некоторое время саморез сам превратится в магнит, что можно зафиксировать с помощью компаса.
После удаления магнита электроны внутри металла постепенно вновь распределятся хаотично, и саморез потеряет магнитные свойства.
Магнитные линии
Для демонстрации магнитных линий используем магнитные опилки.
Разместим под листом бумаги полосовой магнит. Опилки распределятся вдоль линий магнитной индукции.
В следующем опыте разместим под листом бумаги U-образный магнит.
Магнитные поля, созданные разными магнитами, способны накладываться друг на друга. Величина результирующего магнитного поля может быть найдена по принципу суперпозиции.
Принцип суперпозиции магнитных полей
Если магнитное поле создано несколькими разными источниками, то индукция результирующего поля — это векторная сумма индукций полей, созданных каждым источником по отдельности.
Для демонстрации принципа суперпозиции разместим под листом с железными опилками два полосовых магнита. Опилки распределятся согласно линиям магнитной индукции.
Задание 1
Постоянный полосовой магнит поднесли к магнитной стрелке, у которой северный полюс затемнён (см. рисунок). Магнитная стрелка может поворачиваться вокруг вертикальной оси, перпендикулярной плоскости чертежа. Что произойдёт со стрелкой? Укажите цифру, соответствующую верному варианту ответа:
повернётся на 180°,
повернётся на 90° по часовой стрелке,
повернётся на 90° против часовой стрелки,
останется в прежнем положении.
Магнитные линии магнита выходят из северного полюса и входят в южный.
Значит, магнитная стрелка должна быть ориентирована так, чтобы магнитные линии входили в южный полюс и выходили из северного. Стрелка останется в изначальном положении.
Ответ: 4.
Задание 2
Магнитную стрелку расположили возле полосового магнита, намагниченного вдоль его длины. Размер стрелки намного меньше размеров магнита. В состоянии равновесия стрелка ориентировалась так, как показано на рисунке. Где находится северный полюс полосового магнита? Укажите цифру, соответствующую верному варианту ответа:
находится в точке A,
находится в точке B,
находится в точке C,
по рисунку невозможно определить положение северного полюса.
Магнитные линии магнита выходят из северного полюса и входят в южный.
Северный полюс магнита находится в точке A.
Ответ: 1.
Авторы:
Саня Эбонит, преподаватель «100балльного репетитора» по физике ЕГЭ; Кир Синюткин, методист «100балльного репетитора» по физике ЕГЭ
