проекты учащихся
проект по физике (9 класс)

V Республиканская научно-практическая конференция

исследовательских и проектных работ обучающихся

«Гагаринские чтения – 2021»

по физике и астрономии

Проектная работа на тему:

Электромагнитные явления

Выполнила: Кинякина Валентина Дмитриевна, 8А класс

Руководитель: Осипова Марина Владимировна,

учитель физики

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

«Зубово – Полянская гимназия»

Зубова Поляна

2021 год

Цель проекта: узнать что такое магнитное поле, магнитные линии, познакомиться с электромагнитными явлениями, показать на проведенных опытах и экспериментах взаимодействие проводников с током, воздействие электрического тока на магнит и пронаблюдать форму магнитного поля полосового и дугообразного магнита.

Задачи проекта: изучить и собрать информацию, понятия и определения по электромагнитным явлениям, включить в проект различные опыты и эксперименты, создать презентацию и видеорассказ.

Содержание проекта:

1.Магнитное поле

2.Опыт Эрстеда

3.Магнитные линии

4.Магнитное поле катушки с током. Электромагниты и их применение

5. Зако́н Ампе́ра  — закон взаимодействия постоянных токов

6.Постоянные магниты и их магнитное поле

7.Магнитное поле Земли

8.Действие магнитного поля на проводник. Электрический двигатель

Магнитное поле

При прохождении электрического тока по проводнику вокруг него образуется магнитное поле.

Магнитное поле – особая форма материи, существующая вокруг движущихся электрических зарядов – токов.

Источниками магнитного поля являются постоянные магниты, проводники с током. Обнаружить магнитное поле можно по действию на магнитную стрелку, проводник с током и движущиеся заряженные частицы.

Для исследования магнитного поля используют замкнутый плоский контур с током (рамку с током).

Впервые поворот магнитной стрелки около проводника, по которому протекает ток, обнаружил в 1820 году Эрстед. Ампер наблюдал взаимодействие проводников, по которым протекал ток: если токи в проводниках текут в одном направлении, то проводники притягиваются, если токи в проводниках текут в противоположных направлениях, то они отталкиваются.

Опыт Эрстеда

Ханс Кристиан Э́рстед— датский учёный, физик, исследователь явлений электромагнетизма.

Иностранный член Лондонского королевского общества , Парижской академии наук , иностранный почётный член Петербургской академии наук .

Ему удалось правильно объяснить возникновение электродвижущей силы при условии разных температур на концах спаянных проводников, что породило возникновение понятия термоэлектричество.

Опыт Эрстеда — классический опыт, проведённый в 1820 году Эрстедом и являющийся первым экспериментальным доказательством воздействия электрического тока на магнит. 

Ганс Кристиан Эрстед помещал над магнитной стрелкой прямолинейный металлический проводник, направленный параллельно стрелке. При пропускании через проводник электрического тока стрелка поворачивалась почти перпендикулярно проводнику. При изменении направления тока стрелка разворачивалась на 180°. Аналогичный разворот наблюдался, если провод переносился на другую сторону, располагаясь не над, а под стрелкой.

Магнитные линии

Магнитные линии поля - это воображаемые линии , вдоль которых располагаются магнитные стрелки, помещенные в магнитное поле.

Направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки в каждой точке поля, принято за направление магнитной линии магнитного поля.

C помощью магнитных линий удобно изображать магнитные поля графически. Так как магнитное поле существует во всех точках пространства, окружающего проводник с током, то через любую точку можно провести магнитную линию.

Магнитное поле катушки с током. Электромагниты и их применение

Наибольший практический интерес представляет собой магнитное поле катушки с током. Чтобы получить катушку, надо взять изолированный проводник и намотать его на каркас. Такая катушка содержит в себе большое количество витков провода.

Исследованием магнитного поля катушки занимались два известных ученых: Андре-Мари Ампер  и Франсуа Араго. Они выяснили, что магнитное поле катушки полностью соответствует магнитному полю постоянного магнита

Электромагнит – это устройство, которое при прохождении через него тока, создает магнитное поле. Электромагниты очень широко используются в промышленности, медицине, быту, электронике в качестве компонентов различных двигателей, генераторов, реле, аудиоколонок, устройств магнитной сепарации, подъемных кранов и др.

Зако́н Ампе́ра  — закон взаимодействия постоянных токов

Узнав о работе Эрстеда, французский физик Ампер исследовал взаимодействие параллельных проводников с током. Из закона Ампера следует, что параллельные проводники с постоянными токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных-отталкиваются.

Законом Ампера называется также закон, определяющий силу, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током.

Постоянные магниты и их магнитное применение

Что же такое постоянный магнит? Постоянным магнитом называется тело, способное долгое время сохранять намагничивание. В результате многократных исследований, проведенных многочисленных опытов, мы можем сказать, что только три вещества на Земле могут быть постоянными магнитами: железо, никель, кобальт.Только эти три вещества и их сплавы могут быть постоянными магнитами, только они могут намагничиваться и сохранять такое состояние долгое время.

Постоянные магниты использовались очень давно, и в первую очередь это приборы ориентирования в пространстве – первый компас был изобретен в Китае для того, чтобы ориентироваться в пустыне.

На сегодняшний день о магнитных стрелках, о постоянных магнитах уже никто не спорит, их используют повсеместно в телефонах и в радиопередатчиках и просто в различных электротехнических изделиях. Они могут быть разными: есть полосовые магниты, а есть магниты, которые называются дугообразными или  подковообразными.

Проведём эксперимент с постоянными магнитами:

Для того чтобы пронаблюдать форму магнитного поля полосового магнита, форму магнитного поля дугообразного магнита, воспользуемся следующими приборами или деталями. Возьмем прозрачную пластину, железные опилки и проведем эксперимент. Посыплем железными опилками пластину, находящуюся на полосовом магните (рис.1)

Мы видим, что линии магнитного поля выходят из северного полюса и входят в южный полюс, по густоте линий можно судить о полюсах магнита, где линии гуще – там находятся полюса магнита.

Аналогичный опыт проведем с дугообразным магнитом. Мы видим, что  магнитные линии начинаются на северном и заканчиваются на южном  полюсе по всему магниту( рис.2)

Магнитное поле Земли

Наша планета на протяжении нескольких миллиардов лет является огромным магнитом.

К тому же существуют магнитные аномалии, где значение и направление поля существенно отличаются от соседних областей. Одни из самых крупных магнитных аномалий на планете - Курская и Бразильская магнитные аномалии.

Происхождение магнитного поля Земли до сих пор остается загадкой для ученых. Предполагается, что источником поля является жидкое металлическое ядро Земли.  Ядро движется, значит, движется расплавленный железо-никелевый сплав, а движение заряженных частиц – это и есть электрический ток, порождающий магнитное поле. Проблема в том, что эта теория не объясняет того, как поле сохраняется устойчивым.

Действие магнитного поля на проводник. Электрический двигатель

Если металлический проводник с током поместить в магнитное поле, то на этот проводник со стороны магнитного поля будет действовать сила, которая называется силой Ампера.

Сила Ампера зависит от длины проводника с током, силы тока в проводнике, модуля магнитной индукции и расположения проводника относительно линий магнитной индукции.

Для определения направления силы Ампера применяют правило левой руки. Если левую руку расположить в магнитном поле так, чтобы силовые линии входили в ладонь, а четыре пальца были направлены по току, то отогнутый большой палец укажет направление силы, действующей на проводник.

Движение проводника с током в магнитном поле лежит в основе работы электрического двигателя. Если поместить прямоугольную рамку в магнитное поле и пропустить по ней электрический ток, то рамка повернётся, потому, что на стороны рамки действует сила Ампера. При этом сила, действующая на сторону рамки ab, противоположна силе, действующей на сторону cd.

Величина силы, действующей со стороны магнитного поля на проводник с током, численно равна произведению модуля магнитной индукции на длину элемента проводника, помещенного в магнитное поле, и на величину тока в проводнике, а также пропорциональна синусу угла между направлением тока и направлением вектора магнитной индукции.

Список рекомендованной литературы

1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. – М.: Мнемозина, 2018.
2. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2018.
3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.