Поток вектора магнитной индукции. Графическое изображение магнитного поля

Мы знаем, что проводник с током создает вокруг себя магнитное поле . Магнитное поле создает также и постоянный магнит . Будут ли отличаться созданные ими поля? Несомненно, будут. Различие между ними можно увидеть наглядно, если создать графические изображения магнитных полей. Магнитные линии полей будут направлены по-разному.

Однородные магнитные поля

В случае проводника с током магнитные линии образуют замкнутые концентрические окружности вокруг проводника. Если посмотреть на проводник с током и образованное им магнитное поле в разрезе, то мы увидим набор кругов различного диаметра. На рисунке слева изображен как раз проводник с током.

Действие магнитного поля будет тем сильнее, чем ближе к проводнику. По мере удаления от проводника действие и, соответственно, сила магнитного поля будут уменьшаться.

В случае постоянного магнита мы имеем линии, выходящие из южного полюса магнита, проходящие вдоль самого тела магнита и входящие в его северный полюс.

Зарисовав такой магнит и магнитные линии образованного им магнитного поля графически, мы увидим, что сильнее всего действие магнитного поля будет возле полюсов, где магнитные линии расположены наиболее густо. Рисунок слева с двумя магнитами как раз изображает магнитное поле постоянных магнитов.

Похожую картину расположения магнитных линий мы увидим в случае соленоида или катушки с током. Наибольшую интенсивность магнитные линии будут иметь у двух концов или торцов катушки. Во всех вышеприведенных случаях мы имели неоднородное магнитное поле. Магнитные линии имели разное направление, и их густота была различна.

Может ли магнитное поле быть однородным?

Если мы рассмотрим внимательно графическое изображение соленоида, то увидим, что магнитные линии расположены параллельно и имеют одинаковую густоту расположения только в одном месте внутри соленоида.

Такая же картина будет наблюдаться внутри тела постоянного магнита. И если в случае постоянного магнита мы не можем «забраться» внутрь его тела, не разрушив его при этом, то в случае катушки без сердечника или соленоида, мы получаем внутри них однородное магнитное поле.

Такое поле может потребоваться человеку в ряде технологических процессов, поэтому можно сконструировать соленоиды достаточного размера, чтобы можно было проводить необходимые процессы внутри них.

Графически мы привыкли изображать магнитные линии окружностями или отрезками, то есть мы как бы видим их сбоку или вдоль. А как быть в случае, если рисунок создан так, что эти линии направлены на нас или в обратную сторону от нас? Тогда их рисуют в виде точки или крестика.

Если они направлены на нас, то их изображают в виде точки, как будто это острие летящей на нас стрелы. В противоположном случае, когда они направлены от нас, их рисуют в виде крестика, как будто это хвостовое оперение удаляющейся от нас стрелы.

ТЕМА: МАГНИТНОЕ ПОЛЕ, ЕГО ГРАФИЧЕСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ.

ОДНОРОДНОЕ И НЕОДНОРОДНОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ.

Урок – изучение новой темы.

ЦЕЛИ: повторить - понятие магнитного поля, чем создаётся магнитное поле и как его можно

Обнаружить; суть гипотезы Ампера- - свойства постоянных магнитов объясняются

Молекулярными токами.

Уметь изображать графически силовые линии магнитного поля; знать, что у каждого

Магнита два полюса; знать характер их взаимодействия; знать, что благодаря магнитному

Полю взаимодействуют намагниченные тела; иметь представление о однородном и

Неоднородном магнитном поле.

Развивать - представление о том, каким образом влияет магнитное поле Земли на живые

Существа; представление о магнитном толе человека.

Воспитывать навыки мыслительных операций: анализ, обобщение, систематизацию

Полученных знаний; организовывать свой учебный труд; использовать дополнительную

Литературу; проводить учебный физический эксперимент.

ОБОРУДОВАНИЕ: магниты, магнитные стрелки, соленоид, проектор,

НА ДОСКЕ: ТЕМА УРОКА. ВОПРОСЫ УРОКА: называют магнитным полем,

«Я мыслю - значит я МАГНИТ-

существую». Декарт любящий камень.

Вследствие чего оно образуется, в чём

Заключается гипотеза Ампера, как графически

Представляют магнитное поле, а также введём

Понятие однородного и неоднородного

Магнитного поля..

ХОД УРОКА.

А. Организационный момент.

Учитель обращает внимание на эпиграф урока: «Я мыслю - значит я существую». Декарт

Давайте, ребята вместе сегодня будем размышлять над вопросами темы и будем вместе

Существовать.

Б. Изучение новой темы

1Сегодня мы начинаем изучение новой темы, которая даст ответы на вопросы связанные с работой промышленной и бытовой техники, с явлениями природы.

ТЕМУ урока вы назовёте, послушав следующую легенду.

УЧИТЕЛЬ рассказывает ЛЕГЕНДУ: «в старину рассказывали, будто есть на краю света гора Магнит. Она стоит у самого моря. Беда кораблю, который подплывает слишком близко. Гора притягивает железо, да так что гвозди вырывает из досок. Корабли разваливаются на части и тонут)

Вопрос: В чём причина этого явления? Ответ: Т.к. гора магнитная, то около неё

Существует магнитное поле, которое

Действует на металлические предметы.

Вопрос: Следовательно о чём Ответ: о магнитном поле.

Мы будем сегодня говорить?

Тема урока «МАГНИТНОЕ ПОЛЕ, ЕГО ГРАФИЧЕСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ.

ОДНОРОДНОЕ И НЕОДНОРОДНОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ.»

(ребята записывают в тетради тему урока).

2 Сегодня нам предстоит вспомнить: что называют магнитным полем, вследствие чего оно образуется, в чём заключается гипотеза Ампера, как графически представляют магнитное поле, а также введём понятие однородного и неоднородного магнитного поля.

Т. К магнитные явления открыты очень давно, совершим экскурс в историю

Сообщение-историческая справка, подготовленная учащимися.(3-4 мин)

УЧИТЕЛЬ. Как вы видите на протяжении веков человечество изучает магнитные явления.

Вопрос: ДЛЯ ЧЕГО, ЗАЧЕМ ИЗУЧАЮТ МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ.

Видеофрагмент . (на столах вопросы к фильму)

Вопросы к фрагменту № 1.

В каких областях используют магнитные явления?
Работа каких приборов основана на магнитных явлениях?

УЧИТЕЛЬ. Магнитные явления мы изучали

Магнитное поле УЧЕНИКИ.

Вспомним.1 Что называют магнитным полем? Особый вид материи

2.Вследствии чего магнитное поле Магнитное поле вокруг постоянных магни-

существует вокруг постоянных магнитов? тов существует потому что

Проводим опыт « Парящий магнит».

Возьмите два одинаковых кольцевых магнита,

Один из них положите на дно соответствующего

Размера стеклянного сосуда (из комплекта по

Электролизу). Второй магнит опустите так, что бы

Магниты были обращены друг к другу

Одинаковыми полюсами. Наблюдение за

«парением» верхнего магнита над нижним.

3. Чем порождается магнитное поле? Магнитное поле порождается движущимися

Зарядами в проводнике. (учащийся проводит

Опыт Эрстеда или опыт демонстрируется на

Экране).

Вы видите, что магнитное поле порождается

движущимися зарядами.

А может ли быть обратное действие?

Действует ли магнитное поле на заряды? Если

Действует,то как? Да, действует. Опыт с осциллографом.

Получим

На экране осциллографа яркое, светящееся

Пятно. Поднесите к нему дугообразный магнит,

Обратите внимание на смещение движущихся

Зарядов под действием магнитного поля.

Вывод : магнитное поле действует на заряженные частицы.

Под ведём итог всего сказанного ВЫВОД: магнитное поле создаётся вокруг всякого электрического тока и действует только на движущиеся заряды, что является отличительным признаком магнитного поля.

3 Мы говорим о магнитном поле, Можно, с помощью железных опилок.

Ли его увидеть и как? Опыт (показывает ученик) или на диске видео

опыт: поле магнитов.

(Учащийся объясняет опыт с приборами:

Постоянный магнит и металлические опилки.)

ВИДЕОФРАГМЕНТ № 2.

ВПРОСЫ К ВИДЕО фрагменту №2.

1.Что называют магнитными линиями?

2. Что указывает направление магнитных линий?

3 Как зависит влияние магнитного поля от расстояния?

Мы выяснили, что магнитное поле характеризуется магнитными линиями.

КАКИЕ ВИДЫ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СУЩЕСТВУЮТ?

Рассмотрим полосовой магнит и его магнитные линии.

ВОПРОС. Что можно сказать о густоте линий И О СИЛЕ ДЕЙСТВУЮЩЕЙ СО СТОРОНЫ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ТОЧКИ,В КОТОРЫХ НАХОДЯТСЯ МАГНИТНЫЕ СТРЕЛКИ? ДАЙТЕ НАЗВАНИЕ ТАКОМУ ВИДУ МАГНИТНОГО ПОЛЯ.

Ответ: чем ближе к магниту, тем линии гуще,

действующие в точках где находятся

магнитные стрелки различны. Такое

поле называют неоднородным.

Учитель – ещё раз прочитаем это определение. (ученик читает на слайде, все делают вклейку в тетради, а рядом записывают определение магнитного поля).

Теперь обратите внимание на внутренние поля постоянного магнита и соленоида.

Что вы можете о них сказать?

Ответ: Т.к. линии располагаются с одинаковой

Густотой и имеют одно направление,

Это поле однородно.

Сформулируйте определение однородного поля. Учащиеся дают определение однородного

Вывод: 1. С какими видами магнитного поля мы познакомились?

2. А магнитное поле Земля однородно или неоднородно?

УЧАЩИЕСЯ: 1. Мы познакомились с двумя видами магнитного поля

Однородным и неоднородным.

2. Магнитное поле Земли неоднородно?

Послушаем сообщения учащихся. Как изменение магнитного поля Земли влияет на живые

Организмы?

Подведём итог сказанного: на уроке мы говорили о магнитных явлениях: что называют магнитным полем? вследствие чего оно образуется? в чём заключается гипотеза Ампера? как графически представляют магнитное поле? а также ввели понятие однородного и неоднородного магнитного поля.

Сделайте вывод: ДЛЯ ЧЕГО, ЗАЧЕМ ИЗУЧАЮТ МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ.

Ребята делают свои выводы.

Д.З. § 43-44 . Упр. 34 (1,2) Ответы на вопросы после §. Индивидуальные задания:

ВЫ СЕГОДНЯ ХОРОШО МЫСЛИЛИ, ЭТО ЗНАЧИТ МЫ ДЕЙСТВИТЕЛЬНО СУЩЕСТВОВАЛИ. СПОСИБО.

ВЫСТАВЛЕНИЕ ОЦЕНОК

Спосибо за урок. ДОСВИДАНИЕ

Вопросы для учащихся на уроке.

Вопрос классу: ДЛЯ ЧЕГО, ЗАЧЕМ ИЗУЧАЮТ МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ

Вопросы к фрагменту № 1.

1.В каких областях используют магнитные явления?

2.Работа каких приборов основана на магнитных явлениях?

Вопросы к фрагменту № 2.

3. Как графически изображают магнитное поле?

4.Что называют магнитными линиями?

5. Что указывает направление магнитных линий?

6.Где начинаются и где заканчиваются линии магнитного поля?

ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ.

1. Движения повторяющиеся через определённые промежутки времени…

2. Поле, у которого магнитные линии одинаковую густоту, называют………

3.Воображаемые линии, вдоль которых располагаются магнитные стрелки называются……..

4. Магнитное поле имеет северный и южный …….

5. Учёный доказавший, что магнитное поле около постоянного магнита образуется в результате вращения заряженных частиц в одном направлении.

6. Проволочная цилиндрическая катушка с током называется - ……

Магнитное поле и его характеристики. При прохождении электрического тока по проводнику вокруг него образуется магнитное поле . Магнитное поле представляет собой один из видов материи. Оно обладает энергией, которая проявляет себя в виде электромагнитных сил, действующих на отдельные движущиеся электрические заряды (электроны и ионы) и на их потоки, т. е. электрический ток. Под влиянием электромагнитных сил движущиеся заряженные частицы отклоняются от своего первоначального пути в направлении, перпендикулярном полю (рис. 34). Магнитное поле образуется только вокруг движущихся электрических зарядов, и его действие распространяется тоже лишь на движущиеся заряды. Магнитное и электрические поля неразрывны и образуют совместно единое электромагнитное поле . Всякое изменение электрического поля приводит к появлению магнитного поля и, наоборот, всякое изменение магнитного поля сопровождается возникновением электрического поля. Электромагнитное поле распространяется со скоростью света, т. е. 300 000 км/с.

Графическое изображение магнитного поля. Графически магнитное поле изображают магнитными силовыми линиями, которые проводят так, чтобы направление силовой линии в каждой точке поля совпадало с направлением сил поля; магнитные силовые линии всегда являются непрерывными и замкнутыми. Направление магнитного поля в каждой точке может быть определено при помощи магнитной стрелки. Северный полюс стрелки всегда устанавливается в направлении действия сил поля. Конец постоянного магнита, из которого выходят силовые линии (рис. 35, а), принято считать северным полюсом, а противоположный конец, в который входят силовые линии,- южным полюсом (силовые линии, проходящие внутри магнита, не показаны). Распределение силовых линий между полюсами плоского магнита можно обнаружить при помощи стальных опилок, насыпанных на лист бумаги, положенный на полюсы (рис. 35, б). Для магнитного поля в воздушном зазоре между двумя параллельно расположенными разноименными полюсами постоянного магнита характерно равномерное распределение силовых магнитных линий (рис. 36) (силовые линии, проходящие внутри магнита, не показаны).

Рис. 37. Магнитный поток, пронизывающий катушку при перпендикулярном (а) и наклонном (б) ее положениях по отношению к направлению магнитных силовых линий.

Для более наглядного изображения магнитного поля силовые линии располагают реже или гуще. В тех местах, где магнитное роле сильнее, силовые линии располагают ближе друг к другу, там же, где оно слабее,- дальше друг от друга. Силовые линии нигде не пересекаются.

Во многих случаях удобно рассматривать магнитные силовые линии как некоторые упругие растянутые нити, которые стремятся сократиться, а также взаимно отталкиваются друг от друга (имеют взаимный боковой распор). Такое механическое представление о силовых линиях позволяет наглядно объяснить возникновение электромагнитных сил при взаимодействии магнитного поля и Проводника с током, а также двух магнитных полей.

Основными характеристиками магнитного поля являются магнитная индукция, магнитный поток, магнитная проницаемость и напряженность магнитного поля.

Магнитная индукция и магнитный поток. Интенсивность магнитного поля, т. е.способность его производить работу, определяется величиной, называемой магнитной индукцией. Чем сильнее магнитноe поле, созданное постоянным магнитом или электромагнитом, тем большую индукцию оно имеет. Магнитную индукцию В можно характеризовать плотностью силовых магнитных линий, т. е. числом силовых линий, проходящих через площадь 1 м 2 или 1 см 2 , расположенную перпендикулярно магнитному полю. Различают однородные и неоднородные магнитные поля. В однородном магнитном поле магнитная индукция в каждой точке поля имеет одинаковое значение и направление. Однородным может считаться поле в воздушном зазоре между разноименными полюсами магнита или электромагнита (см.рис.36) при некотором удалении от его краев. Магнитный поток Ф, проходящий через какую-либо поверхность, определяется общим числом магнитных силовых линий, пронизывающих эту поверхность, например катушку 1 (рис. 37, а), следовательно, в однородном магнитном поле

Ф = BS (40)

где S - площадь поперечного сечения поверхности, через которую проходят магнитные силовые линии. Отсюда следует, что в таком поле магнитная индукция равна потоку, поделенному на площадь S поперечного сечения:

B = Ф /S (41)

Если какая-либо поверхность расположена наклонно по отношению к направлению магнитных силовых линий (рис. 37, б), то пронизывающий ее поток будет меньше, чем при перпендикулярном ее положении, т. е. Ф 2 будет меньше Ф 1 .

В системе единиц СИ магнитный поток измеряется в веберах (Вб), эта единица имеет размерность В*с (вольт-секунда). Магнитная индукция в системе единиц СИ измеряется в теслах (Тл); 1 Тл = 1 Вб/м 2 .

Магнитная проницаемость. Магнитная индукция зависит не только от силы тока, проходящего по прямолинейному проводнику или катушке, но и от свойств среды, в которой создается магнитное поле. Величиной, характеризующей магнитные свойства среды, служит абсолютная магнитная проницаемость? а. Единицей ее измерения является генри на метр (1 Гн/м = 1 Ом*с/м).
В среде с большей магнитной проницаемостью электрический ток определенной силы создает магнитное поле с большей индукцией. Установлено, что магнитная проницаемость воздуха и всех веществ, за исключением ферромагнитных материалов (см. § 18), имеет примерно то же значение, – что и магнитная проницаемость вакуума. Абсолютную магнитную проницаемость вакуума называют магнитной постоянной, ? о = 4?*10 -7 Гн/м. Магнитная проницаемость ферромагнитных материалов в тысячи и даже десятки тысяч раз больше магнитной проницаемости неферромагнитных веществ. Отношение магнитной проницаемости? а какого-либо вещества к магнитной проницаемости вакуума? о называют относительной магнитной проницаемостью:

? = ? а /? о (42)

Напряженность магнитного поля. Напряженность И не зависит от магнитных свойств среды, но учитывает влияние силы тока и формы проводников на интенсивность магнитного поля в данной точке пространства. Магнитная индукция и напряженность связаны отношением

H = B/? а = B/(?? о) (43)

Следовательно, в среде с неизменной магнитной проницаемостью индукция магнитного поля пропорциональна его напряженности.
Напряженность магнитного поля измеряется в амперах на метр (А/м) или амперах на сантиметр (А/см).

«Магнитное поле и его графическое изображение. Неоднородное и однородное магнитные поля»

Цель урока: обеспечение условия для получения учащимися знаний о магнитном поле c пособ ахего графического изображения

Задачи:

образовательные:

выявить существование магнитного поля в процессе решения поставленной ситуации;

дать определение магнитного поля;

исследовать зависимость величины магнитного поля магнита от расстояния до него;

исследовать взаимодействие полюсов двух магнитов;

выяснить свойства магнитного поля;

познакомиться с изображением магнитного поля через силовые линии.

развивающие: развитие логического мышления; умения анализировать, сравнивать, систематизировать информацию;

воспитательные: формировать навыки работы в группах;

формировать ответственность в выполнении учебной задачи.

Тип урока: изучение нового материала.

Оборудование: магниты (полосовые, дугообразные) по количеству учащихся, железные опилки, белый лист.

Ход урока

1) Организационный этап. Девизом нашего урока станут слова Р.Декарта: «…Для того, чтобы усовершенствовать ум, надо больше размышлять, чем заучивать».

2) Постановка цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности учащихся.

Ситуация. Много веков назад это было. В поисках овцы пастух зашёл в незнакомые места, в горы. Кругом лежали чёрные камни. Он с изумлением заметил, что его палку с железным наконечником камни притягивают к себе, словно её хватает и держит какая-то невидимая рука. Поражённый чудесной силой камней пастух принёс их в ближайший город. Здесь каждый мог убедиться в том, что рассказ пастуха не выдумка – удивительные камни притягивали к себе железные вещи! Более того, стоило потереть таким камнем лезвие ножа, и тот сам начинал притягивать железные предметы: гвозди, наконечники стрел. Будто из камня, принесённого с гор, в них перетекала какая-то сила, разумеется, таинственная.

Любящий камень» - такое поэтическое название дали китайцы этому камню. Любящий камень (тшу-ши), говорят китайцы, притягивает железо, как нежная мать привлекает своих детей.

Учитель. О каком камне идёт речь в предании? (О магните.)

Тела, длительное время сохраняющие намагниченность, называются постоянными магнитами или просто магнитами.

Учитель. У вас на партах лежат магниты Я предлагаю взять магниты и поднести их друг к другу, не касаясь. Что вы наблюдаете? Как объясняете? Почему происходит взаимодействие магнитов? Выходит между магнитами есть нечто такое, что мы не видим и не можем потрогать руками. Тогда это называют особой формой материи – полем. Магнитным полем. Выясняем тему урока и ставим цель урока – изучение магнитного поля. Не просто понятия магнитного поля, а его свойств.

3 ) Первичное усвоение новых знаний.

Итак записываем тему в тетради. Магнитное поле и его графическое изображение. Неоднородное и однородное магнитные поля. Цель нашего урока: выявление основных свойств магнитного поля и способов его изображения

Итак немного о магнитах (сайт ИНФОУРОК, Магнитное поле)

(просматривая фильм записываем определения, свойства поля, делаем зарисовки)

Магнитное поле – особая форма материи(силовое поле), которое образуется вокруг движущихся заряженых частиц)

1.Магнитное поле порождается только движущимися зарядами.

2. Магнитное поле невидимо, но материально. Обнаружить его можно только по тому действию, которое оно оказывает.

3. Магнитное поле можно обнаружить по его действую на магнитную стрелку и на другие движущиеся тела.

Изобразить магнитное поле можно с помощью магнитных линий.

Магнитные линии - это воображаемые линии, вдоль которых расположились бы маленькие магнитные стрелки, помещенные в магнитное поле.

Их мы можем увидеть, проделав опыт с железными опилками.

Опыт: На белый лист, под которым находится магнит, медленно сыпем железные опилки. Опилки выстраиваются вдоль линий магнитного поля.

Обратите внимание, что в тех областях, где магнитное поле более сильное – на полюсах, магнитные линии располагаются ближе друг к другу, т.е. гуще. Чем в тех местах, где поле слабее.

Особенности магнитных линий (записать)

1. Магнитные линии можно провести через любую точку пространства.

2. Они замкнуты и не пересекаются.Средняя линия идет бесконечно.

3.Магнитная линия проводится так, чтобы касательная в каждой точке линии совпадала с осью магнитной стрелки, помещенной в эту точку.

4. За направление магнитной линии принято направление северного полюса стрелок компаса, расположенных вдоль этой линии.

5. Более сильное магнитное поле изображается большей концентрацией.

Рассмотрим силовые линии катушки с током. С понятием соленоид мы знакомы с 8 класса.

Соленоид - это катушка в виде намотанного на цилиндрическую поверхность изолированного проводника, по которому течёт электрический ток (показать)

Правило стрелы (изобразить в тетрадь)

Однородное поле(изобразить в тетрадь)

Неоднородное поле(изобразить в тетрадь)

4 ) Первичная проверка понимания заполнить таблицы

	Результат – графическое изображение линий магнитного поля
Полосовой магнит
Дугообразный магнит

	Неоднородное магнитное поле	Однородное магнитное поле
Расположение линий	Искривлены, их густота различна	Параллельны, их густота одинакова
Густота линий	неодинакова	Одинакова
	неодинакова	одинакова