Фізика 9 клас Збірник задач - 2017

МАГНІТНІ ЯВИЩА

· Магнітні взаємодії. Дослід Ерстеда. Магнітне поле. Магнітне поле Землі

· Дія магнітного поля на провідник із струмом. Сила Ампера. Електродвигуни

· Явище електромагнітної індукції. Досліди Фарадея

1. Магнітні взаємодії. Магнітне поле

Слід випробувати,

чи не діє електрика

як-небудь на магніт.

Г. Ерстед

Приклад розв'язання задачі

Північний полюс магніту підносять до позитивно зарядженої тенісної кульки, яка висить на нитці. Що спостерігатиметься — притягання чи відштовхування? Як зміниться відповідь, якщо кульку заряджено негативно?

Розв’язання. В обох випадках спостерігатиметься притягання, спричинене розподілом заряджених частинок у нейтральному тілі (магніті) під дією електричного поля. Заміна позитивного заряду кульки на негативний та/або північного магнітного полюса на південний ніяк не вплине на результат: магнітне поле взагалі не діє на нерухомі заряджені частинки або тіла.

Усна розминка

1.1. Наведіть приклади природних магнітів, штучних магнітів.

1.2. Що таке постійний магніт?

1.3. Які основні властивості мають постійні магніти?

1.4. Що таке полюси магніту?

1.5. Як взаємодіють полюси магнітів?

1.6. Наведіть приклади, які підтверджують, що однойменні полюси магнітів відштовхуються, а різнойменні — притягаються.

1.7. Чи можна розрізати магніт так, щоб один із отриманих магнітів мав тільки південний полюс, а другий — тільки північний?

1.8. Як взаємодіють паралельні провідники зі струмами, якщо струми напрямлені однаково? протилежно?

1.9. Як переконатися в тому, що котушка зі струмом має полюси — північний і південний? Як їх можна визначити?

1.10. У чому полягає відкриття Ерстеда?

1.11. Опишіть досліди, за допомогою яких можна виявити магнітне поле.

1.12. Який напрям узято за напрям ліній магнітного поля?

1.13. Які факти підтверджують, що Земля має магнітне поле?

1.14. Як розташовані магнітні полюси Землі відносно географічних?

Перший рівень

1.15. Опишіть кілька способів, за допомогою яких можна визначити, чи намагнічений шматок сталевого дроту.

1.16. Турист знайшов у лісі сталеве полотно ножівки. Як може він визначити, чи намагнічене це полотно, якщо в нього немає із собою предметів з магнітних матеріалів?

1.17. На рисунку зображено відомий дослід Г. Ерстеда. У чому полягало відкриття Ерстеда?

1.18. Чи існує зв’язок між електричними та магнітними явищами?

1.19. Як можна дізнатися, чи є струм у провіднику, не користуючись амперметром?

1.20. Як можна визначити напрям силових ліній магнітного поля, створеного прямим провідником зі струмом?

1.21. Як можна визначити напрям силових ліній магнітного поля, створеного котушкою зі струмом?

1.22. Як на досліді показати, що напрям силових ліній магнітного поля пов’язаний із напрямом струму?

1.23. Накресліть магнітні лінії поля смугового та підковоподібного магнітів; позначте напрям ліній.

1.24. Залізні ошурки, притягнувшись до полюса магніту, утворюють картину, схожу на віяло. Чому?

1.25. Чим пояснити, що магнітна стрілка встановлюється в певному місці Землі в конкретному напрямі?

1.26. У якому місці Землі магнітна стрілка обома полюсами показує на північ?

Другий рівень

1.27. Як краще розміщувати провідник зі струмом під час

демонстрування досліду Ерстеда — уздовж меридіана чи вздовж паралелі?

1.28. Два паралельних провідники, у яких проходять струми в одному напрямі, притягаються. Чому ж два паралельних електронних пучки відштовхуються? Чи можна поставити дослід так, щоб паралельні провідники, якими проходять струми в одному напрямі, теж відштовхувалися?

1.29. У провіднику (див. Малюнок) проходить електричний струм. У якому напрямі обернеться магнітна стрілка, поміщена в точку А? в точку С?

1.30. У витку дроту (див. Малюнок) проходить електричний струм. У якому напрямі обернеться магнітна стрілка, поміщена в точку А? в точку С?

1.31. Визначте напрям струму в провіднику, переріз і магнітне поле якого показано на рисунку.

1.32. Під час підготовки до польотів на Північний полюс багато уваги надають орієнтації літака поблизу полюса, бо там звичайні магнітні компаси працюють дуже погано й практично непридатні. Чому?

1.33. Чому науково-дослідні кораблі для вивчення магнітного поля Землі будують не зі сталі, а з дерева, а для скріплення деталей корабля використовують шурупи з латуні, бронзи й інших неферомагнітних матеріалів?

1.34. У книжці Дж. Свіфта «Мандри Лемюеля Гулівера» написано: «...Але головне чудо, від якого залежить доля цілого острова, то величезних розмірів магніт у формі ткацького човника... За допомогою цього магніту острів і рухається то вгору, то вниз, або пливе в одній площині, бо щодо частини Землі, яка підвладна Лапуті, магніт з одного кінця має відштовхувальну силу, а з другого — притягальну». А що ви знаєте про магнітне поле, його природу та характеристики?

Третій рівень

1.35. Поет і філософ Тит Лукрецій Кар у поемі «Про природу речей» описує магнетизм так:

Маю сказати ще, згідно з законом природи, яким

Може залізо притягувать камінь, що греки

Здавна його звуть «магнітом» за місцем родовища,

Адже лежить він у землях вітчизни магнетів.

Дивом дивується з каменя люд, бо нерідко —

Ланка до ланки — від нього ланцюг повисає.

...Спершу з магніту повинно без ліку насіння

Сіятись чи струм витікать, розбиваючи поштовхами

Дух повітряний, що скрізь між камінням лежить і залізом,

Тільки-но простір отам спорожніє і досить

Звільниться місця, відразу ж купиною спільною

Першооснови миттю туди поспішають заліза...

Зовсім не треба тобі дивуватись, що струм із магніту

Діять не може на інші предмети і речі...

А чи відоме вам походження терміна «магніт»? Що ви знаєте про природу магнетизму? Напишіть невеликий твір на цю тему.

1.36. Враження від відомого досліду Ерстеда (див. Малюнок) було настільки великим, що один із присутніх під час демонстрування підвівся і схвильовано вимовив фразу, що стала згодом знаменитою: «Добродії, відбувається переворот...». Спробуйте пояснити зміст цього висловлювання.

1.37. Чому магнітні стрілки, розташовані далеко одна від одної, орієнтуються в одному напрямі (див. рис. а), а розташовані поблизу (див. рис. б) — в іншому напрямі?

1.38. Як обернеться магнітна стрілка поблизу дроту, якщо по ньому пропустити досить великий електричний струм? Розгляньте два випадки: а) дріт проходить над стрілкою (див. рис. а); б) дріт проходить під стрілкою (див. рис. б).

1.39. Уявіть собі, що Земля «втратила» своє магнітне поле. Які це спричинило б наслідки? Корисне чи шкідливе магнітне поле Землі для життя на планеті?

1.40. Дві однакові сталеві смужки розташовані на широті Харкова в площині магнітного меридіана: одна горизонтально, друга вертикально. Із часом смужки намагнічуються. Яка зі смужок намагнітиться найбільше? На якому кінці вертикальної смужки виникає північний полюс?