Магнітні явища. Дослід Ерстеда. Магнітне поле

1. Властивості постійних магнітів

Ще в глибоку давнину було помічено здатність деяких залізних руд притягувати до себе залізні тіла. Давні греки називали шматки цих руд магнітними каменями, ймовірно, за назвою міста Магнесія, з якого привозили таку руду.

Постійні магніти – це тіла, які тривалий час зберігають магнітні властивості.

Дослід 1.

Покладемо на стіл предмети, які виготовлено з різних речовин. Наблизимо до них магніт. Циркуль, цвяхи, голки, сталева пластинка притягнуться до магніту, а гумка, сірники, алюмінієва фольга, ковпачки від ручок залишаться лежати на столі.

Дослід 2.

На столі лежать цвяхи і скріпки. Піднесемо до них магніти. Як бачимо, найбільше цвяхів і скріпок притягнулося до кінців магнітів.

Магнітна дія магніту є різною на різних ділянках його поверхні;

Полюси магніту – це ділянки, де магнітна дія виявляється найсильніше.

Магніт має два полюси – північний N і південний S.

Проблемне питання

• Чи може магніт мати один полюс?

Дослід 3.

Розріжемо магніт на дві частини, намагаючись відокремити південний полюс від північного. Але переконуємося, що одержали два магніти, знову з обома полюсами кожний. Це пояснюється тим, що кожний магніт складається з великої кількості маленьких магнітів, які завжди мають два полюси.

Неможливо одержати магніт тільки з одним полюсом.

Дослід 4.

Дізнаємося як взаємодіють між собою магніти. Для цього візьмемо два магніти та покладемо їх на візочки (підвісимо їх) та розмістимо на невеликій відстані.

Однойменні полюси магнітів відштовхуються, різнойменні –  притягуються.

Дослід 5.

У разі нагрівання постійного магніту до певної температури (її називають точкою Кюрі) його магнітні властивості зникають.

2. Дослід Ерстеда

Дослід 6.

Ще вчені Давньої Греції висловлювали припущення, що магнітні й електричні явища якимось чином пов’язані між собою, проте встановити цей зв’язок удалося лише на початку XIX ст.

15 лютого 1820 р. данський фізик Г. Ерстед демонстрував студентам дослід із нагріванням провідника електричним струмом. У ході досліду вчений помітив, що під час проходження струму магнітна стрілка, розташована поблизу провідника, відхилялася від напрямку «північ – південь», встановлюючись перпендикулярно до провідника. Як тільки струм припинявся, стрілка знову поверталася в початкове положення. Так було з’ясовано, що електричний струм здійснює певну магнітну дію.

3. Досліди Ампера

Дослід 7.

Французький математик і фізик Андре Марі Ампер (1775-1836) уперше почув про досліди Г. Ерстеда 4 вересня 1820 р. і вже за тиждень продемонстрував взаємодію двох паралельно розташованих провідників зі струмом. 

Схема досліду А. Ампера:

Якщо в двох паралельних провідниках течуть струми одного напрямку, провідники притягуються (зліва).

Якщо протилежних напрямків – провідники відштовхуються (справа).

Дослід 8.

Ампер також показав, що котушки, в яких проходить електричний струм, поводяться як постійні магніти: вони притягуються (справа) або відштовхуються (зліва).

4. Означення магнітного поля

Ампер був прихильником теорії далекодії та вважав, що магнітна взаємодія здійснюється миттєво крізь навколишній простір, причому простір не бере участі в її передачі.

Англійський фізик Майкл Фарадей (1791-1867) запропонував теорію близькодії, з точки зору якої магнітна взаємодія здійснюється з певною швидкістю через магнітне поле.

Відповідно до теорії близькодії М. Фарадея:

1) навколо намагніченого тіла та навколо будь-якого рухомого зарядженого тіла або рухомої зарядженої частинки існує магнітне поле;

2) магнітне поле діє на заряджені тіла та частинки, які рухаються в цьому полі;

3) магнітне поле завжди діє на намагнічені тіла (незалежно від того, рухаються ці тіла чи перебувають у стані спокою).

Магнітне поле – це форма матерії, яка існує навколо намагнічених тіл, провідників зі струмом, рухомих заряджених тіл і частинок та діє на інші намагнічені тіла, провідники зі струмом, рухомі заряджені тіла й частинки, розташовані в цьому полі.

1. Назвіть основні властивості постійних магнітів. 

2. Опишіть дослід Г. Ерстеда. У чому суть його відкриття?

3. Опишіть досліди А. Ампера. Що вони доводять?

4. Біля яких об’єктів існує магнітне поле? На які об’єкти воно діє?

5. Дайте означення магнітного поля.