§ 10. ІНДУКЦІЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ. ЛІНІЇ МАГНІТНОЇ ІНДУКЦІЇ. МАГНІТНЕ ПОЛЕ ЗЕМЛІ

• До змісту відповідей

ПИТАННЯ ДЛЯ ОБГОВОРЕННЯ

На фото зображено результати дослідів із постійними магнітами та залізними ошурками. Об’єднайтеся в групи. Вибравши одне фото, обговоріть деталі, на які ви звернули увагу. Висловіть гіпотезу, яка може пояснити те, що ви спостерігаєте.

На фотографіях залізні ошурки під дією магнітного поля намагнічуються і перетворюються на маленькі магнітні стрілки. Гіпотеза: ошурки вишиковуються вздовж невидимих ліній магнітної індукції, що дозволяє візуалізувати структуру та форму магнітного поля навколо магнітів різної форми.

ЯКИЙ НАПРЯМОК МАЮТЬ МАГНІТНІ ЛІНІЇ ВСЕРЕДИНІ ШТАБОВОГО МАГНІТУ? (ДО РИС. 10.3)

Усередині штабового магніту магнітні лінії напрямлені від південного полюса (S) до північного полюса (N).

ЯК БУДЕ РОЗТАШОВАНА МАГНІТНА СТРІЛКА В ПРИСТРОЇ НА РИС. 10.8 БІЛЯ ПІВНІЧНОГО МАГНІТНОГО ПОЛЮСА ЗЕМЛІ? БІЛЯ ПІВДЕННОГО МАГНІТНОГО ПОЛЮСА ЗЕМЛІ?

Біля північного магнітного полюса Землі магнітна стрілка в карданному підвісі встановиться вертикально, вказуючи північним полюсом вниз. Біля південного магнітного полюса Землі стрілка також встановиться вертикально, але вказуватиме північним полюсом вгору.

А ЯК НАСПРАВДІ?

Під час дискусії щодо ролі магнітного поля Землі Микола стверджував, що риби, морські ссавці й птахи під час своїх міграцій орієнтуються за магнітним полем Землі. Олена заперечувала: живі істоти не мають магнітних стрілок усередині, тому наведена інформація не може бути правдивою. А як вважаєте ви?

Тварини володіють здатністю до магніторецепції, яка не потребує наявності механічної магнітної стрілки. Орієнтація відбувається завдяки специфічним рецепторам, що можуть містити мікроскопічні включення мінералу магнетиту або базуватися на хімічних реакціях у сітківці ока, які чутливі до магнітного поля.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Дайте означення магнітної індукції. Яка її одиниця в СІ?

Магнітна індукція — це векторна фізична величина, яка характеризує силову дію магнітного поля. Одиницею магнітної індукції в СІ є тесла (Тл).

2. Як напрямлений вектор магнітної індукції?

За напрямок вектора магнітної індукції в даній точці обрано напрямок, у якому вказує північний полюс магнітної стрілки, встановленої в цій точці.

3. Наведіть означення ліній магнітної індукції. Який їх напрямок? Від чого залежить щільність їх розташування?

Лінії магнітної індукції — це умовні напрямлені лінії, у кожній точці яких дотична збігається з лінією, уздовж якої напрямлений вектор магнітної індукції. Поза магнітом вони напрямлені від північного полюса до південного, а щільність їх розташування залежить від модуля магнітної індукції: чим сильніше поле, тим щільніше розташовані лінії.

4. Яке магнітне поле є однорідним?

Магнітне поле називають однорідним, якщо в кожній його точці вектори магнітної індукції однакові як за модулем, так і за напрямком.

5. Доведіть, що Земля має магнітне поле.

Доказом наявності магнітного поля Землі є поведінка магнітної стрілки компаса, яка в будь-якій точці планети (крім магнітних полюсів) орієнтується одним і тим самим полюсом на північ, а іншим — на південь.

6. Як розташовані магнітні полюси Землі відносно географічних?

Магнітні полюси Землі не збігаються з географічними: поблизу північного географічного полюса розташований південний магнітний полюс (S), а поблизу південного географічного полюса — північний магнітний полюс (N).

ВПРАВА № 10

1. На рис. 1 зображено лінії магнітної індукції на певній ділянці магнітного поля. Для кожного випадку а–в визначте: 1) яке поле — однорідне чи неоднорідне; 2) напрямок вектора магнітної індукції в точках А і В поля; 3) у якій точці — А чи В — магнітна індукція поля є більшою.

Випадок а: 1) поле неоднорідне; 2) вектори напрямлені по дотичних до ліній вправо; 3) індукція більша в точці А, де лінії розташовані щільніше.
Випадок б: 1) поле однорідне; 2) вектори напрямлені вгору і вправо вздовж паралельних ліній; 3) індукція в точках А і В однакова.
Випадок в: 1) поле неоднорідне; 2) вектори напрямлені по дотичних до кривих ліній; 3) індукція більша в точці В, де лінії розташовані щільніше.

2. Чому сталеві віконні ґрати можуть із часом намагнітитися?

Сталеві ґрати є феромагнетиком і під тривалим впливом магнітного поля Землі їхні внутрішні магнітні домени поступово переорієнтовуються, що призводить до намагнічування матеріалу.

3. На рис. 2 зображено лінії магнітної індукції магнітного поля, створеного двома однаковими постійними магнітами.

1. У точці А магнітне поле існує, але його індукція близька до нуля, оскільки поля двох однакових полюсів (N) компенсують одне одного.
2. У точці В вектор магнітної індукції напрямлений вгору; у точці С вектор напрямлений вліво (до південного полюса).
3. Магнітна індукція є найбільшою безпосередньо біля полюсів магнітів. Усередині магнітів вектори магнітної індукції напрямлені від південного полюса до північного.

4. На рис. 3 зображено фото картини магнітних ліній магнітного поля, одержаної за допомогою залізних ошурків. Що було використано як джерело магнітного поля? Яку інформацію про це поле можна дізнатися за наведеним фото?

Джерелом магнітного поля є постійний штабовий магніт. За фото можна визначити форму магнітного поля, розташування полюсів магніту (де ошурки скупчуються найбільше) та ступінь неоднорідності поля в різних точках простору.

5. Раніше під час експедицій на Північний полюс виникали труднощі щодо визначення напрямку руху, адже поблизу полюса звичайні компаси майже не працювали. Як ви вважаєте, чому?

Поблизу магнітних полюсів лінії магнітної індукції спрямовані майже вертикально до поверхні Землі, тому горизонтальна складова магнітного поля стає дуже слабкою і не може зорієнтувати стрілку компаса, яка закріплена для обертання в горизонтальній площині.

6. Дізнайтесь, яке значення має магнітне поле для життя на нашій планеті. Що сталося б, якби магнітне поле Землі раптом зникло?

Магнітне поле Землі виконує роль захисного екрана, який відхиляє потоки космічного випромінювання та сонячного вітру. У разі його зникнення ці заряджені частинки з часом зруйнували б атмосферу та спричинили загибель більшості живих організмів через високий рівень радіації.