§ 11. МАГНІТНЕ ПОЛЕ СТРУМУ. ПРАВИЛО СВЕРДЛИКА

• Назад до змісту

ПИТАННЯ ДЛЯ ОБГОВОРЕННЯ

Сформулюйте декілька ідей щодо зазначеного питання та обґрунтуйте їх.

Напрямок ліній магнітної індукції залежить від напрямку струму в провіднику, що підтверджується зміною орієнтації магнітних стрілок при зміні напрямку струму. Модуль магнітної індукції залежить від сили струму в провіднику та відстані до нього: зі збільшенням сили струму магнітне поле посилюється, а в міру віддалення від провідника — послаблюється.

1. Що визначають за допомогою правила свердлика?

За допомогою правила свердлика визначають напрямок ліній магнітної індукції магнітного поля провідника зі струмом.

Переконайтесь у справедливості правила свердлика для випадків на рис. 11.1.

На рисунку 11.1, а струм у провіднику напрямлений угору; якщо вкручувати свердлик за напрямком струму (угору), напрямок обертання його ручки буде проти годинникової стрілки (якщо дивитися зверху), що збігається з напрямком ліній магнітної індукції, вказаним північними полюсами магнітних стрілок. На рисунку 11.1, б струм напрямлений униз; при вкручуванні свердлика за напрямком струму (униз) ручка обертається за годинниковою стрілкою, що точно відповідає новій орієнтації магнітних стрілок.

2. Від чого залежить модуль індукції магнітного поля провідника зі струмом?

Модуль індукції магнітного поля провідника зі струмом залежить від сили струму в провіднику та від відстані від провідника до вибраної точки поля.

Чому зі збільшенням відстані від провідника щільність ліній магнітної індукції зменшується?

Щільність ліній магнітної індукції зменшується тому, що зі збільшенням відстані від провідника магнітна індукція створеного ним поля зменшується, а густота ліній графічно відображає значення магнітної індукції. Модулі векторів магнітної індукції $B_1$, $B_2$ і $B_3$ не є однаковими: найбільшим є модуль вектора $B_1$, оскільки точка 1 розташована найближче до провідника, а найменшим — модуль вектора $B_3$, який розташований найдалі.

Чи однаковими є модулі векторів B⃗1, B⃗2 і B⃗3?

Ні, модулі векторів $\vec{B}_1$, $\vec{B}_2$ і $\vec{B}_3$ не є однаковими. Магнітна індукція зменшується зі збільшенням відстані від провідника зі струмом, тому модуль вектора магнітної індукції є найбільшим у точці 1, яка розташована найближче до провідника, і найменшим у точці 3, яка розташована найдалі.

А ЯК НАСПРАВДІ?

Чи є сенс у таких діях із погляду фізики?

Так, у таких діях є сенс із погляду фізики. Електромагнітні замки утримують ригель за допомогою магнітного поля, яке створюється електричним струмом. У разі вимкнення електропостачання струм у колі зникає, магнітне поле припиняє діяти, і замок автоматично відкривається.

3. Як визначити полюси котушки зі струмом?

Полюси котушки зі струмом визначають за допомогою правої руки: якщо чотири зігнуті пальці правої руки спрямувати за напрямком струму в котушці, то відігнутий на 90° великий палець укаже напрямок на її північний полюс (N). Протилежний торець котушки буде південним полюсом (S).

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Як визначити напрямок ліній магнітної індукції магнітного поля провідника зі струмом?

Напрямок ліній магнітної індукції магнітного поля провідника зі струмом можна визначити за допомогою магнітних стрілок або за допомогою правила свердлика (правила правої руки).

2. Сформулюйте правило свердлика.

Якщо вкручувати свердлик за напрямком струму в провіднику, то напрямок обертання ручки свердлика вкаже напрямок ліній магнітної індукції магнітного поля струму. Також можна скористатися правилом правої руки: якщо спрямувати великий палець правої руки за напрямком струму в провіднику, то чотири зігнуті пальці вкажуть напрямок ліній магнітної індукції.

3. Як магнітна індукція магнітного поля провідника зі струмом залежить від відстані до провідника? від сили струму в провіднику?

Зі збільшенням відстані від провідника магнітна індукція створеного ним магнітного поля зменшується, а зі збільшенням сили струму в провіднику — збільшується.

4. Який вигляд мають лінії магнітної індукції магнітного поля прямого провідника зі струмом? котушки зі струмом?

Лінії магнітної індукції прямого провідника зі струмом мають вигляд концентричних кіл, які охоплюють провідник. Лінії магнітної індукції котушки зі струмом є замкненими кривими, аналогічними до ліній магнітного поля штабового магніту, що проходять усередині котушки та охоплюють її зовні.

5. Як визначити магнітні полюси котушки зі струмом?

Магнітні полюси котушки зі струмом можна визначити за допомогою правила правої руки: якщо чотири зігнуті пальці правої руки спрямувати за напрямком струму в котушці, то відігнутий на 90° великий палець укаже напрямок на її північний полюс.

ВПРАВА № 11

1. На рис. 1 зображено лінію магнітної індукції магнітного поля провідника зі струмом. Яким є напрямок струму?

Напрямок струму в провіднику — від точки C до точки A.

2. На рис. 2 зображено лінії магнітної індукції магнітних полів двох провідників зі струмом. 1) Як напрямлене магнітне поле провідника на рис. 2, а? 2) Яким є напрямок струму в провіднику на рис. 2, б? 3) У якій точці — А чи В — магнітне поле є сильнішим (рис. 2, а, б)?

1. Магнітне поле провідника на рис. 2, а напрямлене по дотичній до кола проти ходу годинникової стрілки.
2. Напрямок струму в провіднику на рис. 2, б — від нас.
3. На рис. 2, а магнітне поле є однаковим в обох точках A і B, а на рис. 2, б магнітне поле є сильнішим у точці A.

3. Яким полюсом має повернутися до нас магнітна стрілка (рис. 3)? Чи зміниться відповідь, якщо стрілку розташувати над провідником?

Магнітна стрілка має повернутися до нас південним полюсом. Якщо розташувати стрілку над провідником, відповідь зміниться: вона повернеться до нас північним полюсом.

4. Над котушкою підвішено магніт (рис. 4). Що відбудеться, якщо замкнути коло?

Якщо замкнути коло, магніт буде втягуватися в котушку, оскільки на верхньому торці котушки утвориться її північний магнітний полюс.

5. Визначте полюси джерела струму на рис. 5.

Ліворуч розташований позитивний полюс («плюс»), праворуч — негативний полюс («мінус»).

6. У деяких випадках магнітне поле струму не є бажаним. У такому разі використовують біфілярну намотку: провід скручують удвоє так, щоб обидва його кінці опинилися поряд. У чому сенс такої намотки?

Сенс такої намотки полягає в тому, що струми в скручених проводах протікають у протилежних напрямках, унаслідок чого їхні магнітні поля напрямлені протилежно та повністю компенсують одне одного.