Матеріали до уроків фізики 9класс. Магнітні явища

Матеріали до уроків фізики 9класс. Магнітні явища

Карпова.Л.Б. вчитель фізики ЗОШ № 3 м.Запоріжжя

1. Магнітне поле

Історична довідка

Протягом століть розвиток вчень про електрику і магнетизм йшло практично незалежно, хоча здавна було відзначено схожість електричних і магнітних явищ: для обох типів взаємодій спостерігалися як тяжіння, так і відштовхування. Процес формивання єдиного вчення про електромагнетизм, що завершився збудівлею теорії електромагнітного поля Максвелла, почався з відкриття датського вченого Ерстеда.

Ганс Християн Ерстед народився 14 серпня 1777 р в місті Рудкебінге в сім'ї аптекаря. Він навчався в Копенгагенському університеті, який закінчив у 1797 р, отримавши диплом фармацевта.

Все творче життя Ерстеда пройшла в стінах рідного університету. Ерстед перейнявся ідеєю про єдність сил природи і вже в 1812-1813 рр. висловив ідею про можливий зв'язок електричного струму і магнетизму. Однак виявити такий зв'язок йому вдалося лише в 1820 р, коли у время лекції було відзначено дію струму на магнітну стрілку. Його несподівані і дивно прості досліди з відхиленням магнітної стрілки поблизу провідника зі струмом були відразу ж перевірені поруч урахуних. Ця перевірка принесла і нові результати, які в сукупності склали експериментальну основу першої теорії магнетизму.

Цікаві факти

1. У Німеччині високошвидкісна магістраль зв'язала Гамбург і Мюнхен, а в 2000 р увійшла в дію лінія на магнітній підвісці «Трансрапід» між Берліном і Гамбургом. При швидкості 320 км / год відстань в 283 км поїзд долає за 53 хв.

Зовнішні, розплавлені, шари ядра Землі знаходяться в постоянном русі. У результаті цього в ньому виникають магнітні поля, що формують в остаточному підсумку магнітне поле Землі.

Магнітне поле Землі істотно впливає на клімат. Чехословацко і американські геофізики порівняли, як змінювався кліматичні умови і магнітне поле з 1925 по 1970 р З'ясувалася четкая закономірність: за всі ці роки в Північній півкулі росла напруженість магнітного поля і відповідно росла середньогодовая температура. У Південній півкулі Землі відбувалося обратве - одночасно знижувалися магнітна напруженість і температуру.

Дослідження показали, що під час магнітних бур навігаціїційних здатності поштових голубів значно погіршуються. Точно такі ж труднощі відчувають птахи, коли на зворотному шляху їм зустрічаються магнітні аномалії. Якщо амплітуда такої аномалії, що зустрілася на шляху голуба, велика, то птах полностью втрачає здатність орієнтуватися.

За допомогою магніторазведкі вивчають геомагнітне - естеження магнітне поле Землі. Його величина залежить від розмірів і глибини залягання намагнічених об'єктів, наприклад покладів жлізниць руд. Магнітометрами (польовими, авіаційними або кора бельной) вимірюють абсолютну величину магнітного поля або його відносні значення, які порівнюють з виміряними в опорних пунктах.

Якісні питання

• Що називається магнітним полем?

• У провіднику збільшили силу струму. Як при цьому змінилося магнітне поле?

• Провідник скрутили в котушку. Як при цьому змінилося магнітних поле?

2.Магніти і електромагніти

Історична довідка

Андре Марі Ампер, проводячи досліди з котушкою (він назвав її соленоїдом), показав еквівалентність його магнітного поля полю постійного магніту. Дослідження магнітного поля кругового струму привели Ампера до думки, що постійний магнетизм пояснюється існуванням елементарних кругових струмів, обтекающих частиници, з яких складаються магніти. У підсумку він відмовився від панівствовать раніше ідеї про магнітних рідинах і зробив висновок, що магнетизм - один із проявів електрики.

Компас з'явився в Європі не раніше XII в., І мореплавці орієнтувалися в морі головним чином по Сонцю і зіркам. В повному розумінні слова дороговказною була Полярна зірка, завжди показує напрям на північ. Допомагали і місцеві призн ки: течії, домінуючі вітри, колір води.

У багатовіковій історії мореплавання магнітний компас був і залишається найбільш значним винаходом. Більшість историків вважають, що компас у вигляді плаваючої у воді магнітної стрілки придумали в Китаї, а в кінці XII - початку XIII ст. арабські мореплаватель завезли його в Європу. Поєднавши магнітну стрілку з диском, італієць Флавій Джой в 1302 р сконструював компактну котушку - згодом обов'язковий елемент всіх компасів.

Цікавий факт

Англійський фізик XIV в. Вільям Герберт виготовив шарообразний магніт, досліджував його за допомогою маленької магнітної стрілки і прийшов до висновку, що земна куля - величезний космічний магніт.

Геофізики дізналися, яким було магнітне поле Землі тисячі і навіть мільйони років тому: у гірських порід, що містять залізо, оказалась відмінна магнітна пам'ять! Припустимо, вилилася колись під час виверження вулкана лава і, поки остигала, намагнітити в магнітному полі Землі. Потім поле змінилося, але у затверділої лави залишилася залишкова намагніченість. Вимірюючи її, геофізики виявили, що магнітні полюси Землі багато разів змінювалися містами! Скажімо, за останній мільйон років це траплялося 7 разів.

Якісні питання

• Чи можна зробити магніт, у якого був би тільки північний полюс? А тільки південний полюс?

• Якщо розламати магніт на дві частини, чи будуть ці частини магнітами?

• Які речовини можуть намагнічуватися?

• Які речовини володіють магнітними властивостями

• Чи можна намагнітити залізний цвях, сталеву викрутку, алюмініевую дріт, мідний котушку, сталевий болт? Чи можна намотану на цвях дріт назвати електромагнітом?

• Від чого залежать магнітні властивості електромагніту?

• За електромагніту пустили струм, а потім зменшили його в два рази. Як змінилися магнітні властивості електромагніту?

Загадки

1.Коли з тобою цей друг,

Ти можеш без доріг

Крокувати на північ і на південь,

На захід і схід. (Компас.)

А чи буде компас діяти на Венері? І в тайзі, і в океані

2.Он відшукає шлях будь.

Уміщається в кишені

І веде нас за собою. (Компас.)

А в яких точках на Землі компас даремний?

3.Електродвігатель і генератор електричного струму

Історична довідка

У 1831 р. видатний фізик Майкл Фарадей відкрив явище електромагнітної індукції. Він провів безліч дослідів, в результаті сконструював перший електромашинний генератор струму, як диск Фарадея.

Після настільки вдалих експериментів англійського вченого за разробітку придатного для практики електричного двигуна принялися винахідники багатьох країн. У 1834 р російський фізик і інженер Б. С. Якобі побудував електродвигун, дію якого було засновано на тяжінні і відштовхуванні електромагнітів. Подібні за принципом дії двигуни зробили також Т. Девенпорт, П. Форман, Ч. Пейдж. Всі ці пристрої мали великі розміри, малу потужність, значне магнітне розсіювання і низкий ККД. Для усунення таких серйозних недоліків потребовалось більше 50 років.

У 1885 р італійський фізик Г. Ферраріс і американський зобртатель Н. Тесла створили незалежно один від одного двофазну систем. Тесла і Ферраріс розробили перші конструкції подобних двофазних електродвигунів (один з них - диск Ферраріс - став основою електричного лічильника, встановленого в кожній квартирі).

Однак подальший розвиток техніки пов'язано з більш досконалою електричною системою трифазного струму. Російський інженер М. О. Доліво-Добровольський першим запропонував зробити ротор двигуна у вигляді так званого білячого колеса. У 1890 р. Доліво-Добровольський побудував трифазний двигун потужністю 3,7 кВт і трифазний трансформатор, необхідний для передачі електроенергії на великі расстояння. Продемонструвати їх дію вдалося в 1891 г на Міжнародної електротехнічній виставці у Франкфурті

Цікаві факти

Генератори електричного струму застосовуються у всіх транспортних засобах для вироблення електроенергії при русі транспорту. На електростанціях генератори використовуються для вьфаботкі електроенергії. На гідроелектростанціях енергія падаючої води перетворюється в електроенергію, однією з найпотужніших ГЕС вважається Саяно-Шушенська ГЕС, її потужність 6400 МВт Самою мощної теплової електростанцією в колишньому СРСР вважалася Екібастузського ГРЕС, її потужність 4000МВт. Найбільшої атомної електростанцією в світі вважається АЕС в Фукусіма (Японія), її потужність 9,1 ГВт. Експериментальна сонячна електростанція бьша построєна на Південному березі Криму в селищі Щолкіне. Ця електростанція має потужність 5 МВт. На узбережжі Кольського півострова действует Юіслогубская приливна електростанція, яка використовує енергію припливів, її потужність 0,4 МВт. Потужність Паужетская геотермальної електростанції 5 МВт. На цій станції насичена пара з пробуреної свердловини направляється в парові турбіни.

Якісні питання

• Які перетворення енергії відбуваються в електродвигуне? У генераторі?

• Де використовуються електродвигуни?

Література

1.Еноховіч А. С. Довідник з фізики. - М.: Просвещение, 1990.

2.Кочнев С. А. 300 запитань і відповідей про Землю і Всесвіту. - Ярославль: Академія розвитку, 1997.

3.Перельман Я. І. Цікава фізика. - М.: Наука, 1979.

4.Сборнік загадок: Посібник для вчителя. - М.: Просвещение, 1988.

5.Хочу все знати. - Л.: Дет. лит., 1970