Магнитное поле

Постоянные магниты

У всякого магнита два полюса: северный и южный. Разделить их не выйдет.

Разломай магнит пополам, и у каждой половинки снова появятся оба полюса. Так будет при любом дроблении.

Одноимённые полюса отталкиваются, разноимённые притягиваются. Правило похоже на правило для зарядов, но природа явлений разная.

Притягиваются к магниту не все вещества. Железо, никель и кобальт да, а медь, алюминий и дерево нет.

Стальную спицу можно намагнитить самому. Проведи по ней магнитом несколько раз в одну сторону, и она начнёт притягивать иголки.

Магнитное поле

Вокруг магнита существует магнитное поле. Обнаружить его проще всего железными опилками.

Насыпь опилки на лист бумаги, положи снизу магнит и постучи по листу. Опилки выстроятся вдоль линий поля.

Линии выходят из северного полюса и входят в южный. Гуще всего они у полюсов, там поле сильнее всего.

Замкнутость линий это важное отличие от электрического поля. У магнитного поля нет ни начала, ни конца: линии всегда возвращаются сами в себя.

Поле действует на магнитную стрелку и на движущиеся заряды. Именно эти два действия и позволяют его обнаружить.

Опыт Эрстеда

Датчанин Эрстед в тысяча восемьсот двадцатом году показывал студентам опыты с током. Рядом с проводом случайно оказался компас.

Когда цепь замкнули, стрелка повернулась. Разомкнули, и она вернулась на место.

Вывод оказался огромным по значению. Вокруг всякого проводника с током существует магнитное поле.

Значит, магнетизм порождается движением зарядов. И постоянный магнит намагничен потому, что внутри него упорядочены движения электронов в атомах.

Катушка и электромагнит

Поле одного витка слабое. Смотай провод в катушку, и поля витков сложатся.

Такая катушка ведёт себя как магнит: у неё есть северный и южный концы. Вставь внутрь железный сердечник, и поле усилится в сотни раз.

Получившееся устройство называют электромагнитом. Его сила зависит от тока, числа витков и сердечника.

Главное преимущество перед постоянным магнитом в управляемости. Выключил ток, и притяжение исчезло.

Где применяют

На подъёмном кране электромагнитом берут металлолом и отпускают его одним движением рубильника.

В электрическом звонке электромагнит притягивает якорь с молоточком и одновременно размыкает цепь, отчего якорь возвращается, и всё повторяется.

В реле маленький ток управляет большим: электромагнит замыкает контакты силовой цепи.

В наушниках и динамике катушка с переменным током колеблет мембрану, и мы слышим звук.

На магнитном поле держится и жёсткий диск компьютера: данные записывают, намагничивая крошечные участки пластины.

Электродвигатель

Если на проводник с током действует магнитное поле, значит, ток можно превратить в движение.

Рамку с током в магнитном поле разворачивает: с одной стороны сила направлена вверх, с другой вниз.

Чтобы вращение не остановилось на полуобороте, ток в рамке периодически переключают. Делает это коллектор со щётками.

Так устроен любой двигатель постоянного тока, от игрушечного моторчика до тягового двигателя электровоза.

Обратный ход тоже работает. Если вращать рамку в магнитном поле руками, в ней появится ток, и мотор превратится в генератор.

Земля как магнит

Наша планета сама огромный магнит, поэтому стрелка компаса и находит север.

Магнитные полюса не совпадают с географическими и медленно перемещаются. Отсюда поправка на магнитное склонение в навигации.

Поле Земли защищает жизнь от потока частиц Солнца. Частицы отклоняются к полюсам, и мы видим полярные сияния.

Иногда поле теряет силу, а полюса меняются местами. Следы таких переворотов находят в застывших породах.

Компасом пользуются больше тысячи лет, и до сих пор он остаётся самым надёжным прибором в походе. Спутниковая навигация точнее, но ей нужны батарейки и сигнал.

Про ток и его действия речь шла в уроке «Электрический ток и цепь». Последний урок года посвящён свету: «Свет, отражение и линзы».