Может ли магнит иметь только один полюс — только северный или только южный? Варианты: Да, у некоторых магнитов один полюс; Да, но только у электромагнитов; Нет, полюсы всегда существуют парами; Да, если магнит разрезать пополам.

Нет, полюсы всегда существуют парами

Что происходит с намагниченностью ферромагнетика при сильном нагревании выше точки Кюри? Варианты: Магнитные свойства теряются; Ничего не меняется; Намагниченность усиливается; Полюсы меняются местами.

Магнитные свойства теряются

Тема 8 · Физика

Магнитные явления

Магниты, электромагнит, магнитное поле тока. 100 заданий на отработку.

Родителю: как помочь с темой «Магнитные явления»

В теме 3 подтемы: Постоянные магниты. Магнитное поле Земли, Магнитное поле тока. Электромагнит. Электродвигатель, Электродвигатель: мощность и КПД.

Попросите ребёнка открыть теорию и за 2–3 минуты своими словами рассказать вам главное.
Затем 10 заданий во вкладке «Практика»: смотрите не на скорость, а на точность — и на то, где понадобилась подсказка.
Ошибки не решайте за него: разберите пошаговое решение вместе и вернитесь к ним через день-два.

Кабинет родителя: что проходят, проверочные, результат ребёнка по ссылке →

Магнитное поле тока — интерактивная модельдвигайте стрелку компаса и смотрите, куда она повернётсяОткрыть →

Решено

Правильно

Точность

Простыми словами

Стрелка компаса всегда поворачивается одним концом на север — её разворачивает невидимое магнитное поле Земли. Такое же поле есть у магнита на холодильнике и у любого провода, по которому течёт ток.

У магнита два полюса — северный (N) и южный (S). Одноимённые полюсы отталкиваются, разноимённые притягиваются. Разделить магнит на «только северный» и «только южный» нельзя: каждая половинка снова будет магнитом с двумя полюсами.

Магнитное поле и магнитные линии

Вокруг магнита существует магнитное поле. Его изображают магнитными линиями — вдоль них выстраиваются железные опилки и маленькие магнитные стрелки.

Вне магнита линии идут от северного полюса к южному; гуще всего — у полюсов

Там, где линии гуще, поле сильнее. Магнитные линии замкнуты.

Магнитное поле Земли: Земля — большой магнит. Его южный магнитный полюс находится вблизи северного географического, поэтому северный конец стрелки компаса указывает на север. Магнитные и географические полюсы не совпадают.

Стрелка компаса — тоже магнит: её N притягивается к S-полюсу земного «магнита», который сидит на севере.

Магнитное поле тока. Электромагнит

В 1820 году датский физик Ханс Кристиан Эрстед заметил, что магнитная стрелка возле провода поворачивается, когда по нему идёт ток. Вывод: вокруг проводника с током существует магнитное поле. Магнитное поле создают движущиеся заряды.

Поле тока сильнее у катушки (много витков). Если вставить внутрь железный сердечник, получится электромагнит — катушка с током, магнитное действие которой усилено сердечником.

Сильнеебольше сила тока, больше витков, есть железный сердечник.

Удобновключается и выключается, сила регулируется током. Применяют в подъёмных кранах, электрических звонках, реле.

Электродвигатель

На проводник с током в магнитном поле действует сила, и рамка с током поворачивается. На этом основан электродвигатель: он превращает электрическую энергию в механическую.

P_{з} = U I P_{п} = η U I η = \frac{A _{п}}{A _{з}} = \frac{m g h}{U I t}

мощность и КПД двигателя

где $U$ — напряжение, В; $I$ — сила тока, А; $P_{з}$ — потребляемая мощность, Вт; $P_{п}$ — полезная механическая мощность, Вт; $η$ — КПД (в формулу — долей: 60% = 0,6); $t$ — время, с; $m$ — масса груза, кг; $h$ — высота подъёма, м.

$U = 380 В$ , $I = 40 А$ , $η = 60%$ : $P_{п} = 0, 6 \cdot 380 \cdot 40 = 9120 Вт$ .
Подъёмник: $U = 220 В$ , $I = 20 А$ , $t = 60 с$ , $m = 660 кг$ , $h = 30 м$ , $g = 10 Н / кг$ .
Затрачено: $A_{з} = 220 \cdot 20 \cdot 60 = 264000 Дж$ . Полезно: $A_{п} = 660 \cdot 10 \cdot 30 = 198000 Дж$ .
$η = \frac{198 000}{264 000} \cdot 100% = 75%$ .

Полезная работа — подъём груза ( $m g h$ ), затраченная — работа тока ( $U I t$ ). Не перепутайте: КПД не бывает больше 100%.

Постоянные магниты и вещества

Постоянные магниты — тела, долго сохраняющие намагниченность. Природный магнит — магнитный железняк (магнетит). Бывают полосовые и дугообразные (подковообразные).
Сильно намагничиваются ферромагнетики: железо, никель, кобальт, сталь. Алюминий, медь, дерево практически не притягиваются. Магнит держится на дверце холодильника, потому что она стальная.
Стальная скрепка рядом с магнитом сама намагничивается и притягивает другие скрепки. Стальной стержень намагничивается и в поле катушки с током.
При сильных ударах магнит ослабевает, а при нагревании выше точки Кюри ферромагнетик теряет магнитные свойства.
Магнитное поле проходит сквозь стекло, бумагу, дерево. Защитить прибор от внешнего поля можно железным корпусом, а корпус компаса делают из латуни или пластмассы, чтобы он не искажал поле.
Если к стрелке поднести северный полюс магнита, она повернётся к нему южным концом. Направление магнитной линии в точке показывает северный полюс стрелки.

Магнитное поле Земли

Первым к выводу, что Земля — большой магнит, пришёл английский учёный У. Гильберт (1600 г.).

Магнитная аномалия — область, где поле Земли сильно отличается от обычного. Крупнейшая в России — Курская магнитная аномалия: под землёй огромные залежи железной руды, и компас там врёт.
Поле Земли защищает планету от потока заряженных частиц Солнца (солнечного ветра). Оно направляет частицы к полюсам, поэтому полярные сияния видны в основном в высоких широтах.
Магнитные бури вызываются солнечной активностью — усилением потоков заряженных частиц от Солнца.

Поле тока и устройства

Магнитные линии прямого проводника с током — замкнутые окружности вокруг него. Если изменить направление тока, линии меняют направление, и стрелка рядом поворачивается на $18 0^{\circ}$ .
Вокруг неподвижного заряда магнитного поля нет — его создают только движущиеся заряды.
Катушка с током похожа на полосовой магнит; её полюсы меняются местами при смене направления тока. Чем больше витков и сила тока, тем сильнее поле. После выключения тока поле электромагнита исчезает.
Два параллельных проводника с токами одного направления притягиваются, противоположных — отталкиваются.

Устройство	Как работает
Электрический звонок	электромагнит притягивает якорёк с молоточком, якорёк размыкает цепь, ток пропадает, и якорёк возвращается — удары повторяются
Электромагнитное реле	слабый ток через электромагнит включает цепь с сильным током
Магнитный сепаратор	отделяет железо от других материалов
Амперметр (гальванометр)	рамка с током поворачивается в поле постоянного магнита
Громкоговоритель	катушка с током колеблется в поле постоянного магнита и раскачивает диффузор

В электродвигателе вращающаяся часть — якорь (ротор), а коллектор (полукольца со щётками) каждые пол-оборота меняет направление тока в рамке. Направление вращения меняют, изменив направление тока или поменяв полюсы магнита. Первый практический электродвигатель создал Б. С. Якоби (1834 г.). Электродвигатели не дают выхлопа и имеют высокий КПД.

Посмотреть и посчитать

Модели

Электродвигатель постоянного тока

Серия: 0