Закон кулона, конденсатор, сила тока, закон ома, закон джоуля

Вариант 1

1. На столе находится электроскоп, шару которого сообщен положительный заряд. Какое поле существует вокруг него? Как его можно обнаружить?

1) в этом случае поле отсутствует
2) электрическое; по изменению положения листочков электроскопа при поднесении к его шару наэлектризованного тела
3) магнитное; по действию на железные опилки
4) и электрическое, и магнитное; по взаимодействию с на­электризованным телом и железными опилками

2. Какой опыт свидетельствует о существовании магнитного поля вокруг проводника с током?

1) опыт Эрстеда
2) опыт Кулона
3) опыт Ома
4) опыт Иоффе и Милликена

3. Какую линию называют магнитной линией магнитного поля?

1) ту, которая видна благодаря железным опилкам
2) ту, вдоль которых располагаются в магнитном поле оси магнитных стрелочек
3) любую линию в магнитном поле, по которой движется к магниту притягиваемое им тело

4. Укажите картину магнитного поля, которая соответствует на рисунке магнитному полю прямого проводника с током.

1) № 1
2) № 2
3) № 3

5. Какие места катушки с током называют полюсами? Сколько их у каждой катушки?

1) находящиеся в средней части катушки; столько, сколько витков провода в этой части
2) расположенные в средней части катушки; один — северный
3) находящиеся вблизи концов катушки; два — северный и южный
4) концы катушки; два — северный и южный

6. На каком рисунке направление магнитных линий магнитного поля катушки с током показано правильно?

1) № 1
2) № 2
3) № 3

7. Как изменить магнитное поле катушки с током, имея в своем распоряжении железный стержень, диаметр которого чуть меньше диаметра ее отверстия? Как оно изменится при этом?

1) положить стержень рядом с катушкой; усилится
2) вставить стержень в катушку; ослабнет
3) вставить стержень в катушку; усилится
4) подвесить стержень над катушкой; усилится

8. Как взаимодействуют одноименные полюсы магнитов?

1) отталкиваются друг от друга
2) притягиваются друг к другу
3) они не взаимодействуют
4) отталкиваются только тогда, когда находятся очень близко друг от друга

9. Где находится южный магнитный полюс Земли?

1) там, где расположен ее южный географический полюс
2) там, где находится северный географический полюс Земли
3) вблизи северного географического полюса нашей планеты
4) вблизи ее южного географического полюса

10. Какой из представленных здесь рисунков соответствует картине магнитного поля при взаимодействии разноименных полюсов магнита?

1) № 1
2) № 2
3) № 3

11. По виду магнитных линий магнитных полей между полюсами магнитов определите их правый полюс.

1) на рис. № 1 — южный, на рис. № 2 — северный
2) на обоих рисунках — северный
3) на обоих рисунках — южный
4) на рис. № 1 — северный, на рис. № 2 — южный

12. На какой проводник с током — прямой, в форме спирали, катушки, рамки — действует магнитное поле?

1) на прямой
2) на катушку
3) на рамку
4) на все проводники с током

13. Придет ли в движение проводник, изображенный на рисунке, если замкнуть ключ? Почему?

1) нет, так как в цепи не возникнет ток
2) да, поскольку на проводник АВ подействует магнитное поле
3) нет, потому что последовательно с проводником АВ включен реостат
4) да, так как цепь будет замкнута

14. Какой механизм действует благодаря использованию в его устройстве принципа вращения рамки с током в магнитном поле?

1) электромагнит
2) электродвигатель
3) электрический чайник

15. Какая физическая величина характеризует энергетическую эффективность электродвигателя?

1) его мощность
2) произведенная им работа
3) КПД двигателя
4) масса и размеры двигателя

2 вариант

1. Проводник включен в работающую электрическую цепь. Какое поле существует вокруг него?

1) Электрическое
2) Магнитное
3) Электромагнитное
4) Поле в этом случае не возникает

2. Что служит источником электрического поля?

1) Электрический ток
2) Положительный электрический заряд
3) Отрицательный электрический заряд
4) Любой электрический заряд

3. Какова форма магнитных линий магнитного поля прямого проводника с током?

1) Замкнутые кривые вокруг проводника
2) Отходящие от проводника радиальные линии
3) Замкнутые кривые вокруг проводника, расположенные в перпендикулярных ему плоскостях
4) Концентрические окружности, охватывающие проводник

4. На каком рисунке представлена картина магнитного поля ка­тушки с током?

1) №1
2) №2
3) №3

5. На каком рисунке направление магнитных линий магнитного поля катушки с током показано стрелками неправильно?

1) №1
2) №2
3) №3

6. Как можно усилить магнитное поле катушки с током?

1) Увеличить силу тока в ней
2) Сделать ее более длинной
3) Увеличить радиус катушки
4) Намотать провод на каркас менее плотно

7. Электромагнит удерживал притянувшийся к нему железный лом. При размыкании электрической цепи тот отпал от элек­тромагнита. Притянется ли он вновь, если цепь замкнуть, из­менив направление тока?

1) Нет
2) Да
3) Однозначный ответ дать нельзя

8. Какое из названных ниже веществ не притянется к маг­ниту?

1) Чугун
2) Кобальт
3) Стекло
4) Сталь

9. Магнитная буря — это

1) изменение магнитного поля Земли
2) неожиданное усиление магнитного поля планеты
3) резкое кратковременное изменение магнитного поля Земли
4) несуществующее явление

10. На каком рисунке изображена картина магнитного поля при взаимодействии одноименных полюсов магнитов?

1) №1
2) №2
3) №3

11. На рисунках показаны две картины магнитных полей между полюсами магнитов. Определите их левый полюс.

1) На обоих рисунках — северный
2) На обоих рисунках — южный
3) На рис. №1 — южный, на рис. №2 — северный
4) На рис. №1 — северный, на рис. №2 — южный

12. Собрана электрическая цепь, в которой один проводник поме­щен между полюсами дугообразного магнита. При замыкании цепи он отклонился вправо, а экспериментатору надо было, чтобы проводник отклонился влево. Что ему надо для этого изменить?

1) Силу тока в цепи
2) Направление тока или расположение полюсов магнита
3) И направление тока, и расположение полюсов магнита
4) Напряжение на концах этого проводника

13. Будет ли двигаться проводник АВ, если ключ зам­кнуть? Почему?

1) Да, так как цепь будет замкнута
2) Нет, поскольку отсутствует магнитное поле
3) Да, потому что в проводнике АВ возникнет электриче­ский ток
4) Нет, так как включенный в цепь реостат уменьшит силу тока

14. Как — прямолинейно, криволинейно, поворачиваясь вокруг оси — может двигаться в магнитном поле рамка с током?

1) Прямолинейно
2) Криволинейно
3) Поворачиваясь вокруг оси
4) Ответ неоднозначен

15. По какому из названных здесь признаков электродвигатели превосходят тепловые двигатели?

1) Экологичности
2) Мощности
3) Массе
4) Размеру

Глава XIV. Электромагнетизм

§ 94. Постоянный магнит и круговой ток. Магнитные поля магнитов и токов

Магнитные явления были известны еще в глубокой древности из наблюдений над свойством природного магнитного железняка (закись — окись железа притягивать железные предметы и намагничивать их. Тогда же были замечены магнитные свойства Земли, благодаря которым стержневой магнит, уравновешенный на острие, самопроизвольно устанавливался почти вдоль географического меридиана. Основанный на этом свойстве компас существовал в Китае еще примерно 3000 лет тому назад.

Первое подробное исследование и описание свойств постоянных магнитов было выполнено в 1600 г. Гильбертом. Выяснилось, что постоянный магнит имеет два полюса — концевые области, притягивающие железные предметы с наибольшей силой, и расположенную между ними нейтральную зону, которая практически не обнаруживает сил притяжения, Между полюсами магнита существует различие, выражающееся в том, что, как уже отмечалось, магнит всегда ориентируется одним определенным полюсом на север, а другим — на юг; первый назван северным, или положительным магнитным полюсом, второй — южным, или отрицательным магнитным полюсом. Оказалось также, что разноименные полюсы магнитов взаимно притягиваются, а одноименные — отталкиваются.

В результате этих исследований в физике возникло представление об особой магнитной субстанции, сосредоточенной в полюсах магнита и названной соответственно положительной и отрицательной «магнитной массой» («магнитным зарядом»). Однако наряду с этим появилось и серьезное сомнение в реальности такой субстанции, поскольку оказалось, что никаким способом невозможно разделить полюсы магнита, т. е. получить отдельно друг от друга положительный и отрицательный «магнитный заряд» (подобно тому, как отделяют положительные и отрицательные электрические заряды, образующиеся, например, при электризации тел). Из разрезанного поперек оси магнита всегда получались два меньших магнита, каждый из которых имел северный и южный полюсы.

Уже в XVIII в

было обращено внимание на намагничивание железных предметов и перемагничивание компаса, если вблизи них происходил грозовой разряд. Это наводило на мысль о связи магнитных явлений с электрическими

Справедливость такого предположения была экспериментально подтверждена в 1820 г. датским физиком Эрстедом, установившим, что, как и постоянный магнит, электрический ток в проводе воздействует на расположенную поблизости магнитную стрелку, ориентируя ее вполне определенным образом

Магнитное поле проводника с током

Электрический ток, протекающий по проводнику с током, создает в окружающем его пространстве магнитное поле. Чем больше ток, проходящий по проводнику, тем сильнее возникающее вокруг него магнитное поле.

Магнитные силовые линии этого поля располагаются по концентрическим окружностям, в центре которых находится проводник с током.

Направление линий магнитного поля вокруг проводника с током всегда находится в строгом соответствии с направлением тока, проходящего по проводнику.

Направление магнитных силовых линий можно определить по правилу буравчика: если поступательное движение буравчика (1) совпадает с направлением тока (2) в проводнике, то вращение его рукоятки укажет направление силовых линий (4) магнитного поля вокруг проводника.

При изменении направления тока линии магнитного поля также изменяют свое направление.

По мере удаления от проводника магнитные силовые линии располагаются реже. Следовательно, индукция магнитного поля уменьшается.

Направление тока в проводнике принято изображать точкой, если ток идет к нам, и крестиком, если ток направлен от нас.

Для получения сильных магнитных полей при небольших токах обычно увеличивают число проводников с током и выполняют их в виде ряда витков; такое устройство называют катушкой.

В проводнике, согнутом в виде витка, магнитные поля, образованные всеми участками этого проводника, будут внутри витка иметь одинаковое направление. Поэтому интенсивность магнитного поля внутри витка будет больше, чем вокруг прямолинейного проводника. При объединении витков в катушку магнитные поля, созданные отдельными витками, складываются. При этом концентрация силовых линий внутри катушки возрастает, т. е. магнитное поле внутри нее усиливается.

Чем больше ток, проходящий через катушку, и чем больше в ней витков, тем сильнее создаваемое катушкой магнитное поле. Магнитное поле снаружи катушки также складывается из магнитных полей отдельных витков, однако магнитные силовые линии располагаются не так густо, вследствие чего интенсивность магнитного поля там не столь велика, как внутри катушки.

Магнитное поле катушки с током имеет такую же форму, как и поле прямолинейного постоянного магнита: силовые магнитные линии выходят из одного конца катушки и входят в другой ее конец. Поэтому катушка с током представляет собой искусственный электрический магнит. Обычно для усиления магнитного поля внутрь катушки вставляют стальной сердечник; такую катушку называют электромагнитом.

Направление линий магнитной индукции катушки с током находят по правилу правой руки:

если мысленно обхватить катушку с током ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца указывали направление тока в ее витках, тогда большой палец укажет направление вектора магнитной индукции.

Для определения направления линий магнитного поля, создаваемого витком или катушкой, можно использовать также правило буравчика:

если вращать ручку буравчика по направлению тока в витке или катушке, то поступательное движение буравчика укажет направление вектора магнитной индукции.

Электромагниты нашли чрезвычайно широкое применение в технике. Полярность электромагнита (направление магнитного поля) можно определить и с помощью правила правой руки.

4 вариант

1. Вокруг каких зарядов образуется магнитное поле?

1) Любых электрических зарядов
2) Вокруг всех однонаправленно движущихся зарядов
3) Только вокруг упорядоченно перемещающихся электронов
4) Вокруг неподвижных электрических зарядов

2. О чем свидетельствует опыт Эрстеда?

1) О нагревании проводника электрическим током
2) Об отклонении магнитной стрелки, находящейся около проводника с током, в определенную сторону
3) О существовании вокруг проводника с током магнитного поля.

3. Правильно ли обозначено на рисунке направление линий магнитного поля проводника с током?

1) Да
2) Нет
3) Определить нельзя, так как неизвестно направление тока в проводнике

4. Чем катушка с током похожа на магнитную стрелку?

1) Наличием полюсов
2) Формой
3) Тем, что тоже имеет два полюса и при возможности свобод­но поворачиваться устанавливается в направлении «север — юг»

5. Каким образом можно изменить направление магнитного поля катушки на противоположное?

1) Изменив направление тока и перевернув ее полюсы
2) Изменив направление тока или поменяв местами ее по­люсы
3) Повысив напряжение или силу тока в катушке

6. Какой из названных ниже приборов применяется для регули­рования силы притяжения магнитом железных предметов?

1) Магнитная стрелка
2) Амперметр
3) Вольтметр
4) Реостат

7. Притягивается к магниту

1) резина
2) шерсть
3) сталь
4) шелк

8. Как называют явление существования необычно сильного магнитного поля в какой-либо местности Земли?

1) Магнитное поле Земли
2) Магнитная буря
3) Магнитное взаимодействие
4) Магнитная аномалия

9. Укажите, какая из картин магнитного поля, изображенных на рисунках, соответствует магнитному полю катушки с то­ком.

1) №1
2) №2
3) №3

10. Какой полюс магнита — северный или южный — расположен слева?

1) На обоих рисунках — северный
2) На обоих рисунках — южный
3) На рис. №1 — северный, на рис. №2 — южный
4) На рис. №1 — южный, на рис. №2 — северный

11. Что представляет собой электромагнит?

1) Навитый на каркас провод
2) Катушку с проволочной обмоткой и сердечником из железа :
3) Катушку с проволочной обмоткой и сердечником из намагниченного материала
4) Катушку с любым сердечником

12. Как изменится направление движения проводника с током под действием магнитного поля, если переключить полюсы источника тока и поменять местами полюсы магнитов?

1) Не изменится
2) Изменится на обратное
3) Проводник не придет в движение
4) Среди ответов нет правильного

13. При каком условии магнитное поле действует на проводник?

1) Если он заряжен
2) Если по нему течет ток
3) Если в нем большая сила тока

14. Почему электродвигатели не применяются так широко, как двигатели внутреннего сгорания, в автомобилях?

1) Потому что их КПД ниже
2) Из-за того, что на трассах везде есть бензоколонки, а не станции зарядки аккумуляторов
3) Потому что современные аккумуляторы не обеспечивают электродвигатели энергией длительное время

15. Какой из названных здесь двигателей обладает наибольшим КПД?

1) Реактивный двигатель
2) Газовая турбина
3) Двигатель внутреннего сгорания
4) Электродвигатель

Ответы на тест по физике Электромагнитные явления1 вариант
1-2
2-1
3-2
4-3
5-4
6-2
7-3
8-1
9-3
10-2
11-4
12-4
13-1
14-2
15-32 вариант
1-3
2-4
3-4
4-2
5-1
6-1
7-2
8-3
9-3
10-1
11-2
12-2
13-2
14-3
15-13 вариант
1-3
2-4
3-3
4-3
5-3
6-2
7-4
8-1
9-4
10-2
11-1
12-2
13-3
14-4
15-24 вариант
1-2
2-3
3-3
4-3
5-2
6-4
7-3
8-4
9-2
10-1
11-2
12-1
13-2
14-3
15-4

Взаимодействие — магнит

Взаимодействие магнитов друг с другом всегда происходит так, что одноименные полюсы отталкиваются, а разноименные — притягиваются. Следует подчеркнуть, что в этих случаях взаимодействуют не полюсы, а магнитные поля обоих магнитов.
 

Взаимодействие магнитов объясняется тем, что вокруг любого магнита имеется магнитное поле. Магнитное поле одного магнита действует на другой магнит, и, наоборот, магнитное поле второго магнита действует на первый.
 

Взаимодействие магнитов и токов. С удивительными свойствами магнитов люди познакомились еще в далекой древности, но первое их систематическое экспериментальное изучение было проведено английским врачом и физиком В.
 

Взаимодействие магнитов и токов.
 

Взаимодействие магнитов 2 и 3 осуществляется при зазоре, равном 5 мм.
 

Силы взаимодействия магнита и шарика оказались равными и противоположно направленными.
 

При взаимодействии магнита с материалом, обладающим ферромагнитными свойствами, вектор поля, воздействующего на сердечники феррозонда, изменяется по направлению и величине. В результате появляется продольная относительно сердечников составляющая поля, а следовательно, и пропорциональный ей электрический сигнал феррозонда. Благодаря значительной глубине ( до 10 мм) намагничивания аустенитной стали намагничивающим элементом снижается чувствительность преобразователя к микро-стуктурной неоднородности стали, неровностям торца заготовки ( темплета) и к изменениям физико-химических свойств поверхностного слоя металла, вызванным окислением и наклепом.
 

При взаимодействии магнита с материалом, обладающим ферромагнитными свойствами, вектор поля, воздействующего на сердечники феррозонда, изменяется по направлению п величине. В результате появляется продольная относительно сердечников составляющая поля, а следовательно, и пропорциональный ей электрический сигнал феррозонда.
 

При взаимодействии магнита с материалом, обладающим ферромагнитными свойствами, вектор поля, воздействующего на сердечники феррозонда, изменяется по направлению и величине. В результате появляется продольная относительно сердечников составляющая поля, а следовательно, и пропорциональный ей электрический сигнал феррозонда.
 

Точные законы взаимодействия магнитов были установлены в 1785 г. Кулоном почти одновременно с открытием закона взаимодействия электрических зарядов. Существование магнитного поля тока впервые было обнаружено в 1820 г. датским физиком Эрстедом. Тогда же французским физиком Ампером была разгадана природа магнетизма как проявления движения электрических зарядов. В конце того же 1820 г. Био и Савар открыли закон, точно определяющий магнитное поле тока.
 

Телепередача осуществляется благодаря взаимодействию сдвоенных магнитов 5 ( рис. 25 а), встроенных в хвостовик поплавка, и следящего магнита 4, размещенного вне жидкости и связанного с пневмо-реле. Питание пневмореле осуществляется через пневмоусилитель. Сильфон предназначен для выполнения следящего движения пневморе-ле при перемещении поплавка и сдвоенных магнитов.
 

Линии магнитного поля

Говорят, что в детстве Альберт Эйнштейн обожал разглядывать компас, размышляя о том, как игла ощущает силу без прямого физического контакт. Глубокое мышление и серьезный интерес, привели к тому, что ребенок вырос и создал свою революционную теорию относительности.

Так как магнитные силы влияют на удаленности, мы вычисляем магнитное поля для отображения этих сил. Графическая передача линий полезна для визуализации силы и направления магнитного поля. Вытянутость линий указывает на северную ориентацию стрелки компаса. Магнитное именуют В-полем.

(а) – Если для сопоставления магнитного поля вокруг стержневого магнита используют небольшой компас, то он покажет нужное направление от северного полюса к южному. (b) – Добавление стрелок создает непрерывные линии магнитного поля. Сила выступает пропорциональной близости линий. (с) – Если можно изучить внутренность магнита, то линии отобразятся в виде замкнутых петель

Нет ничего сложного в сопоставлении магнитного поля объекта. Для начала вычислите силу и направление магнитного поля в нескольких местах. Отметьте эти точки векторами, указывающими в направлении локального магнитного поля с величиной, пропорциональной его силе. Можно объединить стрелки, и сформировать линии магнитного поля. Направление в любой точке выступит параллельным направлению ближайших линий поля, а локальная плотность способна быть пропорциональной прочности.

Силовые линии магнитного поля напоминают контурные на топографических картах, так как показывают нечто непрерывное. Многие законы магнетизма можно сформулировать при помощи простых понятий, вроде количества полевых линий сквозь поверхность.

Направление линий магнитного поля, представленных выравниванием железных опилок на бумаге, расположенной над стержневым магнитом

На отображение линий влияют различные явления. Например, железные опилки на линии магнитного поля создают линии, которые соответствуют магнитным. Также они визуально отображаются в полярных сияниях.

Отправленный в поле небольшой компас выравнивается параллельно линии поля, а северный полюс укажет на В.

Миниатюрные компасы можно использовать для демонстрации полей. (а) – Магнитное поле круглого токового контура напоминает магнитное. (b) – Длинный и прямой провод формирует поле с линиями магнитного поля, создающего круговые петли. (с) – Когда провод оказывается в плоскости бумаги, то поле выступает перпендикулярным бумаге. Отметьте, какие именно символы используют для поля, указывающего внутрь и наружу

Детальное изучение магнитных полей помогло вывести ряд важных правил:

• Направление магнитного поля касается линии поля в любой точке пространства.
• Сила поля выступает пропорциональной близости линии. Она также точно пропорциональна количеству линий на единицу площади.
• Линии магнитного поля никогда не сталкиваются, а значит в любой точке пространства магнитное поле будет уникальным.
• Линии остаются непрерывными и следуют с северного к южному полюсу.

Последнее правило основывается на том, что полюса нельзя разделить. И это отличается от линий электрического поля, в которых конец и начало знаменуется положительными и отрицательными зарядами.

Взаимодействие магнитов

Постоянные магниты – это тела, длительное время сохраняющие намагниченность, то есть создающие магнитное поле.

Основное свойство магнитов: притягивать тела из железа или его сплавов (например стали). Магниты бывают естественные (из магнитного железняка) и искусственные, представляющие собой намагниченные железные полосы. Области магнита, где его магнитные свойства выражены наиболее сильно, называют полюсами. У магнита два полюса: северный ​( N )​ и южный ​( S )​.

Важно! Вне магнита магнитные линии выходят из северного полюса и входят в южный полюс. Разделить полюса магнита нельзя

Разделить полюса магнита нельзя.

Объяснил существование магнитного поля у постоянных магнитов Ампер. Согласно его гипотезе внутри молекул, из которых состоит магнит, циркулируют элементарные электрические токи. Если эти токи ориентированы определенным образом, то их действия складываются и тело проявляет магнитные свойства. Если эти токи расположены беспорядочно, то их действие взаимно компенсируется и тело не проявляет магнитных свойств.

Магниты взаимодействуют: одноименные магнитные полюса отталкиваются, разноименные – притягиваются.