Номер 3, страница 70 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Творческие задания. § 21. Энергия магнитного поля тока. Глава 2. Магнитное поле - номер 3, страница 70.

3. Создайте фотоальбом «Спектры магнитных полей».

Создайте фотоальбом «Спектры магнитных полей».

Решение

Фотоальбом «Спектры магнитных полей» представляет собой концептуальную коллекцию изображений, которые наглядно демонстрируют структуру магнитных полей от различных источников. Цель альбома — визуализировать невидимые магнитные силовые линии, чтобы лучше понять их форму, направление и свойства. Визуализация чаще всего достигается с помощью мелких железных опилок, которые, подобно стрелкам компаса, выстраиваются вдоль этих линий.

Альбом можно разделить на три тематических раздела.

Раздел 1: Магнитные поля постоянных магнитов

Этот раздел содержит изображения спектров полей, создаваемых постоянными магнитами. Они являются классическими примерами и основой для понимания магнетизма.

• Фото 1: Спектр поля полосового магнита. На изображении представлен полосовой магнит, помещенный под лист бумаги или оргстекла, на который равномерно насыпаны железные опилки. Опилки образуют четкую картину силовых линий: они выходят из северного полюса (N), изгибаются в пространстве и входят в южный полюс (S), замыкаясь внутри магнита. Картина иллюстрирует дипольный характер поля и его неоднородность (линии гуще у полюсов, где поле сильнее).
• Фото 2: Спектр поля подковообразного магнита. Подковообразный магнит, накрытый листом с железными опилками. Опилки показывают, что между полюсами магнита создается очень сильное и практически однородное поле — силовые линии здесь расположены густо и почти параллельны друг другу. Снаружи поле значительно слабее.
• Фото 3: Взаимодействие двух магнитов (притяжение). Два полосовых магнита расположены на небольшом расстоянии друг от друга разноименными полюсами (N к S). Спектр показывает, как силовые линии «перетекают» от северного полюса одного магнита к южному полюсу другого, образуя общее поле и наглядно демонстрируя силу притяжения.
• Фото 4: Взаимодействие двух магнитов (отталкивание). Два магнита расположены одноименными полюсами (например, N к N). Картина силовых линий четко показывает, как они изгибаются и расходятся в стороны, как бы упираясь друг в друга. Между полюсами образуется область, где опилок почти нет, что свидетельствует об ослаблении поля и наличии силы отталкивания.

Раздел 2: Магнитные поля электрических токов

Данный раздел посвящен визуализации магнитных полей, которые порождаются движущимися электрическими зарядами (током) в проводниках различной конфигурации.

• Фото 5: Спектр поля прямого проводника с током. Через горизонтальный лист картона пропущен вертикальный прямой провод. При пропускании по нему постоянного тока рассыпанные на картоне железные опилки выстраиваются в виде концентрических окружностей. Центр этих окружностей находится на оси проводника. Это доказывает, что магнитное поле тока имеет вихревой характер.
• Фото 6: Спектр поля кругового витка с током. Железные опилки вокруг катушки, состоящей из одного или нескольких витков. Они показывают, что силовые линии входят с одной стороны плоскости витка и выходят с другой. В центре витка поле наиболее сильное и направлено перпендикулярно его плоскости.
• Фото 7: Спектр поля соленоида. На фото представлен длинный соленоид (цилиндрическая катушка). Картина силовых линий, полученная с помощью опилок, очень похожа на спектр поля полосового магнита. Внутри соленоида линии практически параллельны и равномерны, что говорит о создании однородного магнитного поля. Снаружи поле слабое и имеет дипольный характер.

Раздел 3: Магнитное поле Земли

В этом разделе представлены не экспериментальные спектры, а схемы и фотографии явлений, иллюстрирующих глобальное магнитное поле нашей планеты.

• Фото 8: Схема магнитосферы Земли. Научная иллюстрация, изображающая Землю и окружающие ее силовые линии магнитного поля, которые образуют магнитосферу. На схеме показано, как это поле деформируется под действием солнечного ветра и защищает планету, отклоняя поток заряженных частиц от Солнца.
• Фото 9: Полярное сияние. Яркая фотография полярного сияния (Aurora Borealis/Australis). Подпись к фото объясняет, что это красивое природное явление — результат взаимодействия заряженных частиц солнечного ветра с атомами земной атмосферы. Частицы движутся вдоль силовых линий магнитного поля Земли и вызывают свечение газов в приполярных областях.

Ответ:

Концепция фотоальбома «Спектры магнитных полей» заключается в создании систематизированной коллекции визуальных материалов для демонстрации невидимых магнитных полей. Альбом должен состоять из трех разделов: 1) Спектры полей постоянных магнитов (полосового, подковообразного, взаимодействующих полюсов), полученные с помощью железных опилок. 2) Спектры полей, создаваемых электрическим током в прямом проводнике, круговом витке и соленоиде. 3) Иллюстрации и фотографии, относящиеся к магнитному полю Земли (схема магнитосферы, полярные сияния). Каждое изображение должно сопровождаться подробным описанием, объясняющим наблюдаемую картину и лежащие в ее основе физические принципы.