Номер 21, страница 124, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава IV. Электромагнитные явления. Параграф 23. Магнитные взаимодействия. Магнитное поле - номер 21, страница 124.

Условие.

21. Прочитайте следующий текст и выполните задания к нему.

Как многие из вас уже знают, у магнита есть два полюса: один называют северным и окрашивают обычно в синий цвет, а другой — южным и окрашивают в красный цвет$^{1}$. Северный полюс обозначают$^{2}$ буквой $\text{N}$, а южный — буквой $\text{S}$.

Почему же северный полюс магнита назвали северным? Ответ на этот вопрос даёт компас (рис. 23.1). Стрелка компаса представляет собой маленький магнит: его северный полюс (синий конец стрелки) указывает на север.

Рис. 23.1

Рисунок 23.2 иллюстрирует опыты по изучению взаимодействия постоянных магнитов. Мы видим, что взаимодействие полюсов магнитов напоминает взаимодействие электрически заряженных тел: одноимённые полюсы магнитов отталкиваются, а разноимённые — притягиваются.

Рис. 23.2

Однако есть важное различие между магнитами и электрически заряженными телами: телу можно сообщить как положительный, так и отрицательный заряд, а вот получить только северный или только южный полюс магнита невозможно.

Например, если распилить полосовой магнит, то получатся два магнита, у каждого из которых будет два полюса — северный и южный!

Ориентация стрелки компаса объясняется тем, что земной шар — это огромный магнит$^{1}$. Магнитные полюсы Земли расположены вблизи её географических полюсов.

Английский учёный В. Гильберт установил, что неподвижные железные предметы со временем намагничиваются, становясь магнитами, северный полюс которых обращён к северу (как стрелка компаса).

a) Почему северный полюс магнита называют северным, а южный полюс — южным?

б) Притягиваются или отталкиваются разноимённые полюсы магнитов?

в) Что общего во взаимодействии полюсов магнитов и электрических зарядов?

г) В чём состоит основное различие между магнитами и электрически заряженными телами?

д) Какой магнитный полюс Земли находится вблизи её Северного географического полюса?

е) Известно, что рельсы со временем намагничиваются. Где будет находиться северный полюс намагниченного рельса, расположенного вдоль меридиана?

Решение.

а) Почему северный полюс магнита называют северным, а южный полюс — южным? Северный полюс магнита получил своё название потому, что если такой магнит может свободно вращаться (как, например, стрелка компаса), то этот его полюс всегда будет указывать на Северный географический полюс Земли. Соответственно, противоположный полюс, указывающий на юг, называется южным. Это исторически сложившееся соглашение, связанное с использованием компаса для навигации.

Ответ: Северный полюс магнита называют северным, потому что он указывает на географический север, а южный полюс называют южным, потому что он указывает на географический юг.

б) Притягиваются или отталкиваются разноимённые полюсы магнита? Взаимодействие магнитных полюсов аналогично взаимодействию электрических зарядов. Согласно основному правилу магнетизма, разноимённые полюсы (северный N и южный S) притягиваются друг к другу. Одноимённые полюсы (N и N, или S и S) отталкиваются. Это явление проиллюстрировано на рисунке 23.2.

Ответ: Разноимённые полюсы магнита притягиваются.

в) Что общего во взаимодействии полюсов магнитов и электрических зарядов? Общим во взаимодействии магнитных полюсов и электрических зарядов является сам характер их силового взаимодействия: одноимённые полюсы/заряды отталкиваются, а разноимённые — притягиваются. Это фундаментальное свойство как электростатических, так и магнитных сил.

Ответ: Общим является то, что одноимённые полюсы/заряды отталкиваются, а разноимённые — притягиваются.

г) В чём состоит основное различие между магнитами и электрически заряженными телами? Основное различие заключается в том, что в природе существуют изолированные электрические заряды (положительные и отрицательные), так называемые электрические монополи. Однако магнитные монополи — то есть, изолированные северные или южные полюсы — никогда не были обнаружены. Любой магнит обязательно является диполем, то есть всегда имеет два полюса. Если разрезать магнит на части, каждая часть снова станет полноценным магнитом с обоими полюсами.

Ответ: Основное различие в том, что существуют изолированные электрические заряды, но не существует изолированных магнитных полюсов.

д) Какой магнитный полюс Земли находится вблизи её Северного географического полюса? Северный полюс стрелки компаса (который по определению является северным магнитным полюсом) притягивается к Северному географическому полюсу Земли. Так как притягиваются только разноимённые полюсы, это означает, что вблизи Северного географического полюса Земли на самом деле находится её Южный магнитный полюс. По этой же причине вблизи Южного географического полюса Земли находится её Северный магнитный полюс.

Ответ: Вблизи Северного географического полюса Земли находится её Южный магнитный полюс.

е) Известно, что рельсы со временем намагничиваются. Где будет находиться северный полюс намагниченного рельса, расположенного вдоль меридиана? Железные предметы, которые долгое время находятся неподвижно в магнитном поле Земли, намагничиваются. Они приобретают свойства постоянных магнитов, ориентированных вдоль линий земного магнитного поля. Рельс, расположенный вдоль меридиана, вытянут в направлении север-юг. Его конец, направленный на север, станет северным магнитным полюсом, а конец, направленный на юг, — южным, подобно стрелке компаса.

Ответ: Северный полюс намагниченного рельса будет находиться на его северном конце (направленном в сторону Северного географического полюса).