Номер 769, страница 121 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электромагнитные явления. Магнитное поле катушки с током. Электромагниты и их применение. Магнитное поле Земли - номер 769, страница 121.

Условие.

769. Почему обыкновенные магнитные компасы практически непригодны вблизи магнитных полюсов Земли?

Решение.

Решение

Обыкновенный магнитный компас представляет собой легкую магнитную стрелку, которая установлена на оси и может свободно вращаться в горизонтальной плоскости. Принцип его работы основан на взаимодействии с магнитным полем Земли: стрелка выстраивается вдоль силовых линий этого поля. Важно подчеркнуть, что стандартный компас реагирует именно на горизонтальную составляющую вектора магнитной индукции Земли.

Магнитное поле нашей планеты по своей структуре напоминает поле гигантского стержневого магнита. Силовые линии этого поля выходят из области Южного магнитного полюса и входят в область Северного магнитного полюса.

Направление силовых линий относительно поверхности Земли меняется в зависимости от географического положения:

1. Вблизи экватора силовые линии магнитного поля практически параллельны поверхности. Здесь горизонтальная составляющая поля максимальна, и компас работает очень точно, так как на его стрелку действует значительная ориентирующая сила в горизонтальной плоскости.

2. По мере приближения к магнитным полюсам силовые линии входят в Землю (или выходят из нее) под все большим углом. Этот угол между вектором магнитной индукции и горизонтальной плоскостью называется магнитным наклонением.

3. Непосредственно вблизи магнитных полюсов силовые линии направлены почти вертикально. Это приводит к двум проблемам для обычного компаса:

• Горизонтальная составляющая магнитного поля, которая должна ориентировать стрелку, становится очень слабой, близкой к нулю. Силы, действующие на стрелку в горизонтальной плоскости, оказываются недостаточными, чтобы преодолеть даже минимальное трение в механизме опоры. В результате стрелка перестает указывать определенное направление, может беспорядочно вращаться или останавливаться в случайном положении.
• Вертикальная составляющая поля, наоборот, достигает своего максимального значения. Эта мощная вертикальная сила стремится повернуть стрелку так, чтобы один ее конец «нырнул» вниз (у Северного магнитного полюса), а другой поднялся вверх. Это явление, называемое магнитным наклонением, приводит к тому, что конец стрелки упирается в стекло или дно корпуса компаса, что полностью блокирует ее свободное вращение.

Таким образом, из-за почти полного отсутствия горизонтальной ориентирующей силы и сильного влияния вертикальной силы обычные компасы в приполярных районах становятся неэффективными и практически непригодными для навигации.

Ответ: Вблизи магнитных полюсов Земли силовые линии ее магнитного поля направлены почти вертикально к поверхности. Обычный компас, стрелка которого вращается в горизонтальной плоскости, предназначен для ориентации по горизонтальной составляющей этого поля. Поскольку у полюсов эта составляющая очень слаба, а вертикальная, наоборот, максимальна, стрелка компаса либо не может сориентироваться из-за отсутствия достаточной направляющей силы, либо ее концы из-за сильного магнитного наклонения упираются в корпус, что приводит к заклиниванию механизма. Поэтому компас становится непригодным для использования.