Лабораторная работа № 4, страница 144 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 3. Электромагнитные явления. Параграф 30. Магнитное поле. Задание 29 - страница 144.

Условие.

Лабораторная работа № 4

Изучение магнитного поля постоянных магнитов

Цель работы:

изучить свойства постоянных магнитов и получить картину их магнитных полей.

Приборы и материалы:

два полосовых магнита, подковообразный магнит, коробочка-сито с железными опилками, небольшие железные гвоздики, магнитная стрелка, лист плотной белой бумаги.

Порядок выполнения работы

1. Установите, как взаимодействуют между собой полюса полосовых магнитов (одноимённые и разноимённые). Запишите вывод в тетрадь.

2. Определите, в каких частях магнита магнитное действие проявляется наиболее сильно. Воспользуйтесь для этого небольшими железными гвоздиками и проделайте два опыта.

а) Возьмите один гвоздик и, приставляя его к разным частям магнита, исследуйте действие на него полосового и подковообразного магнитов.

б) Затем, держа горизонтально полосовой магнит, приставьте к концу магнита гвоздик, к первому гвоздику — второй и т. д. Определите, цепочку из скольких гвоздиков может выдержать магнит. Повторите опыт, поместив первый гвоздик ближе к середине магнита. Сделайте вывод и запишите результаты всех наблюдений.

3. Положите на стол полосовой магнит, а сверху на него — лист плотной белой бумаги. Насыпьте из коробочки-сита железные опилки, слегка постучите по листу и рассмотрите картину расположения опилок. Повторите опыт с двумя магнитами. Получите картину магнитных полей, созданных двумя разноимёнными полюсами и двумя одноимёнными полюсами. Ещё одну картину получите, используя подковообразный магнит. Зарисуйте в тетради картины магнитных полей и покажите на них направление линий магнитной индукции в каждом случае.

4. Расположите магниты в той же последовательности, как в п. 3, и, используя магнитную стрелку, убедитесь в правильности сделанных вами рисунков.

Решение.

Приближая два полосовых магнита друг к другу, можно наблюдать два типа взаимодействия. Если поднести магниты друг к другу одноимёнными полюсами (северный к северному или южный к южному), они будут отталкиваться. Сила отталкивания будет увеличиваться по мере сближения полюсов. Если же поднести магниты разноимёнными полюсами (северный к южному), они будут притягиваться друг к другу. Сила притяжения также возрастает при уменьшении расстояния между полюсами.

Ответ: Одноимённые полюса магнитов отталкиваются, а разноимённые — притягиваются.

2. а) При поднесении железного гвоздика к разным частям полосового магнита наблюдается, что он наиболее сильно притягивается к его концам, которые называются полюсами. В средней части магнита притяжение практически отсутствует. Аналогичное явление наблюдается и с подковообразным магнитом: гвоздик сильно притягивается к его концам (полюсам) и очень слабо к изгибу (середине).

б) Если прикрепить первый гвоздик к полюсу полосового магнита, то к этому гвоздику можно прикрепить следующий, и так далее, образуя цепочку. Магнитное поле намагничивает первый гвоздик, который, в свою очередь, намагничивает следующий. Чем сильнее магнитное поле в точке крепления первого гвоздика, тем длиннее будет цепочка. Эксперимент показывает, что на полюсе магнита можно удержать цепочку из нескольких гвоздиков, в то время как в середине магнита не удается удержать даже один гвоздик. Это подтверждает, что магнитное действие наиболее сильно проявляется на полюсах.

Ответ: Магнитное действие постоянного магнита наиболее сильно проявляется на его полюсах и практически отсутствует в его средней части.

3. При насыпании железных опилок на лист бумаги, под которым находятся магниты, опилки выстраиваются вдоль линий магнитной индукции, визуализируя картину магнитного поля.

• Одиночный полосовой магнит: Опилки образуют замкнутые кривые линии, выходящие из одного полюса и входящие в другой. Наибольшая густота линий наблюдается у полюсов, где поле наиболее сильное.
• Два магнита, расположенные разноимёнными полюсами друг к другу (N-S): Линии поля выходят из северного полюса одного магнита и входят в южный полюс другого, образуя густое поле в пространстве между ними. Это картина притяжения.
• Два магнита, расположенные одноимёнными полюсами друг к другу (N-N или S-S): Линии поля, выходящие из каждого полюса, изгибаются и уходят в стороны, как бы отталкиваясь друг от друга. Между полюсами образуется область, где опилок почти нет, что свидетельствует о слабом поле и наличии отталкивания.
• Подковообразный магнит: В пространстве между полюсами опилки образуют практически параллельные прямые линии, что говорит об однородности магнитного поля в этой области. С внешней стороны полюсов картина напоминает поле полосового магнита.

Направление линий магнитной индукции по определению совпадает с направлением, которое указывает северный полюс магнитной стрелки, помещенной в данную точку поля. Принято считать, что вне магнита линии магнитной индукции направлены от северного полюса (N) к южному (S).

Ответ: Железные опилки в поле постоянных магнитов располагаются вдоль силовых линий, образуя характерные картины, которые зависят от формы магнита и взаимного расположения полюсов. Линии магнитной индукции являются замкнутыми и вне магнита направлены от северного полюса к южному.

4. Располагая магниты так же, как и в пункте 3, и перемещая вокруг них маленькую магнитную стрелку (компас), можно проследить направление линий магнитной индукции. Северный полюс стрелки в каждой точке пространства будет указывать направление вектора магнитной индукции $ \vec{B} $. Перемещая стрелку в направлении, указываемом её северным полюсом, можно последовательно начертить силовую линию. Проделав это для разных начальных точек, можно убедиться, что полученные с помощью стрелки линии полностью совпадают по форме и направлению с картинами, которые были получены с помощью железных опилок. Стрелка однозначно показывает, что линии направлены от северного полюса к южному.

Ответ: Использование магнитной стрелки подтверждает правильность картин магнитных полей, полученных с помощью железных опилок, и позволяет определить направление линий магнитной индукции (от N к S).