Лабораторная работа наблюдение действия магнитного поля: Лабораторная работа №1 — гдз и решебник по физике за 11 класс Мякишев, Буховцев, Чаругин

Содержание

«Наблюдение действия магнитного поля на ток»

Лабораторная работа

Тема: «Наблюдение действия магнитного поля на ток»

Цель работы: Экспериментально выяснить зависимость силы тока, от величины магнитной индукции.

Оборудование: проволочный моток, штатив, источник постоянного тока, сопротивление (резистор), соединительные провода, дугообразный магнит, амперметр, ключ.

Проведение эксперимента и обработка результатов:

Подвесьте проволочный моток к штативу, подсоедините его к источнику тока последовательно с сопротивлением, амперметром, ключом. Зарисуйте рис.2
Замыкая цепь, поднесите магнит к витку северным полюсом. Пронаблюдайте движение мотка.

Обратите внимание на направление тока (условно принято за направление тока движение зарядов от «+» к «-»).

Зарисуйте (рис.3), указав направление движение мотка:

Укажите движение мотка относительно магнита.

Измените направление магнитного поля, т.е. внесите магнит южным полюсом. Зарисуйте (рис.3) и укажите движение мотка.

Измените направление тока в витке, магнит внесите северным полюсом. Пронаблюдайте движение витка и зарисуйте (рис.3). Укажите направление движения витка
Магнит внесите южным полюсом при том же направлении тока. Укажите направление движения витка. Зарисуйте ( рис.3)
Запишите правило правой руки для соленоида (катушки с большим числом витков): если обхватить соленоид ладонью правой руки, направив четыре пальца по направлению тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида.
(большой палец покажет, где северный полюс магнитного поля, созданного током в соленоиде)
Магнитное поле тока взаимодействует с магнитным полем магнита по закону: разноименные магнитные полюсы притягиваются, одноименные – отталкиваются.

Лабораторная работа «Наблюдение действия магнитного поля на ток»

Тема: Наблюдение действия магнитного поля на ток

Цель: Исследовать взаимодействие тока с постоянным магнитом

Оборудование: источник тока, реостат, ключ, катушка, постоянный

магнит, штатив, амперметр, соединительные провода

1. Таблица результатов опытов

Порядок выполнения

1. На штативе подвесьте динамометр, к динамометру прикрепите магнит, под магнитом расположите катушку.

2. Соберите электрическую схему согласно рисунку.

3. Установите бегунок реостата в положение, соответствующее максимальному сопротивлению.

4.Замкните цепь. Изменяйте силу тока, уменьшая сопротивление реостата, и записывайте показания динамометра в таблицу.

2. График зависимости илы взаимодействия катушки с магнитом от силы тока

Постройте по полученным экспериментальным данным график зависимости силы тока от силы тяжести.

3. Наблюдение действия магнитного поля на ток

1. Поднесите к висящему мотку магнит и, замыкая ключ, пронаблюдайте движение мотка.

2. Выберите несколько характерных вариантов относительного расположения мотка и магнита и зарисуйте их, указав направление магнитного поля, направление тока и предполагаемое движение мотка относительно магнита.

Теоретическая часть

1. Определите цену деления и предел измерения амперметра.

2. Опишите устройство и принцип работы реостата.

3. Подключите вольтметр к цепи. Определите сопротивление в опыте. (оформить как задачу)

Подведение итогов

Запишите вывод, в котором укажите: какое физическое явление вы сегодня наблюдали на уроке; опишите построенный вами график; подытожите, каким образом может влиять ток на магнитное поле постоянного магнита, зависит ли результат то направления тока в цепи и от полюса магнита;

Лабораторная работа №3

Тема: Наблюдение действия магнитного поля на ток

Цель: Исследовать взаимодействие тока с постоянным магнитом

Оборудование: источник тока, реостат, ключ, катушка, постоянный

магнит, штатив, амперметр, соединительные провода

Техника безопасности

Ход работы

Практическая часть

1. Таблица результатов опытов

Порядок выполнения

1. На штативе подвесьте динамометр, к динамометру прикрепите магнит, под магнитом расположите катушку.

2. Соберите электрическую схему согласно рисунку.

3. Установите бегунок реостата в положение, соответствующее максимальному сопротивлению.

2. График зависимости илы взаимодействия катушки с магнитом от силы тока

Постройте по полученным экспериментальным данным график зависимости силы тока от силы тяжести.

3. Наблюдение действия магнитного поля на ток

1. Поднесите к висящему мотку магнит и, замыкая ключ, пронаблюдайте движение мотка.

Теоретическая часть

1. Определите цену деления и предел измерения амперметра.

2. Опишите устройство и принцип работы реостата.

3. Подключите вольтметр к цепи. Определите сопротивление в опыте. (оформить как задачу)

Подведение итогов

Лабораторная работа «Наблюдение действия магнитного поля»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

ТЕМА «Наблюдение действия магнитного поля».

ЦЕЛЬ: опытным путём убедиться в том, что однородное магнитное поле оказывает на рамку с током ориентирующее действие и определить направление линий магнитной индукции катушки с током.

ОБОРУДОВАНИЕ: штатив с муфтой и лапкой, источник электроэнергии, проволочная катушка-моток, дугообразный магнит, ключ, соединительные провода.

УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ.

1. Проволочную катушку-моток подвесьте к лапке штатива и подключите к источнику питания через ключ.

2. Поднесите дугообразный магнит к висящей на штативе проволочной катушке-мотку. Замыкая ключ, наблюдайте за движением катушки-мотка. Обратите внимание на характер магнитного взаимодействия катушки-мотка и магнита.

3. Поднесите к катушке-мотку магнит другим полюсом. Как изменился характер взаимодействия катушки-мотка и магнита?

4. Повторите опыты, расположив магнит с другой стороны катушки-мотка.

5. Зарисуйте 4 варианта расположения катушки-мотка относительно магнита, указав направление электрического тока, направление линий магнитной индукции, расположение полюсов создаваемого магнитного поля и характер движения катушки-мотка относительно магнита.

6. Расположите проволочный моток между полюсами магнита так, как это показано на рисунке. Замкнув цепь, наблюдайте явление. Сделайте выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Чем создаётся магнитное поле?

2. Что является основной характеристикой магнитного поля? В каких единицах в системе СИ измеряется?

3. Что позволяет определить правило буравчика?

4. Как взаимодействуют два параллельных проводника с током. Сделайте поясняющий рисунок. Чем руководствовались при рассуждениях?

5. Сколько полюсов у Земли? Назовите их.

6. Как взаимодействуют магнитные поля с одноимёнными и разноимёнными полюсами?

Лабораторные работы 11 класс | Методическая разработка по физике (11 класс) по теме:

Лабораторная работа № 1

Наблюдение действия магнитного поля на ток

Цель работы: убедиться в том, что однородное магнитное поле оказывает на рамку с током ориентирующее действие.

Оборудование: катушка-моток, штатив, источник постоянного тока, реостат, ключ, соединительные провода, магнит дугообразный или полосовой.

Примечание. Перед работой убедитесь, что движок реостата установлен на максимальное сопротивление.

Тренировочные задания и вопросы

В 1820 г. Х. Эрстед обнаружил действие электрического тока на _____
В 1820 г. А. Ампер установил, что два параллельных проводника с током _____
Магнитное поле может быть создано: а) _____ б) _____ в) _____
Что является основной характеристикой магнитного поля? В каких единицах в системе СИ измеряется?
За направление вектора магнитной индукции В в том месте, где расположена рамка с током, принимают _____
В чем состоит особенность линий магнитной индукции?
Правило буравчика позволяет _____
Формула силы Ампера имеет вид: F= _____
Сформулируйте правило левой руки.
Максимальный вращающийся момент М, действующий на рамку с током со стороны магнитного поля, зависит от _____

Ход работы

Соберите цепь по рисунку, подвесив на гибких проводах

катушку-моток.

Расположите дугообразный магнит под некоторым острым

углом α(например 45°) к плоскости катушки-мотка и, замыкая ключ, пронаблюдайте движение катушки-мотка.

Повторите опыт, изменив сначала полюсы магнита, а затем направление электрического тока.
Зарисуйте катушку-моток и магнит, указав направление магнитного поля, направление электрического тока и характер движения катушки-мотка..
Объясните поведение катушки-мотка с током в однородном магнитном поле.
Расположите дугообразный магнит в плоскости катушки-мотка (α=0°). Повторите действия, указанные в пунктах 2-5.
Расположите дугообразный магнит перпендикулярно плоскости катушки-мотка (α=90°). Повторите действия, указанные в пунктах 2-5.

Вывод: _____

Дополнительное задание

Изменяя силу тока реостатом, пронаблюдайте, изменяется ли характер движения катушки-мотка с током в магнитном поле?

Рис. 1

Лабораторная работа № 2

Изучение явления электромагнитной индукции

Цель работы: изучить явление электромагнитной индукции, проверить правило Ленца.

Оборудование: миллиамперметр, источник питания, катушки с сердечниками, магнит дугообразный или полосовой, реостат, ключ, соединительные провода, магнитная стрелка.

Тренировочные задания и вопросы

28 августа 1831 г. М. Фарадей _____
В чем заключается явление электромагнитной индукции?
Магнитным потоком Ф через поверхность площадью S называют _____
В каких единицах в системе СИ измеряются

а) индукция магнитного поля [B]= _____

б) магнитный поток [Ф]= _____

5. Правило Ленца позволяет определить _____

6. Запишите формулу закона электромагнитной индукции.

7. В чем заключается физический смысл закона электромагнитной индукции?

8. Почему открытие явления электромагнитной индукции относят к разряду величайших открытий в области физики?

Ход работы

Подключите катушку к зажимам миллиамперметра. .
Выполните следующие действия:

а) введите северный (N) полюс магнита в катушку;

б) остановите магнит на несколько секунд;

в) удалите магнит из катушки (модуль скорости движения магнита приблизительно одинаков).

3. Запишите, возникал ли в катушке индукционный ток и каковы его особенности в каждом случае: а) _____ б) _____ в) _____

4. Повторите действия пункта 2 с южным(S) полюсом магнита и сделайте соответствующие выводы: а) _____ б) _____ в) _____

5. Сформулируйте, при каком условии в катушке возникал индукционный ток.

6. Объясните различие в направлении индукционного тока с точки зрения правила Ленца

7. Зарисуйте схему опыта.

8. Начертите схему, состоящую из источника тока, двух катушек на общем сердечнике, ключа, реостата и миллиамперметра ( первую катушку соедините с миллиамперметром, вторую катушку через реостат соедините с источником тока).

9. Соберите электрическую цепь по данной схеме.

10. Замыкая и размыкая ключ, проверьте, возникает ли в первой катушке индукционный ток.

11. Проверьте выполнение правила Ленца.

12. Проверьте, возникает ли индукционный ток при изменении силы тока реостата.

Вывод:

Лабораторная работа № 3

Определение ускорения свободного падения при помощи маятника

Цель работы: вычислить ускорение свободного падения и оценить точность полученного результата.

Оборудование: часы с секундной стрелкой, измерительная лента, шарик с отверстием, нить, штатив с муфтой и кольцом.

Тренировочные задания и вопросы

Свободными колебаниями называются _____
При каких условиях нитяной маятник можно считать математическим?
Период колебаний – это _____
В каких единицах в системе СИ измеряются:

а) период [T]= _____

б) частота [ν]= _____

в) циклическая частота[ω]= _____

г) фаза колебаний[ϕ]= _____

5. Запишите формулу периода колебаний математического маятника, полученную Г. Гюйгенсом.

6. Запишите уравнение колебательного движения в дифференциальном виде и его решение.

7. Циклическая частота колебаний маятника равна 2,5π рад/с. Найдите период и частоту колебаний маятника.

8. Уравнение движения маятника имеет вид x=0,08 sin 0,4πt. Определите амплитуду, период и частоту колебаний.

Ход работы

Установите на краю стола штатив, у его верхнего конца укрепите при помощи муфты кольцо и подвесьте к нему шарик на нити. Шарик должен висеть на расстоянии 2-5 см от пола.
Измерьте лентой длину маятника: ℓ= _____
Отклоните маятник от положения равновесия на 5-8 см и отпустите его.
Измерьте время 30-50 полных колебаний (например N=40). t₁ = _____
Повторите опыт еще 4 раза (число колебаний во всех опытах одинаковое).

t= _____ t= _____ t= _____ t= _____

Вычислите среднее значение времени колебаний.

t t__________ .

Вычислите среднее значение периода колебаний.

________ .

Результаты вычислений и измерений занесите в таблицу.

№ опыта	t , с	t , с	N	T , с	ℓ , м	∆t , с	∆ℓ , м	∆q , м/с²	q , м/с²
1
2
3
4
5

Вычислите ускорение свободного падения по формуле: q .

q q__________

Вычислите абсолютные погрешности измерения времени в каждом опыте.

∆t₁=|t₁−t|=| |=

∆t₂=|t₂−t|=| |=

∆t₃=|t₃−t|=| |=

∆t₄=|t₄−t|=| |=

∆t₅=|t₅−t|=| |=

Вычислите среднюю абсолютную погрешность измерений времени.

∆t = = _______

Вычислите относительную погрешность измерения q по формуле:

, где = 0,75 см

= _____

Вычислите абсолютную погрешность измерения q.

∆q = _____ ∆q = _____

Запишите результат в виде q = q± ∆q. q = _____ q = _____
Сравните полученный результат со значением 9,8 м/с².

Вывод:

Лабораторная работа № 4

Измерение показателя преломления стекла

Цель работы: вычислить показатель преломления стекла относительно возлуха.

Оборудование: стеклянная пластина, имеющая форму трапеции, источник тока, ключ, лампочка, соединительные провода, металлический экран с щелью.

Тренировочные задания и вопросы

Преломление света – это явление _____
Почему пальцы, опущенные в воду, кажутся короткими?
Почему из скипидара в глицерин свет проходит без преломления?
В чем заключается физический смысл показателя преломления?
Чем отличается относительный показатель преломления от абсолютного?
Запишите формулу закона преломления света.
В каком случае угол преломления луча равен углу падения?
При каком угле падения α отраженный луч перпендикулярен к преломленному лучу? (n – относительный показатель преломления двух сред)

Ход работы

Подключите лампочку через выключатель к источнику тока. С помощью экрана с щелью получите тонкий световой пучок.
Расположите пластину так, чтобы световой пучок падал на нее в точке В под некоторым острым углом.
Вдоль падающего на пластину и вышедшего из нее светового пучка поставьте две точки.
Выключите лампочку и снимите пластину, очертив ее контур.
Через точку В границы раздела сред воздух-стекло проведите перпендикуляр к границе, лучи падающий и преломленный и отметьте углы падения α и преломления β.
Проведите окружность с центром в точке В и отметьте точки пересечения окружности с падающим и отраженным лучами (соответственно точки А и С).
Измерьте расстояние от точки А до перпендикуляра к границе раздела. α= ____
Измерьте расстояние от точки С до перпендикуляра к границе раздела. b= _____
Вычислите показатель преломления стекла по формуле.

т.к. n= n= _____

Вычислите относительную погрешность измерения показателя преломления по формуле:

, где ∆α = ∆b = 0,15 см. ______ = _____

11. Вычислите абсолютную погрешность измерения n.

∆n = n · ε ∆n = ______ ∆n = _____

12. Запишите результат в виде n= n ± ∆n. n= _____

13. Результаты вычислений и измерений занесите в таблицу.

№ опыта	α, см	B, см	n	∆α, см	∆b, см	ε	∆n
1
2

14. Повторите измерения и вычисления при другом угле падения.

15. Сравните полученные результаты показателя преломления стекла с табличным.

Вывод:

Дополнительное задание

Измерьте транспортиром углы α и β.
Найдите по таблице sin α=_____, sin β= _____ .
Вычислите показатель преломления стекла n= n= _____
Оцените полученный результат.

Лабораторная работа № 5

Определение оптической силы и фокусного расстояния собирающей линзы.

Цель работы: определить фокусное расстояние и оптическую силу собирающей линзы.

Оборудование: линейка, два прямоугольных треугольника, длиннофокусная собирающая линза, лампочка на подставке с колпачком, содержащим букву, источник тока, ключ, соединительные провода, экран, направляющая рейка.

Тренировочные задания и вопросы

Линзой называется _____
Тонкая линза – это _____
Покажите ход лучей после преломления в собирающей линзе.

Запишите формулу тонкой линзы.
Оптическая сила линзы – это _____ D= ______
Как изменится фокусное расстояние линзы, если температура ее повысится?
При каком условии изображение предмета, получаемое с помощью собирающей линзы, является мнимым?
Источник света помещен в двойной фокус собирающей линзы, фокусное расстояние которой F = 2 м. На каком расстоянии от линзы находится его изображение?
Постройте изображение в собирающей линзе.

Дайте характеристику полученному изображению.

Ход работы

1 Соберите электрическую цепь, подключив лампочку к источнику тока через выключатель.

2. Поставьте лампочку на один край стола, а экран – у другого края. Между ними поместите собирающую линзу.

3. Включите лампочку и передвигайте линзу вдоль рейки, пока на экране не будет получено резкое, уменьшенное изображение светящейся буквы колпачка лампочки.

4. Измерьте расстояние от экрана до линзы в мм. d=

5. Измерьте расстояние от линзы до изображения в мм. f

6. При неизменном d повторите опыт еще 2 раза, каждый раз заново получая резкое изображение. f, f

7. Вычислите среднее значение расстояния от изображения до линзы.

f f f= _______

8. Вычислите оптическую силу линзы D D

9. Вычислите фокусное расстояние до линзы. F F=

10. Результаты вычислений и измерений занесите в таблицу.

№ опыта	f·10¯³, м	f, м	d, м	D, дптр	D, дптр	F, м

11. Измерьте толщину линзы в мм. h= _____

12. Вычислите абсолютную погрешность измерения оптической силы линзы по формуле:

∆D = , ∆D = _____

13. Запишите результат в виде D = D± ∆D D = _____

Вывод:

Лабораторная работа № 6

Измерение длины световой волны

Цель работы: измерить длину световой волны с помощью дифракционной решетки.

Оборудование: дифракционная решетка с периодом мм или мм, штатив, линейка с держателем для решетки и черным экраном с щелью посредине, который может перемещаться вдоль линейки, источник света.

Тренировочные задания и вопросы

Дисперсией света называется _____
Интерференция световых волн – это _____
Сформулируйте принцип Гюйгенса-Френеля.
Дифракционная решетка представляет собой _____
Максимумы у дифракционной решетки возникают при условии _____
На дифракционную решетку с периодом d=2 мкм нормально падает монохроматическая волна света. Определите длину волны, если k=4.
Почему частицы размером менее 0,3 мкм в оптическом микроскопе не видны?
Зависит ли положение максимумов освещенности, создаваемых дифракционной решеткой, от числа щелей?
Рассчитайте разность хода волн монохроматического света (λ=6·10 м), падающих на дифракционную решетку и образующих максимум второго порядка.

Ход работы

Включите источник света.
Глядя сквозь дифракционную решетку и щель в экране на источник света и перемещая решетку в держателе, установите ее так, чтобы дифракционные спектры располагались параллельно шкале экрана.
Установите экран на расстоянии приблизительно 50 см от решетки.
Измерьте расстояние от дифракционной решетки до экрана. α= _____
Измерьте расстояние от щели экрана до линии первого порядка красного цвета слева и справа от щели.

Слева: b = _____ справа: b=_____

Вычислите длину волны красного цвета слева от щели в экране.

= _____

Вычислите длину волны красного цвета справа от щели в экране.

= ______

Вычислите среднее значение длины волны красного цвета.

= ______

Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

Цвет в спектре	Расположение спектра	k	d	α	b	λ	λ
красный	Слева от щели
	Справа от щели
фиолетовый	Слева от щели
	Справа от щели

Повторите измерения и вычисления для фиолетового цвета.

Вывод:

Лабораторная работа 11 класс | Материал по физике (11 класс) на тему:

Фамилия Имя:____________________________________________________

Лабораторная работа № 2

«Изучение явления электромагнитной индукции»

Цель работы: изучить одно из самых важных явлений электромагнетизма – явление электромагнитной индукции.

Приборы и материалы: источник тока, гальванометр, катушка 1, железный сердечник, подковообразный магнит, магнитная стрелка, реостат, ключ, витки проволоки или катушка 2, диаметр которой больше диаметра катушки 1.

Тренировочные задания и вопросы

Определите индуктивность катушки, которую при силе тока 8,6 А пронизываем магнитный поток 0,12 Вб.

В катушке индуктивностью 0,6 Гн сила тока 20 А. Какова энергия магнитного поля катушки?

Магнитный поток, пронизывающий замкнутый контур проводника сопротивлением 2,4 Ом, равномерно изменился на 6 Вб за 0,5 с. Какова сила индукционного тока в этот момент?

Ход работы

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ОПЫТ

Соберите схему согласно рисунку. В катушку вставьте железный сердечник. Замкните цепь, заметьте при этом, в какую сторону отклонится стрелка гальванометра. С помощью магнитной стрелки установите расположение магнитных полюсов катушки.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ПЕРВЫЙ ОПЫТ

С помощью магнита вынимайте из катушки и вставляйте в неё железный сердечник. Постарайтесь заметить влияние скорости движения железного сердечника вдоль катушки на значение силы тока, проходящего через гальванометр. Записывайте наблюдения, в частности в какую сторону отклоняется стрелка.

__________________________________________________________

ВТОРОЙ ОПЫТ

Соберите схему согласно рисунку. При этом катушка 2 или мотки проволоки надеты на катушку 1.

Замкните цепь и разомкните. Запишите наблюдения.

Подтвердите или опровергните правило Ленца.

______________________________________________________________________________________

Сделайте вывод о влиянии скорости движения сердечника на силу индукционного тока.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Проанализируйте результаты второго опыта. Согласуются ли они с правилом Ленца?

Лабораторная работа 1 наблюдение действия. Ход работы

Лабораторная работа № 1

Наблюдение действия магнитного поля на ток

Цель работы: убедиться в том, что однородное магнитное поле оказывает на рамку с током ориентирующее действие.

Оборудование: катушка-моток, штатив, источник постоянного тока, реостат, ключ, соединительные провода, магнит дугообразный или полосовой.

Примечание. Перед работой убедитесь, что движок реостата установлен на максимальное сопротивление.

В 1820 г. Х. Эрстед обнаружил действие электрического тока на _____ В 1820 г. А. Ампер установил, что два параллельных проводника с током _____ Магнитное поле может быть создано: а) _____ б) _____ в) _____ Что является основной характеристикой магнитного поля? В каких единицах в системе СИ измеряется? За направление вектора магнитной индукции В в том месте, где расположена рамка с током, принимают _____ В чем состоит особенность линий магнитной индукции? Правило буравчика позволяет _____ Формула силы Ампера имеет вид: F= _____ Сформулируйте правило левой руки. Максимальный вращающийся момент М, действующий на рамку с током со стороны магнитного поля, зависит от _____

Ход работы

Соберите цепь по рисунку, подвесив на гибких проводах

катушку-моток.

Расположите дугообразный магнит под некоторым острым

углом α(например 45°) к плоскости катушки-мотка и, замыкая ключ, пронаблюдайте движение катушки-мотка.

Повторите опыт, изменив сначала полюсы магнита, а затем направление электрического тока. Зарисуйте катушку-моток и магнит, указав направление магнитного поля, направление электрического тока и характер движения катушки-мотка. . Объясните поведение катушки-мотка с током в однородном магнитном поле. Расположите дугообразный магнит в плоскости катушки-мотка (α=0°). Повторите действия, указанные в пунктах 2-5. Расположите дугообразный магнит перпендикулярно плоскости катушки-мотка (α=90°). Повторите действия, указанные в пунктах 2-5.

Вывод: _____

Дополнительное задание

Изменяя силу тока реостатом, пронаблюдайте, изменяется ли характер движения катушки-мотка с током в магнитном поле?

Лабораторная работа № 2

Изучение явления электромагнитной индукции

Цель работы: изучить явление электромагнитной индукции, проверить правило Ленца.

Оборудование: миллиамперметр, источник питания, катушки с сердечниками, магнит дугообразный или полосовой, реостат, ключ, соединительные провода, магнитная стрелка.

Тренировочные задания и вопросы

28 августа 1831 г. М. Фарадей _____ В чем заключается явление электромагнитной индукции? Магнитным потоком Ф через поверхность площадью S называют _____ В каких единицах в системе СИ измеряются

а) индукция магнитного поля [B]= _____

б) магнитный поток [Ф]= _____

Правило Ленца позволяет определить _____

6. Запишите формулу закона электромагнитной индукции.

7. В чем заключается физический смысл закона электромагнитной индукции?

8. Почему открытие явления электромагнитной индукции относят к разряду величайших открытий в области физики?

Ход работы

Подключите катушку к зажимам миллиамперметра.. Выполните следующие действия:

а) введите северный (N) полюс магнита в катушку;

б) остановите магнит на несколько секунд;

в) удалите магнит из катушки (модуль скорости движения магнита приблизительно одинаков).

3. Запишите, возникал ли в катушке индукционный ток и каковы его особенности в каждом случае: а) _____ б) _____ в) _____

4. Повторите действия пункта 2 с южным(S) полюсом магнита и сделайте соответствующие выводы: а) _____ б) _____ в) _____

5. Сформулируйте, при каком условии в катушке возникал индукционный ток.

6. Объясните различие в направлении индукционного тока с точки зрения правила Ленца

7. Зарисуйте схему опыта.

8. Начертите схему, состоящую из источника тока, двух катушек на общем сердечнике, ключа, реостата и миллиамперметра (первую катушку соедините с миллиамперметром, вторую катушку через реостат соедините с источником тока).

9. Соберите электрическую цепь по данной схеме.

10. Замыкая и размыкая ключ, проверьте, возникает ли в первой катушке индукционный ток.

11. Проверьте выполнение правила Ленца.

12. Проверьте, возникает ли индукционный ток при изменении силы тока реостата.

Лабораторная работа № 3

Определение ускорения свободного падения при помощи маятника

Цель работы: вычислить ускорение свободного падения и оценить точность полученного результата.

Оборудование: часы с секундной стрелкой, измерительная лента, шарик с отверстием, нить, штатив с муфтой и кольцом.

Тренировочные задания и вопросы

Свободными колебаниями называются _____ При каких условиях нитяной маятник можно считать математическим? Период ко

Лаборатория магнитных полей

Отчет об эксперименте Магнитные поля 17 марта 2016 г. Callais

Эксперимент 6: Магнитные поля

17 марта 2016 г.

I. ЦЕЛЬ

Целью эксперимента является измерение напряженности магнитного поля при разности расстояния от магнита, чтобы проверить связь между магнитным полем и расстояние. Кроме того, вторая цель — использовать закон Ампера для соленоида для определения проницаемость свободного пространства. II. ТЕОРИЯ Как и электрические поля, магнитные поля не видны человеческому глазу.Их существование известен своими свойствами и тем, как они взаимодействуют с окружающей средой. И то и другое электричество и магнетизм возникают из заряда; однако основное различие между ними заключается в что электрические поля могут существовать со стационарными зарядами, в то время как магнетизм связан с зарядами в движение. Магнитные поля могут воздействовать только на движущийся заряд. В физике магнитное поле обозначается буквой «B». Стандартной единицей МКС для магнитного поля является Тесла. Тесла — это 1Н / амп * м.

Магнитные поля также можно измерить с помощью единицы Гаусс.Один гаусс равен до 1 x 10-4 тесла. Есть много разных источников магнитных полей. Магниты проявляют свойства магнетизм. У магнитов два полюса: северный и южный. Магнитное поле течет от Северного полюса к Южному полюсу. Если магнит сломается пополам, два Полученные половинки будут иметь северный и южный полюсы. Датчик магнитного поля может определять напряженность магнитного поля на разных расстояниях. Магнитное поле становится слабее, уходит дальше от магнита.Соленоид представляет собой катушку с проволокой, которая плотно намотана по спирали. Внутри центра соленоид представляет собой однородное магнитное поле, параллельное оси титька, за исключением конца соленоид. Магнитное поле находится только в центре соленоида. Магнитное поле

2

Ошибка в процентах: % Ошибка = | GAV-среднее | х 100 GAV Магнитное поле (B): B = (μo N / 2r) * I Плотность витков (n): п = н / д

III. ПРОЦЕДУРА Настроить 1. Откройте Capstone и выберите цифру и график. 2. Подключите датчик магнитного поля ко входу A на Pasco 850. 3. В левой части меню выберите настройку оборудования. 4. На пиктограмме Pasco 850 щелкните вход B и выберите датчик магнитного поля. 5. Для этой части датчик должен быть установлен на 1X. 6. На цифровом экране выберите магнитное поле под выбранным измерением.

Магнит 6,1 бар 1. Поместите стержневой магнит рядом с линейкой. 2. Держите датчик подальше от магнита и нажмите кнопку тарирования. 3. Поместите датчик 0.5 см от конца стержневого магнита. Запишите данные. 4. Переместите датчик на 0,5 см от магнита, регистрирующего как расстояние, так и B-поле. прочность в табл. 5. Сделайте то же самое для обеих сторон магнита.

4

6,2 Соленоид 1. Подключите датчик высокого тока к Pasco 850. 2. Повторите шаги выше, обязательно добавив датчик высокого тока, а не просто датчик тока. 3. Установите датчик на 10X. 4. На графике теперь вы можете выбрать измерение по оси Y в качестве магнитного поля. и по току по оси абсцисс.5. Настроить схему.

На источнике питания поверните шкалу тока на максимум, а шкалу напряжения на напряжение набрать до нуля. Эксперимент
Измерьте длину соленоида и запишите это вместе с номером оказывается.
Отодвинуть датчик магнитного поля и тарировать его.
Поместите датчик магнитного поля в центр соленоида, используя блок.
Настроить проверку инструктором.
Запишите и медленно переместите ручку напряжения на 17 В.
Выполните линейную аппроксимацию графика и запишите данные в таблицу. Повторить 3 раза.

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

–

Зависимость магнитного поля от расстояния для южного полюса

Расстояние (см)

Магнитное поле (Гаусс)

00 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

Магнитное поле в зависимости от расстояния для северного полюса

Расстояние (см)

Магнитное поле (Гаусс)

VI. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Этот эксперимент продемонстрировал влияние магнитного поля стержневого магнита на соотношение на расстояние от объекта. Для первого эксперимента магнитное поле стержня Магнит измерялся, начиная с 0,5 см в увеличивающихся инструментах от 0,5 до 3,5 см. прочь. Это было сделано для каждого полюса. Магнитное поле для Южного полюса изначально было измеренные значения составляют -32 Гс на 0,5 см, а окончательное измерение при 3,5 см составило -6 Гс. Как расстояние от магнитного поля увеличилось, напряженность магнитного поля уменьшилась (но в отрицательном направлении).Это соответствует ожидаемому результату. Как расстояние от увеличения магнитного поля напряженность магнитного поля должна уменьшаться. В магнитное поле для Северного полюса было первоначально измерено как 33 гаусс на расстоянии 0,5 см, а окончательное измерение при 3,5 см составляло 6 Гаусс. По мере увеличения расстояния от магнитного поля напряженность магнитного поля уменьшилась. Это также соответствует ожидаемым значениям. Магнитное поле всегда тем сильнее, чем ближе к магниту.Обе кривые для графики зависимости расстояния от северного и южного полюсов от напряженности магнитного поля показывают экспоненциальную кривая с пределом где-то между 0 гаусс и -5 гаусс. Для второго эксперимента датчик размещался в центре соленоида. В соленоид имеет 3400 витков, а его длина составляет 0,0853 м. Используя количество витков и длины соленоида, n было рассчитано как 39859,3. Три испытания были проводился, когда напряжение на цепи медленно повышалось до 17 В, а датчик измерил магнитное поле внутри соленоида.На графике наклон, точка пересечения и степень соответствия была определена. Для первого испытания наклон был -339, точка пересечения — 2,76 и

8

Экспериментальное наблюдение квантового аномального эффекта Холла в магнитном топологическом изоляторе

Графен — материал будущего

Графен — материал будущего. Автор Олафа Торсена. Что такое графен? Что такое графен? Проще говоря, это тонкий слой чистого углерода. Что такое графен? Проще говоря, это тонкий слой чистого углерода В нем

Дополнительная информация Солнечные фотоэлектрические (PV) элементы
Солнечные фотоэлектрические (PV) элементы. Тема дополнения к: Mi ti l S Микрооптические датчики — МЭМС для производства электроэнергии. Наука о кремниевых фотоэлементах. Научная база для солнечной фотоэлектрической генерации электроэнергии
. Дополнительная информация Описание курса нанонауки
Описание курсов по нанонауке NANO * 1000 Введение в нанонауку Этот курс знакомит студентов с развивающейся областью нанонауки.Его представительство в массовой культуре и журналистике составит
. Дополнительная информация КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ТВЕРДЫЕ В 3D
КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ТВЕРДЫЕ В 3D Эндрю Бачевски PHY 491, 7 октября 2011 г. ОБЗОР Во-первых — есть ли вопросы из предыдущей лекции? Сегодня мы ответим на следующие вопросы: Почему нам должно быть до
? Дополнительная информация Тонкий внутри, но не слишком тонкий!
Тонкий внутри, но не слишком тонкий! К.V. Ravi Crystal Solar, Inc. Резюме Обращается внимание на компромисс между толстыми (~ 170 микрон) фотоэлектрическими элементами на основе кремния и тонкими (несколько микрон) пленочными фотоэлектрическими элементами из некремниевого и аморфного кремния
Дополнительная информация Глава 7-1. Определение ALD
Глава 7-1 Атомно-слоистое осаждение (ALD) Определение ALD Краткая история процесса ALD ALD-процесс и оборудование Приложения ALD 1 Определение ALD ALD — это метод нанесения тонких пленок на различные подложки
Дополнительная информация Техническое совещание AORC 2014
http: // www. cigre.org B1-196 Техническое совещание AORC 214 Оценка изоляционных материалов для передающего кабеля HVDC с использованием измерения космического заряда Ю. ТАНАКА Токийский университет Япония РЕЗЮМЕ Около
Дополнительная информация Le bruit d une impureté Kondo
Le bruit d une impureté Kondo T. Kontos Laboratoire Pierre Aigrain, Ecole Normale Supérieure, Париж, Франция Эксперимент: Т. Delattre, C. Feuillet-Palma, L.G. Херрманн Дж.-M. Берруар, B. Plaçais, D.C. Glattli,
Дополнительная информация Millikan Oil Drop. Введение
Милликенская капля нефти Введение К концу 19-го века ясная картина атома только начинала вырисовываться. Важным аспектом этой развивающейся картины была микроскопическая природа
. Дополнительная информация Скорость роста полимера в проволочной камере с добавками кислорода, воды или спиртового газа
SLAC-PUB-13 6, 8 июня Скорость роста полимера в проволочной камере с добавками кислорода, воды или спиртового газа Adam M. Боярский Стэнфордский центр линейных ускорителей, M.S. 95, 575 Sand Hill Rd, Менло-Парк, Калифорния 95,
Дополнительная информация Лаборатория открытий солнечной энергии
Задача лаборатории Solar Energy Discovery. Построить цепи с солнечными элементами, включенными последовательно и параллельно, и проанализировать полученные характеристики. Введение Фотоэлектрический солнечный элемент преобразует лучистую (солнечную) энергию
Дополнительная информация Масс-спектрометрия вторичных ионов
Масс-спектрометрия вторичных ионов ПРАКТИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО ПО ГЛУБИННОМУ ПРОФИЛИРОВАНИЮ И АНАЛИЗУ МАССОВЫХ ПРИМЕСЕЙ Р.Исследовательские лаборатории Г. Уилсона Хьюза Малибу, Калифорния Ф. А. Стиви AT&T Bell Laboratories Аллентаун,
Дополнительная информация ГЛАВА 5: МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
ГЛАВА 5: МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА и магнитные материалы. ВОПРОСЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ … Почему мы изучаем магнитные свойства? Что такое магнетизм? Как мы измеряем магнитные свойства? Каковы атомные причины
Дополнительная информация 4 Выводы и рекомендации | Возможности в науке о сильном магнитном поле
не просит давать более конкретные рекомендации в этой области, но настоятельно рекомендует решить эти вопросы как можно скорее.
Во всех областях науки, исследованных комитетом, магниты, которые создают поля более высокие, чем те, которые доступны сегодня, улучшат охват текущих исследований и, во многих случаях, принесут новое понимание нерешенных проблем. Нельзя ожидать увеличения напряженности поля на порядок, но 50-процентное увеличение может быть достижимо, и оно будет значительным, как и всегда. Повышения напряженности поля и, для импульсных магнитов, продолжительности поля, которые являются более чем инкрементными, не будут достигнуты, если не будут решены многие фундаментальные проблемы инженерии и материаловедения, и именно эти проблемы должен решать предлагаемый консорциум.
Эта рекомендация нацелена в первую очередь на сообщества, заинтересованные в сильнопольных магнитах, и мотивирована очевидными преимуществами, которые могли бы получить все, если бы ресурсы были объединены для решения общих проблем. Комитет непредубежден в отношении того, как следует организовать эту деятельность, но цель ясна: объединить ученых и инженеров из всех сообществ, работающих сегодня над магнитными технологиями, включая инженеров-магнитов из NHMFL, академических исследователей, магнитов. проектировщики в сообществах физики высоких энергий и термоядерного синтеза, коммерческие поставщики сверхпроводящих магнитов, включая системы ЯМР и МРТ, а также производители современных материалов, таких как высокопрочные материалы и сверхпроводящие провода.Действия, которые предстоит предпринять предлагаемому консорциуму, достаточно важны, чтобы гарантировать федеральную поддержку, но было бы разумно, чтобы его членство было международным. Многие сообщества, использующие сильные магнитные поля, уже носят наднациональный характер, а несколько ведущих компаний по разработке промышленных магнитов базируются за границей.
Совместное использование информации и ресурсов внутри этого более крупного сообщества, которое теперь разделено на компоненты, которые плохо взаимодействуют, должно ускорить поиск решений общих проблем.Комитет предлагает заинтересованным сообществам сотрудничать для создания консорциума, целью которого будет решение фундаментальных проблем материаловедения и инженерии, которые необходимо будет решить до того, как будет построено следующее поколение сильнопольных магнитов. Консорциумный подход кажется подходящим именно потому, что потребности многих сообществ, использующих сильные магнитные поля, совпадают. Комитет предполагает усилия, которые могут варьироваться от чего-то небольшого, например, серии совместных конференций или виртуальной лаборатории до широкой инициативы
.
Что такое магнетизм? | Магнитные поля и магнитная сила
Магнетизм — это один из аспектов комбинированной электромагнитной силы.Это относится к физическим явлениям, возникающим из-за силы, вызванной магнитами, объектами, которые создают поля, которые притягивают или отталкивают другие объекты.
Согласно веб-сайту HyperPhysics Университета штата Джорджия, магнитное поле воздействует на частицы в поле за счет силы Лоренца. Движение электрически заряженных частиц порождает магнетизм. Сила, действующая на электрически заряженную частицу в магнитном поле, зависит от величины заряда, скорости частицы и силы магнитного поля.
Все материалы обладают магнетизмом, некоторые сильнее, чем другие. Постоянные магниты, сделанные из таких материалов, как железо, испытывают сильнейшее воздействие, известное как ферромагнетизм. За редким исключением, это единственная форма магнетизма, достаточно сильная, чтобы ее могли почувствовать люди.
Противоположности притягиваются
Магнитные поля генерируются вращающимися электрическими зарядами, согласно HyperPhysics. Все электроны обладают свойством углового момента или спина. Большинство электронов имеют тенденцию образовывать пары, в которых один из них имеет «спин вверх», а другой — «спин вниз», в соответствии с принципом исключения Паули, согласно которому два электрона не могут находиться в одном и том же энергетическом состоянии одновременно. В этом случае их магнитные поля имеют противоположные стороны, поэтому они компенсируют друг друга. Однако некоторые атомы содержат один или несколько неспаренных электронов, спин которых может создавать направленное магнитное поле. Направление их вращения определяет направление магнитного поля, согласно Ресурсному центру неразрушающего контроля (NDT). Когда значительное большинство неспаренных электронов выровнены своими спинами в одном направлении, они объединяются, чтобы создать магнитное поле, достаточно сильное, чтобы его можно было почувствовать в макроскопическом масштабе.
Источники магнитного поля диполярные, с северным и южным магнитными полюсами. По словам Джозефа Беккера из Университета Сан-Хосе, противоположные полюса (северный и южный) притягиваются, а аналогичные полюса (северный и северный или южный и южный) отталкиваются. Это создает тороидальное поле или поле в форме пончика, поскольку направление поля распространяется наружу от северного полюса и входит через южный полюс.
Земля сама по себе является гигантским магнитом. Согласно HyperPhysics, планета получает свое магнитное поле от циркулирующих электрических токов внутри расплавленного металлического ядра.Компас указывает на север, потому что маленькая магнитная стрелка в нем подвешена, так что он может свободно вращаться внутри корпуса, выравниваясь с магнитным полем планеты. Парадоксально, но то, что мы называем Северным магнитным полюсом, на самом деле является южным магнитным полюсом, потому что он притягивает северные магнитные полюса стрелок компаса.
Ферромагнетизм
Если выравнивание неспаренных электронов продолжается без приложения внешнего магнитного поля или электрического тока, образуется постоянный магнит.Постоянные магниты — результат ферромагнетизма. Приставка «ферро» относится к железу, потому что постоянный магнетизм впервые наблюдался в форме природной железной руды, называемой магнетитом, Fe ₃ O ₄. Кусочки магнетита можно найти разбросанными на поверхности земли или вблизи нее, и иногда они намагничиваются. Эти встречающиеся в природе магниты называются магнитными камнями. «Мы до сих пор не уверены в их происхождении, но большинство ученых считают, что магнитный камень — это магнетит, в который попала молния», — говорится в сообщении Университета Аризоны.
Вскоре люди узнали, что можно намагнитить железную иглу, поглаживая ее магнитом, в результате чего большинство неспаренных электронов в игле выстраиваются в одном направлении. По данным НАСА, примерно в 1000 году нашей эры китайцы обнаружили, что магнит, плавающий в чаше с водой, всегда выстраивался в направлении север-юг. Таким образом, магнитный компас стал огромным помощником в навигации, особенно днем и ночью, когда звезды были скрыты облаками.
Было обнаружено, что другие металлы помимо железа обладают ферромагнитными свойствами.К ним относятся никель, кобальт и некоторые редкоземельные металлы, такие как самарий или неодим, которые используются для создания сверхпрочных постоянных магнитов.
Другие формы магнетизма
Магнетизм принимает множество других форм, но, за исключением ферромагнетизма, они обычно слишком слабы, чтобы их можно было наблюдать за исключением чувствительных лабораторных приборов или при очень низких температурах. Диамагнетизм был впервые открыт в 1778 году Антоном Бругнамсом, который использовал постоянные магниты в поисках материалов, содержащих железо.По словам Джеральда Кюстлера, широко публикуемого независимого немецкого исследователя и изобретателя, в его статье «Диамагнитная левитация — исторические вехи», опубликованной в Румынском журнале технических наук, Бругнамс заметил: «Только темный и почти фиолетовый висмут проявлял конкретное явление в исследовании; потому что когда я положил его кусок на круглый лист бумаги, плавающий на воде, он оттолкнулся обоими полюсами магнита ».
Было установлено, что висмут обладает самым сильным диамагнетизмом из всех элементов, но, как обнаружил Майкл Фарадей в 1845 году, это свойство всей материи отталкиваться магнитным полем.
Диамагнетизм вызван орбитальным движением электронов, создающих крошечные токовые петли, которые создают слабые магнитные поля, согласно HyperPhysics. Когда к материалу прикладывается внешнее магнитное поле, эти токовые петли имеют тенденцию выравниваться таким образом, чтобы противостоять приложенному полю. Это заставляет все материалы отталкиваться постоянным магнитом; однако результирующая сила обычно слишком мала, чтобы быть заметной. Однако есть некоторые заметные исключения.
Пиролитический углерод, вещество, похожее на графит, демонстрирует даже более сильный диамагнетизм, чем висмут, хотя и только вдоль одной оси, и фактически может подниматься над сверхсильным редкоземельным магнитом.Некоторые сверхпроводящие материалы демонстрируют даже более сильный диамагнетизм ниже своей критической температуры, поэтому над ними можно левитировать редкоземельные магниты. (Теоретически из-за их взаимного отталкивания один может левитировать над другим.)
Парамагнетизм возникает, когда материал временно становится магнитным, когда помещен в магнитное поле, и возвращается в свое немагнитное состояние, как только внешнее поле удаляется. При приложении магнитного поля некоторые из неспаренных электронных спинов выравниваются с полем и подавляют противоположную силу, создаваемую диамагнетизмом. Однако, по словам Дэниела Марша, профессора физики Южного государственного университета Миссури, эффект заметен только при очень низких температурах.
Другие, более сложные формы включают антиферромагнетизм, при котором магнитные поля атомов или молекул выстраиваются рядом друг с другом; и поведение спинового стекла, в котором участвуют как ферромагнитные, так и антиферромагнитные взаимодействия. Кроме того, ферримагнетизм можно рассматривать как комбинацию ферромагнетизма и антиферромагнетизма из-за множества общих черт между ними, но, по данным Калифорнийского университета в Дэвисе, у него все еще есть своя уникальность.
Электромагнетизм
Когда провод перемещается в магнитном поле, поле индуцирует в проводе ток. И наоборот, магнитное поле создается движущимся электрическим зарядом. Это соответствует закону индукции Фарадея, который лежит в основе электромагнитов, электродвигателей и генераторов. Заряд, движущийся по прямой линии, как по прямому проводу, создает магнитное поле, которое вращается вокруг провода по спирали. Когда этот провод превращается в петлю, поле приобретает форму пончика или тора.Согласно Руководству по магнитной записи (Springer, 1998) Marvin Cameras, это магнитное поле можно значительно усилить, поместив ферромагнитный металлический сердечник внутрь катушки.
В некоторых приложениях постоянный ток используется для создания постоянного поля в одном направлении, которое можно включать и выключать вместе с током. Это поле может затем отклонить подвижный железный рычаг, вызывая слышимый щелчок. Это основа телеграфа, изобретенного в 1830-х годах Сэмюэлем Ф. Б. Морзе, который позволял осуществлять связь на большие расстояния по проводам с использованием двоичного кода, основанного на импульсах большой и малой длительности.Импульсы посылались опытными операторами, которые быстро включали и выключали ток с помощью подпружиненного переключателя с мгновенным контактом или ключа. Другой оператор на принимающей стороне затем переводил слышимые щелчки обратно в буквы и слова.
Катушка вокруг магнита также может перемещаться по шаблону с изменяющейся частотой и амплитудой, чтобы индуцировать ток в катушке. Это основа для ряда устройств, в первую очередь для микрофона. Звук заставляет диафрагму двигаться внутрь и наружу с волнами переменного давления.Если диафрагма соединена с подвижной магнитной катушкой вокруг магнитопровода, она будет производить переменный ток, аналогичный падающим звуковым волнам. Затем этот электрический сигнал может быть усилен, записан или передан по желанию. Крошечные сверхсильные магниты из редкоземельных металлов теперь используются для изготовления миниатюрных микрофонов для сотовых телефонов, сообщил Марш Live Science.
Когда этот модулированный электрический сигнал подается на катушку, он создает колеблющееся магнитное поле, которое заставляет катушку перемещаться внутрь и наружу по магнитному сердечнику по той же схеме.Затем катушка прикрепляется к подвижному диффузору динамика, чтобы он мог воспроизводить звуковые волны в воздухе. Первым практическим применением микрофона и динамика был телефон, запатентованный Александром Грэмом Беллом в 1876 году. Хотя эта технология была усовершенствована и усовершенствована, она по-прежнему является основой для записи и воспроизведения звука.
Применения электромагнитов почти бесчисленны. Закон индукции Фарадея составляет основу многих аспектов нашего современного общества, включая не только электродвигатели и генераторы, но и электромагниты всех размеров.Тот же принцип, который используется гигантским краном для подъема старых автомобилей на свалку металлолома, также используется для выравнивания микроскопических магнитных частиц на жестком диске компьютера для хранения двоичных данных, и каждый день разрабатываются новые приложения.
Штатный писатель Таня Льюис внесла свой вклад в этот отчет.
Дополнительные ресурсы
Магнитосфера Земли | Управление научных миссий
Нашу планету защищает и защищает нас от ярости Солнца гигантский пузырь магнетизма, называемый магнитосферой.Он отклоняет большую часть солнечного материала, летящего к нам от нашей звезды со скоростью 1 миллион миль в час или более. Без магнитосферы непрекращающееся воздействие этих солнечных частиц могло бы лишить Землю защитных слоев, которые защищают нас от ультрафиолетового излучения Солнца. Ясно, что этот магнитный пузырь был ключом к превращению Земли в пригодную для жизни планету.

Сравните Землю с Марсом — планета, потерявшая свою магнитосферу примерно на 4 года.2 миллиарда лет назад. Считается, что солнечный ветер унес большую часть атмосферы Марса, возможно, после того, как магнитное поле красной планеты рассеялось. В результате Марс превратился в суровый, бесплодный мир, который мы видим сегодня «глазами» орбитальных аппаратов и марсоходов НАСА. Напротив, магнитосфера Земли, похоже, защищала нашу атмосферу.
Эфтихия Зеста из Лаборатории геокосмической физики в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА отмечает: «Если бы не было магнитного поля, у нас могла бы остаться совсем другая атмосфера без жизни, какой мы ее знаем. ”
Понимание нашей магнитосферы — ключевой элемент, который поможет ученым когда-нибудь прогнозировать космическую погоду, которая может повлиять на технологии Земли. Экстремальные космические погодные явления могут нарушить работу сетей связи, GPS-навигации и электросетей.
Магнитосфера представляет собой проницаемый экран. Солнечный ветер будет периодически подключаться к магнитосфере, заставляя ее переконфигурироваться. Это может создать разрыв, позволяющий энергии течь в нашу безопасную гавань. Эти трещины открываются и закрываются много раз в день или даже много раз в час.Большинство из них небольшие и недолговечные; другие обширны и устойчивы. Когда магнитное поле Солнца соединяется с Землей таким образом, начинается фейерверк.
Зеста говорит: «Магнитосфера Земли поглощает поступающую энергию солнечного ветра и взрывным образом высвобождает эту энергию в виде геомагнитных бурь и суббурь».
Как это происходит? Магнитные силовые линии сходятся и меняют конфигурацию, в результате чего магнитная энергия и заряженные частицы разлетаются с большой скоростью. Ученые пытались понять, почему это пересечение силовых линий магнитного поля, называемое магнитным пересоединением, вызывает такой сильный взрыв, открывая трещины в магнитосфере.
Магнитосферная многомасштабная миссия НАСА
, или MMS, была запущена в марте 2015 года, чтобы впервые наблюдать электронную физику магнитного пересоединения. Оснащенные детекторами энергичных частиц и магнитными датчиками, четыре космических корабля MMS пролетели в тесном строю к областям на передней стороне магнитосферы Земли, где происходит магнитное пересоединение.С тех пор MMS проводит аналогичную охоту в хвосте магнитосферы.
MMS дополняет миссии НАСА и партнерских агентств, таких как THEMIS, Cluster и Geotail, внося важные новые детали в текущие исследования магнитосферы Земли. В совокупности данные этих исследований не только помогают разгадать фундаментальную физику космоса, но и помогают улучшить прогнозирование космической погоды.
Чтобы узнать больше об активном пространстве, окружающем Землю, следите за новостями на science. nasa.губ.
Анатомия электромагнитной волны
Энергия, мера способности выполнять работу, имеет множество форм и может трансформироваться из одного типа в другой. Примеры накопленной или потенциальной энергии включают батареи и воду за плотиной. Движущиеся объекты являются примерами кинетической энергии. Заряженные частицы, такие как электроны и протоны, при движении создают электромагнитные поля, и эти поля переносят энергию, которую мы называем электромагнитным излучением или светом.
Что такое электромагнитные и механические волны?
Механические волны и электромагнитные волны — два важных способа передачи энергии в окружающем нас мире.Волны в воде и звуковые волны в воздухе — два примера механических волн. Механические волны вызываются возмущением или вибрацией в веществе, будь то твердое тело, газ, жидкость или плазма. Материя, через которую распространяются волны, называется средой. Волны на воде образуются за счет колебаний жидкости, а звуковые волны — за счет колебаний газа (воздуха). Эти механические волны проходят через среду, заставляя молекулы сталкиваться друг с другом, как падающие домино, передавая энергию от одного к другому.Звуковые волны не могут распространяться в космическом вакууме, потому что нет среды для передачи этих механических волн.
Классические волны переносят энергию, не перемещая материю через среду. Волны в пруду не переносят молекулы воды с места на место; скорее энергия волны проходит через воду, оставляя молекулы воды на месте, очень похоже на жука, покачивающегося на волнах в воде.
Когда воздушный шар трется о шевелюру, создается статический электрический заряд, заставляющий отдельные волоски отталкиваться друг от друга.Предоставлено: имбирный мясник
.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ
Электричество может быть статическим, как энергия, от которой волосы встают дыбом. Магнетизм также может быть статическим, как в магните холодильника. Изменяющееся магнитное поле вызовет изменяющееся электрическое поле, и наоборот — они взаимосвязаны. Эти изменяющиеся поля образуют электромагнитные волны. Электромагнитные волны отличаются от механических волн тем, что для их распространения не требуется среда. Это означает, что электромагнитные волны могут распространяться не только через воздух и твердые материалы, но и через космический вакуум.
В 1860-х и 1870-х годах шотландский ученый по имени Джеймс Клерк Максвелл разработал научную теорию, объясняющую электромагнитные волны. Он заметил, что электрические и магнитные поля могут соединяться вместе, образуя электромагнитные волны. Он суммировал эту взаимосвязь между электричеством и магнетизмом в то, что теперь называется «уравнениями Максвелла».
Генрих Герц, немецкий физик, применил теории Максвелла для получения и приема радиоволн.Единица частоты радиоволны — один цикл в секунду — названа герцем в честь Генриха Герца.
Его эксперимент с радиоволнами решил две проблемы. Во-первых, он продемонстрировал на бетоне то, что Максвелл только теоретизировал — что скорость радиоволн равна скорости света! Это доказало, что радиоволны были формой света! Во-вторых, Герц узнал, как заставить электрические и магнитные поля отделяться от проводов и становиться свободными, как волны Максвелла — электромагнитные волны.
ВОЛНЫ ИЛИ ЧАСТИЦЫ? ДА!
Свет состоит из дискретных пакетов энергии, называемых фотонами. Фотоны обладают импульсом, не имеют массы и движутся со скоростью света. Любой свет обладает как частицами, так и волнообразными свойствами. Как устроен инструмент для восприятия света, влияет на то, какие из этих свойств наблюдаются. Инструмент, который преломляет свет в спектр для анализа, является примером наблюдения волнообразных свойств света. Подобная частицам природа света наблюдается с помощью детекторов, используемых в цифровых камерах — отдельные фотоны высвобождают электроны, которые используются для обнаружения и хранения данных изображения.
ПОЛЯРИЗАЦИЯ
Одно из физических свойств света — то, что он может быть поляризованным. Поляризация — это измерение выравнивания электромагнитного поля. На рисунке выше электрическое поле (выделено красным) вертикально поляризовано. Подумайте о том, как бросить фрисби в частокол. В одной ориентации он пройдет, в другой — отвергнут. Это похоже на то, как солнцезащитные очки могут устранять блики, поглощая поляризованную часть света.
ОПИСАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ
Термины свет, электромагнитные волны и излучение относятся к одному и тому же физическому явлению: электромагнитной энергии.Эту энергию можно описать частотой, длиной волны или энергией. Все три связаны математически, так что если вы знаете одно, вы можете вычислить два других. Радио и микроволны обычно описываются с точки зрения частоты (герцы), инфракрасного и видимого света с точки зрения длины волны (метры), а рентгеновские лучи и гамма-лучи с точки зрения энергии (электрон-вольт). Это научное соглашение, которое позволяет удобно использовать единицы с не слишком большими и не слишком маленькими числами.
ЧАСТОТА
Количество гребней, которые проходят заданную точку за одну секунду, описывается как частота волны.Одна волна — или цикл — в секунду называется Герцем (Гц) в честь Генриха Герца, который установил существование радиоволн. Волна с двумя циклами, которая проходит точку за одну секунду, имеет частоту 2 Гц.
ДЛИНА ВОЛНЫ
У электромагнитных волн есть гребни и впадины, похожие на гребни и впадины океанских волн. Расстояние между гребнями — это длина волны. Самые короткие длины волн — это всего лишь доли размера атома, в то время как самые длинные волны, изучаемые в настоящее время учеными, могут быть больше диаметра нашей планеты!
ЭНЕРГИЯ
Электромагнитная волна также может быть описана с точки зрения ее энергии — в единицах измерения, называемых электрон-вольтами (эВ).Электрон-вольт — это количество кинетической энергии, необходимое для перемещения электрона через потенциал в один вольт. Двигаясь по спектру от длинных волн к коротким, энергия увеличивается по мере того, как длина волны укорачивается. Представьте себе скакалку, концы которой тянутся вверх и вниз. Чтобы веревка имела больше волн, требуется больше энергии.
Начало страницы | Далее: Wave Behaviors
Цитата
APA
Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, Управление научных миссий.
No related posts.