"Физика", Громов С.В., Родина Н.А., Белага В.В. и др./Под ред. Ю.А. Панебратцева
Кроссворд «Повторим пройденное—3» помогает связать названия физических понятий с их смыслом. Нужно вспомнить, как электрический ток создаёт магнитное поле, почему на проводник действует сила Ампера, что характеризует магнитная индукция и как работает электромагнит. Отдельно проверяется понимание электромагнитной индукции: ток появляется не от самого присутствия магнита, а при изменении магнитного поля через замкнутый контур.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Магнитное поле — особая форма материи, существующая вокруг магнитов и проводников с током. Его обнаруживают по повороту магнитной стрелки или по действию на проводник с током. Это понятие нужно, чтобы описывать магнитное действие тока и магнитов.
Магнитная индукция — физическая величина, характеризующая магнитное поле в каждой точке. Её обозначают буквой B, а направление B принимают за направление магнитного поля. По магнитной индукции можно сравнивать поля и находить силу их действия на ток.
Электромагнитная индукция — возникновение электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного поля через этот контур. Такой ток называют индукционным. Явление используется для получения электрического тока в генераторах.
Электромагнит — катушка с током, обычно имеющая железный сердечник. Ток создаёт магнитное поле катушки, а сердечник усиливает его и делает действие заметнее. Электромагниты применяют там, где магнитное действие нужно включать и выключать.
Если по проводнику проходит ток и проводник находится в магнитном поле, на него действует сила Ампера. Она возникает из-за взаимодействия магнитного поля тока с внешним магнитным полем. Направление силы определяют правилом левой руки: линии поля должны входить в ладонь, четыре пальца направляют по току, а отогнутый большой палец показывает силу.
Сила действия поля зависит от магнитной индукции B, силы тока I и длины проводника l. При взаимно перпендикулярных проводнике и поле используют формулу F = BIl. Если проводник расположен вдоль линий поля, действие силы становится нулевым, потому что поле не отклоняет ток в этом направлении.
В катушке ток течёт по множеству витков, и магнитные поля отдельных витков складываются. Поэтому катушка действует как магнит, а направление её полюсов зависит от направления тока. При вставке железного сердечника поле усиливается, так как железо намагничивается и концентрирует магнитное действие.
Индукционный ток появляется, когда магнитное поле через замкнутый контур изменяется. Это происходит, например, при движении магнита относительно катушки, движении самой катушки или изменении тока в соседней цепи. Неподвижное поле не вызывает тока, потому что не меняет состояние контура.
Ответы кроссворда следует связывать с физическим смыслом определений. Слова «действует на проводник с током» ведут к силе Ампера, «катушка с сердечником» — к электромагниту, а «ток возникает при изменении поля» — к электромагнитной индукции. Такая проверка помогает не спутать похожие термины.
| Понятие | Что описывает | Как обнаружить или применить | Важное условие |
|---|---|---|---|
| Магнитное поле | Магнитное действие магнитов и токов | По отклонению стрелки или действию на ток | Создаётся магнитами и электрическим током |
| Магнитная индукция | Характеристику магнитного поля | Используют для сравнения полей и расчёта силы | Обозначается B и имеет направление |
| Сила Ампера | Действие магнитного поля на проводник с током | Направление находят правилом левой руки | Нужны ток и магнитное поле |
| Электромагнит | Магнитное действие катушки с током | Применяют для притягивания железных предметов | Сила растёт с током, числом витков и сердечником |
| Электромагнитная индукция | Появление тока при изменении магнитного поля | Наблюдают ток в замкнутой катушке | Поле через контур должно изменяться |
Таблицу удобно читать от определения к условию: сначала выясните, о каком явлении говорится, затем проверьте способ его обнаружения. В кроссворде последняя колонка помогает отличить близкие понятия и проверить готовый ответ.
Условие: в кроссворде дано определение «Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле». Требуется назвать понятие и указать правило для определения направления. Здесь описано не магнитное поле вообще, а его конкретное действие на ток.
Ответ: это сила Ампера. Её направление определяют правилом левой руки, а не правилом правой руки.
Условие: катушку подключили к источнику тока, затем вставили в неё железный сердечник. Нужно определить, как изменится действие катушки. Источник уже создаёт ток, поэтому катушка уже обладает магнитным полем.
Ответ: катушка станет более сильным электромагнитом и будет лучше притягивать железные предметы. Если дополнительно увеличить ток или число витков, действие также усилится.
Условие: замкнутую катушку сначала перемещают относительно магнита, а затем оставляют неподвижной рядом с ним. Нужно выяснить, в какой момент возникает ток. Решение зависит не от самого наличия магнита, а от изменения магнитного поля через катушку.
Ответ: ток возникает во время движения магнита или катушки. В неподвижной катушке рядом с неподвижным магнитом индукционного тока нет.
Ошибка: считать, что любой проводник рядом с магнитом испытывает силу Ампера. Так думают из-за смешения магнитного действия и действия на ток, но сила Ампера появляется только при наличии тока в проводнике. Проверьте себя: есть ли в условии электрический ток и магнитное поле одновременно.
Ошибка: определять направление силы Ампера правилом правой руки. Правую руку обычно связывают с направлением магнитного поля тока, а для силы на проводник используют левую руку. Проверьте название искомой величины: если требуется сила, применяйте правило левой руки.
Ошибка: путать магнитное поле и магнитную индукцию. Поле — физическое явление, а B — величина, с помощью которой это поле характеризуют. Проверьте ответ: в определении индукции должно встречаться обозначение B или указание на характеристику поля.
Ошибка: считать, что ток возникает просто от присутствия магнита. Индукционный ток появляется только при изменении магнитного поля через замкнутый контур. Проверьте, двигался ли магнит или контур, либо менялась ли сила поля.
Для повторения нужны знания об электрическом токе, замкнутой цепи и направлении тока. Без замкнутого контура невозможно говорить об индукционном токе, а без направления тока нельзя применить правило левой руки.
Понятия раздела опираются на изучение магнитного поля и действия электрического тока. Позже они помогут понять устройство электрических машин и способы получения электрического тока, например работу генератора.
Чем магнитная индукция отличается от магнитного поля?
Магнитное поле — физическое явление, существующее вокруг магнитов и проводников с током. Магнитная индукция B — физическая величина, которая характеризует это поле, его направление и действие.
Как определить направление силы Ампера?
Направление силы Ампера определяют по правилу левой руки. Левую руку располагают так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь, а четыре пальца показывали направление тока; отогнутый большой палец укажет направление силы.
Почему железный сердечник усиливает электромагнит?
Железо хорошо намагничивается и усиливает магнитное поле катушки. Поэтому при том же токе электромагнит с сердечником действует сильнее, чем одна катушка.
Возникает ли индукционный ток, если магнит неподвижен рядом с катушкой?
Если магнит и катушка неподвижны, магнитное поле через катушку не изменяется, поэтому индукционный ток не возникает. Ток появится при движении магнита, катушки или изменении силы поля.
Как понять по формулировке вопроса кроссворда, какое физическое понятие требуется?
Нужно выделить ключевые признаки определения: действие на проводник с током указывает на силу Ампера, катушка с сердечником — на электромагнит, а ток при изменении поля — на электромагнитную индукцию. После этого ответ проверяют по смыслу и числу букв.
Кроссворд «Повторим пройденное—3»
