Повторение темы "Электромагнитные явления" (Ерюткин Е.С.)

Введение

Электромагнитные явления — одна из важнейших и интереснейших областей физики. Они объединяют в себе электричество и магнетизм, которые, как выяснилось, тесно связаны между собой. Всё, что нас окружает — от бытовых приборов до сложных промышленных машин — так или иначе связано с действием электрического тока и магнитного поля.

История изучения этих явлений началась с открытия того, что электрический ток может создавать магнитное поле, а изменяющееся магнитное поле, в свою очередь, способно вызывать появление электрического тока. Эти открытия позволили создать множество устройств: электродвигатели, генераторы, трансформаторы, электромагниты, измерительные приборы и многое другое.

Когда по проводнику проходит электрический ток, вокруг него возникает магнитное поле. Его можно наблюдать с помощью железных опилок, которые располагаются вдоль невидимых линий — магнитных линий. Эти линии показывают направление и форму магнитного поля, а их густота указывает на силу поля.

Если проводник свернуть в катушку, магнитное поле усиливается, а внутри катушки оно становится почти однородным. Если же внутрь катушки поместить железный сердечник, то создаётся электромагнит — устройство, которое можно включать и выключать, изменяя силу тока. Электромагниты широко применяются в технике, промышленности и быту.

Магнитное поле может не только притягивать железные предметы, но и действовать на проводники с током. Это свойство легло в основу работы электрического двигателя — устройства, которое превращает электрическую энергию в механическую.

Таким образом, электромагнитные явления — это основа современной электротехники и электроники. Повторяя тему, важно не только запомнить основные законы и определения, но и понять, как они применяются в реальных устройствах.

Основные понятия и сведения

1. Магнитное поле — это особый вид материи, существующий вокруг движущихся электрических зарядов или магнитов.

2. Магнитные линии — воображаемые линии, показывающие направление магнитного поля. Они всегда замкнуты и не пересекаются.

3. Электромагнит — катушка с током, внутри которой помещён железный сердечник.

4. Электрический двигатель — устройство, в котором взаимодействие магнитного поля и тока используется для создания вращательного движения.

5. Электроизмерительные приборы — устройства, предназначенные для измерения силы тока, напряжения и других электрических величин.

Задача №1. Магнитные линии

Условие:
Вокруг прямого проводника с током необходимо определить направление магнитных линий.

Решение:
Для определения направления линий используют правило правой руки: если обхватить проводник правой рукой так, чтобы большой палец указывал направление тока, то остальные пальцы покажут направление магнитных линий.

Ответ:
Магнитные линии имеют вид концентрических окружностей, направление которых определяется правилом правой руки.

Задача №2. Электромагнит

Условие:
Катушка содержит 500 витков провода. По ней проходит ток силой 2 А. Определите, как изменится сила электромагнита, если ток увеличить в 2 раза.

Решение:
Сила магнитного поля катушки пропорциональна произведению числа витков на силу тока:

Если ток увеличить в 2 раза, то магнитное поле усилится также в 2 раза.

Ответ:
Сила электромагнита увеличится в 2 раза.

Электроизмерительные инструменты

Электроизмерительные приборы — это устройства, предназначенные для измерения различных параметров электрических цепей: силы тока, напряжения, сопротивления.
Самыми распространёнными из них являются амперметр, вольтметр и омметр.

Амперметр измеряет силу тока, и его всегда подключают последовательно в цепь.
Вольтметр измеряет напряжение, и его включают параллельно участку цепи.

Устройство амперметра

Принцип работы амперметра основан на действии магнитного поля на проводник с током. Внутри прибора расположен подвижный контур с током, помещённый в магнитное поле. Под действием магнитных сил контур поворачивается, а стрелка показывает величину тока по шкале.

Современные амперметры бывают аналоговые (со стрелкой) и цифровые (с электронным дисплеем). Независимо от конструкции, принцип их работы основан на взаимодействии магнитного поля и электрического тока.

Вопросы для самопроверки

1. Что называют магнитным полем и как его можно обнаружить?

2. Как с помощью железных опилок можно увидеть форму магнитного поля?

3. В чём заключается правило правой руки?

4. Как устроен электромагнит и от чего зависит его сила?

5. Какие приборы используются для измерения электрических величин?

6. Как подключают амперметр и вольтметр к электрической цепи?

7. Как электрический ток создаёт магнитное поле?

8. В чём заключается связь между электричеством и магнетизмом?

9. Почему железный сердечник усиливает действие электромагнита?

10. Какие практические применения электромагнитных явлений вы знаете?