図は磁力線を示しています。磁場

中学2年生の物理学コースから、電流によって磁場が発生することがわかります。たとえば、電流が流れる金属導体の周囲に存在します。この場合、電流は、導体に沿った方向に移動する電子によって生成されます。電流が電解質溶液を通過するときにも磁場が発生します。ここで、電荷キャリアは正および負に帯電したイオンが互いに向かって移動します。

電流は荷電粒子の方向性のある動きであるため、磁場は荷電粒子を正と負の両方で動かすことによって生成されると言えます。

アンペアの仮説によれば、電子の動きの結果として、物質の原子や分子に環電流が発生することを思い出してください。

図85は、永久磁石では、これらの基本的なリング電流が同じように方向付けられていることを示しています。したがって、そのような各電流の周りに形成される磁場は同じ方向を持っています。これらのフィールドは互いに補強し合い、磁石内および磁石の周囲にフィールドを作成します。

米。 85.アンペアの仮説の図解

磁場を視覚的に表現するために、磁力線が使用されます（磁力線とも呼ばれます）1。磁力線は、磁場内に配置された小さな磁力針が配置される架空の線であることを思い出してください。

磁力線は、磁場が存在する空間内の任意の点を通ることができます。

図86は、磁力線（直線と曲線の両方）が描画され、この線の任意の点で、その接線がこの点に配置された磁気針の軸と一致することを示しています。

米。 86.磁力線の任意の点で、その接線はこの点に配置された磁気針の軸と一致します

磁力線は閉じています。たとえば、電流が流れる直線導体の磁力線の図は、導体に垂直な平面にある同心円です。

図86は、任意の点での磁力線の方向が、この点に配置された磁気針の北極を示す方向として条件付きで取られることを示しています。

磁場が強い空間の領域では、磁力線は互いに近くに引き寄せられます。つまり、磁場が弱い場所よりも太くなります。たとえば、図87に示すフィールドは、右側よりも左側の方が強くなっています。

米。 87.磁場が強い場所では、磁力線が互いに近くなります

したがって、磁力線のパターンに従って、方向だけでなく、磁場の大きさも判断できます（つまり、空間内のどのポイントで磁場がより大きな力で磁気針に作用し、どのポイントで磁場が作用するかを判断できます。以下）。

永久磁石の磁力線の写真を考えてみましょう（図88）。 8年生の物理学コースから、磁力線が磁石の北極から出て南に入ることがわかります。磁石の内部では、それらは南極から北に向けられています。磁力線には開始も終了もありません。閉じているか、図の中央の線のように、無限大から無限大に移動します。

米。 88.永久磁石の磁場の写真

米。 89.電流が流れる直線導体によって生成される磁場の磁力線

磁石の外側では、磁力線はその極で最も密集しています。これは、フィールドがポールの近くで最も強く、ポールから離れるにつれてフィールドが弱くなることを意味します。磁石の極に近いほど、磁石の磁場が磁石に作用する力の係数が大きくなります。磁力線が曲がっているため、針に作用する力の方向も点ごとに変わります。

したがって、ストリップ磁石の磁場がこの磁場に配置された磁気針に作用する力は、絶対値と磁場の異なる点での方向の両方で異なる可能性があります。

このようなフィールドは不均一と呼ばれます。不均一な磁場の線は湾曲しており、その密度は点ごとに異なります。

不均一な磁場の別の例は、直線的な通電導体の周りの磁場です。図89は、図面の平面に垂直に配置されたそのような導体の断面を示しています。円は導体の断面を示します。ドットは、電流の方向を示す矢印の先端が見えるように、電流が図面の後ろから私たちに向けられていることを意味します（図面を超えて私たちから向けられた電流は、私たちが見ているように十字で示されます電流に沿って向けられた矢印の尾）。

この図から、電流が流れる直線導体によって生成される磁力線は同心円であり、その間の距離は導体からの距離とともに増加することがわかります。

空間の特定の限られた領域では、均一な磁場、すなわち、磁気針に対する作用力が大きさおよび方向が同じである任意の点での磁場を作り出すことが可能である。

図90は、ソレノイドの内部で発生する磁場を示しています。これは、電流が流れる円筒形のワイヤーコイルです。ソレノイドの長さがその直径よりもはるかに大きい場合、ソレノイドの内側の磁場は均一であると見なすことができます（ソレノイドの外側では、磁場は不均一であり、その磁力線は棒磁石の磁力線とほぼ同じです）。この図から、均一な磁場の磁力線が互いに平行であり、同じ密度で配置されていることがわかります。

米。 90.ソレノイドの磁場

中央部分の永久磁石の内側の磁場も均一です（図88を参照）。

磁場の画像については、以下の方法を使用します。均一な磁場の線が図面の平面に垂直に配置され、図面を超えて私たちから向けられている場合、それらは十字で描かれ（図91、a）、私たちに向かって描かれているため、ドット付き（図91、b）。流れの場合のように、それぞれの十字架は、いわば、私たちから飛んでいる矢の尾であり、ポイントは私たちに向かって飛んでいる矢の先端です（両方の図で、矢印の方向は磁力線の方向）。

米。 91.図面の平面に垂直に向けられた磁力線：a-観察者から。 b-オブザーバーへ

質問

磁場の源は何ですか？
永久磁石の磁場を作り出すものは何ですか？
磁力線とは何ですか？その中の任意の時点で彼らの方向として何が取られますか？
磁力線が直線である磁場中の磁気針はどうですか。曲線？
0磁力線のパターンから何が判断できますか？
棒磁石の周りには、どのような磁場（均一または不均一）が形成されますか。電流のある真っ直ぐな導体の周り; 長さが直径よりはるかに大きいソレノイドの内部？
不均一な磁場のさまざまなポイントで磁気針に作用する力の弾性率と方向について何が言えますか。均一な磁場？
不均一な磁場と均一な磁場の磁力線の位置の違いは何ですか？

演習31

1§37では、これらの行のより正確な名前と定義が示されます。

このレッスンのトピックは、磁場とそのグラフィック表現です。不均一で均一な磁場について説明します。まず、磁場の定義を示し、磁場が何に関連していて、どのような特性を持っているかを説明します。それをチャートに描く方法を学びましょう。また、不均一で均一な磁場がどのように決定されるかについても学びます。

今日はまず磁場とは何かを繰り返します。 磁場-電流が流れる導体の周りに形成される力場。それは移動料金と関係があります。.

今、注意する必要があります 磁場特性。料金に関連するフィールドがいくつかあることをご存知でしょう。特に、電界。しかし、電荷を動かすことによって生成される磁場について正確に説明します。磁場にはいくつかの特性があります。初め： 磁場は電荷を動かすことによって作られます。つまり、電流が流れる導体の周りに磁界が発生します。磁場がどのように定義されるかを示す次のプロパティ。 それは別の移動電荷に対する作用によって決定されます。または、彼らは別の電流に言います。いわゆるコンパスの針への作用により、磁場の存在を判断することができます。磁気針。

別のプロパティ： 磁場は力を発揮します。したがって、彼らは磁場が物質的であると言います。

これらの3つの特性は、磁場の特徴です。磁場とは何か、そしてそのような磁場の性質を決定した後、磁場がどのように調査されるかを言う必要があります。まず、電流のあるループを使用して磁場を調べます。導体を取り、この導体から円形または正方形のフレームを作り、このフレームに電流を流すと、磁場の中でこのフレームは特定の方法で回転します。

米。 1.電流のあるフレームは外部磁場で回転します

ちなみにこのフレームが回ると判断できます磁場。ここでのみ重要な条件が1つあります。それは、磁場を調査する距離と比較して、フレームが非常に小さいか、非常に小さい必要があるということです。このようなフレームは、電流ループと呼ばれます。

また、磁気針を使って磁場を探索し、磁場に入れてその挙動を観察することもできます。

米。 2.磁気針への磁場の作用

次にお話しするのは、磁場をどのように表現できるかです。長年にわたる研究の結果、磁力線を用いて磁場を便利に描くことができることが明らかになりました。観察すること 磁力線 1つの実験をしましょう。私たちの実験では、永久磁石、金属鉄のやすりくず、ガラス、白い紙のシートが必要になります。

米。 3.鉄のやすりが磁力線に沿って並んでいます

磁石をガラス板で覆い、その上に白い紙を置きます。一枚の紙の上に鉄のやすりを振りかける。その結果、磁力線がどのように見えるかがわかります。私たちが見るのは永久磁石の磁力線です。それらは、磁力線のスペクトルと呼ばれることもあります。線は、平面だけでなく、3方向すべてに存在することに注意してください。

磁力線-磁気矢印の軸が並ぶ架空の線。

米。 4.磁力線の概略図

見てください、図は次のことを示しています：線は湾曲しており、磁力線の方向は磁気針の方向によって決定されます。方向は磁気針の北極を示します。矢印を使って線を描くのはとても便利です。

米。 5.力線の方向がどのように示されるか

それでは、磁力線の性質についてお話しましょう。まず、磁力線には始まりも終わりもありません。 これらは閉じた線です。磁力線が閉じているので、磁力はありません。

2番： これらは交差しない、壊れない、ねじれない線ですとにかく。磁力線の助けを借りて、磁場を特徴付け、その形状を想像するだけでなく、力の影響についても話すことができます。そのような線の密度を高くすると、この場所、空間のこの時点で、より大きな力の作用が得られます。

線が互いに平行である場合、それらの密度は同じです、そしてこの場合、彼らは次のように言います 磁場は均一です。逆に、そうでない場合、つまり密度が異なり、線が湾曲している場合、そのようなフィールドはと呼ばれます 不均一。レッスンの最後に、次の図に注目したいと思います。

米。 6.不均一な磁場

まず、私たちは今それを知っています 磁力線矢印で表すことができます。そして、この図は不均一な磁場を正確に表しています。場所によって密度が異なります。つまり、この磁場が磁気針に及ぼす力の影響が異なります。

次の図は、すでに均質なフィールドを示しています。線は同じ方向に向けられており、密度は同じです。

米。 7.均一な磁場

均一磁場とは、巻き数の多いコイルの内部または直線状の棒磁石の内部で発生する磁場のことです。ストリップ磁石の外側の磁場、または今日のレッスンで観察したもの、この磁場は不均一です。これらすべてを完全に理解するために、表を見てみましょう。

追加の文献のリスト：

Belkin I.K. 電界と磁界//Kvant。 -1984年。-第3号。-S。28-31。キコインA.K. 磁気はどこから来るのですか？ //クォンタム。 — 1992. — No. 3. — P. 37-39,42LeensonI.磁気針の謎//Kvant。 -2009.-No.3.-S.39-40。物理学の初級教科書。エド。 G.S. ランツベルク。 T. 2.-M.、1974

教室でのテストの使用は、学習の実際の個別化と差別化を実行することを可能にします。教育プロセスにおいてタイムリーな是正作業を行う。教育の質を確実に評価および管理するため。トピック「磁場」で提案されたテストには、それぞれ10個のタスクが含まれています。

テスト＃1

1.磁石は、それ自体の周りに磁場を生成します。この分野の行動はどこで最も強く現れるのでしょうか？

A.磁石の極の近く。
B.磁石の中心。
C.磁場の作用は、磁石の各点で均等に現れます。

正解：A。

2.月のコンパスを使用して地形をナビゲートすることは可能ですか？

A.できません。
B.できます。
B.可能ですが、平野でのみ可能です。

正解：A。

3.導体の周りに磁場はどのような条件下で現れますか？

A.導体に電流が流れたとき。
B.導体が半分に折りたたまれている場合。
B.導体が加熱されたとき。

正解：A。

A.アップ。
B.ダウン。
明るい。
G.左。