ДЭ 3. Демонстрация силовых линий магнитного поля

Примечание. Данный эксперимент отсутствует в программе, но, на наш взгляд, есть необходимость в его демонстрации на уроке

Способствует достижению целей:

1. Учащийся должен иметь представление о магнитных полях постоянных магнитов.

2. Учащийся должен знать и понимать смысл физического понятия «линии магнитного поля».

Постоянные магниты, железные опилки, лист картона (оргстекла), модель для демонстрации в объеме линий магнитного поля, веб-камера, компьютер, проектор, демонстрационный экран

Примечание. Определения линий магнитного поля в учебнике нет (хотя есть соответствующий вопрос в конце параграфа). Можно предложить следующее определение: линии магнитного поля – это линии для его наглядного изображения, направление которых в каждой точке поля совпадает с направлением северного полюса магнитной стрелки в этом поле. Чем плотнее линии, тем сильнее поле

Для демонстрации силовых линий магнитного поля удобно использовать мелкие железные опилки, насыпанные на лист плотной бумаги или картона. Опилки намагничиваются и становятся маленькими магнитами. Они притягиваются друг к другу, образуя цепочки, которые располагаются вдоль силовых линий магнитного поля (рис. 1).

Рисунок 1. Демонстрация магнитного поля при помощи железных опилок: а) полосового магнита; б) двух одноименных магнитных полюсов

Важно понимать, что сила магнитного взаимодействия между опилками и магнитами и сила трения опилок о картон должны быть соизмеримы. В противном случае опилки либо не будут передвигаться в нужные (для демонстратора) положения, либо все «сбегутся» у концов магнита.

Вместо картона можно использовать лист оргстекла. Тогда вместе с линиями, образованными опилками, наблюдается магнит, что придает эксперименту дополнительную зрелищность.

Так как демонстрация должна быть горизонтальной, то возникают затруднения в наблюдении эксперимента, и, как следствие, снижается его эффективность и зрелищность.

Для устранения данной проблемы возможно применение веб-камеры (видеокамеры) для передачи изображения на компьютер и проектирования его на экран (рис. 2).

Так как при этом происходит значительное увеличение изображения, можно демонстрировать силовые линии магнитных полей самых разнообразных магнитов.

Данный эксперимент можно показать с помощью специальной модели, для демонстрации в объеме линий магнитного поля (рис. 3)

Модель представляет собой шесть диаметрально и равномерно расположенных прозрачных пластин, одна их которых сменная. На пластинах установлено множество легкоподвижных ферромагнитных стрелок.

Одна из сменных пластин имеет дугообразный вырез для установки в модель подковообразного магнита.

При демонстрации магнитного поля полосового магнита его помещают в центр модели, вставляют сменную пластину и наблюдают линии магнитного поля. При повороте модели вокруг оси демонстрируется симметричность магнитных линий в пространстве. При демонстрации магнитного поля подковообразного магнита он также помещается в центр модели и закрепляется сменной пластиной с вырезом под профиль дуги магнита. Линии магнитного поля будут отличаться от линий поля полосового магнита

1. Чем подтверждается материальность магнитного поля?
2. С помощью каких тел можно изучить магнитное поле?
3. Почему полюса магнита называют северным и южным?
4. Что такое линии магнитного поля? Что выбрано за направление этих линий?
5. Из какого полюса постоянного магнита выходят линии магнитного поля? В какой входят?
6. О чем го­во­рит гу­сто­та линий магнитного поля?