2.10. Магнитное поле постоянного магнита. Взаимодействие постоянных магнитов

Теоретическая справка

Постоянные магниты – это тела, длительное время сохраняющие состояние намагниченности.

Области магнита, где обнаруживается самое сильное магнитное взаимодействие, называется полюсами магнита. У магнита два полюса: северный (N) и южный (S). Одноименные полюса магнита – отталкиваются, разноименные полюса магнита– притягиваются. Разделить полюса магнита нельзя, т.е. если разделить магнит пополам, то у каждой части вновь будет два полюса.

Основное свойство магнитов: притягивать тела из железа или его сплавов (например, стали). При этом само железо, помещенное в магнитное поле, намагничивается. В частности, железные опилки, помещенные в магнитное поле намагничиваются и ведут себя как маленькие магнитные стрелки. Это можно использовать для исследования магнитного поля. Железные опилки, помещенные в магнитное поле располагаются вдоль линий. Эти линии называются линиями магнитного поля.

Важно! Вне магнита магнитные линии выходят из северного полюса и входят в южный полюс, т.е. направлены «от севера к югу».

Существование магнитного поля у постоянных магнитов объясняется гипотезой, которую выдвинул Ампер: внутри молекул, из которых состоит магнит, циркулируют элементарные электрические токи. Если эти токи ориентированы определенным образом, то их действия складываются и тело проявляет магнитные свойства. Если эти токи расположены беспорядочно, то их действие взаимно компенсируется и тело не проявляет магнитных свойств.

Решение заданий Открытого банка заданий ФИПИ

1. На рисунке показано, как установилась магнитная стрелка между полюсами двух одинаковых магнитов. Укажите полюса магнитов, обращённые к стрелке.

1) 1 – северный полюс; 2 – южный
2) 1 – южный полюс; 2 – северный
3) и 1, и 2 – северные полюса
4) и 1, и 2 – южные полюса

Нажмите, чтобы увидеть решение

Северный полюс магнитной стрелки притягивается к южному полюсу магнита (1 — южный полюс), а южный полюс магнитной стрелки притягивается к северному полюсу магнита (2 — северный полюс).

Ответ: 2

[свернуть]

2. Какой(-ие) из перечисленных материалов не может(-гут) использоваться для изготовления корпуса компаса: алюминий, пластмасса, железо? Ответ поясните.

Нажмите, чтобы увидеть решение

Ответ: железо.

Пояснение. Железо намагничивается в магнитном поле стрелки компаса, начинает взаимодействовать со стрелкой и тем самым искажает показания компаса.

[свернуть]

3. На рисунках показано, как установились магнитные стрелки, находящиеся возле полюсов двух магнитов. Укажите полюса магнитов, обращенные к стрелкам.

1) 1 – северный полюс; 2 – южный
2) 1 – южный полюс; 2 – северный
3) и 1, и 2 – северные полюса
4) и 1, и 2 – южные полюса

Нажмите, чтобы увидеть решение

Северный полюс магнитной стрелки притягивается к южному полюсу магнита (2 — южный полюс), а южный полюс магнитной стрелки притягивается к северному полюсу магнита (1 — северный полюс).

Ответ: 1

[свернуть]

4. На рисунке показано, как установились магнитные стрелки, находящиеся рядом с магнитом. Укажите полюса стрелок, обращённые к магниту.

1) 1 – северный полюс; 2 – южный
2) 1 – южный полюс; 2 – северный
3) и 1, и 2 – северные полюса
4) и 1, и 2 – южные полюса

Нажмите, чтобы увидеть решение

Северный полюс магнитной стрелки притягивается к южному полюсу магнита (2 — северный полюс), а южный полюс магнитной стрелки притягивается к северному полюсу магнита (1 — южный полюс).

Ответ: 2

[свернуть]

5. Стальной полосовой магнит ломают пополам. Каким магнитным полюсам будут соответствовать концы А и В на месте излома магнита?

1) А – северному; В – южному
2) А – южному; В – северному
3) А и В – северному магнитному полюсу
4) А и В – южному магнитному полюсу

Нажмите, чтобы увидеть решение

Если разломать магнит на две половинки, то получим два магнита. У каждого магнита будет два полюса — северный и южный. Значит конец А соответствует северному полюсу левого магнита, а конец В соответствует южному полюсу правого магнита.

Ответ: 1

[свернуть]

6. Конец магнитной стрелки притянулся к одному из концов стального стержня. Можно ли сделать вывод о  том, что изначально стержень был намагничен? Ответ поясните.

Нажмите, чтобы увидеть решение

Ответ: вывод о намагниченности стержня сделать нельзя. 

Пояснение. Магнитная стрелка притянется и к ненамагниченному стержню, если приблизить достаточно близко. Если приблизить магнит к подобному стержню, то почувствуете силу притяжения магнита к стальному стержню, был ли он изначально намагничен или нет.

[свернуть]

7. Правильно ли с точки зрения физики утверждение о том, что северный полюс магнитной стрелки указывает на Северный географический полюс Земли?  Ответ поясните.

Нажмите, чтобы увидеть решение

Ответ: нет, не верно.

Пояснение. Северный полюс стрелки компаса указывает на ЮЖНЫЙ магнитный полюс, он расположен в нескольких сотнях километров от Северного географического полюса.

[свернуть]

8. Изменится ли, и если изменится, то как намагниченность предварительно намагниченного стального стержня при его механическом встряхивании в отсутствие внешнего магнитного поля? Ответ поясните.

Нажмите, чтобы увидеть решение

Ответ: намагниченность уменьшится.

Пояснение. Намагниченность возникает вследствие упорядочения микроскопических токов в веществе. При встряхивании упорядоченность нарушается.

[свернуть]

9. Когда железный стержень приблизили к компасу, стрелка компаса отклонилась. Означает ли это, что стержень предварительно был намагничен? Ответ поясните.

Нажмите, чтобы увидеть решение

Смотри задание №6

[свернуть]

10. На горизонтальной поверхности вокруг постоянного полосового магнита расположены магнитные стрелки  (см. рисунок). Для какой из стрелок (1 — 4) её расположение не соответствует взаимодействию с постоянным магнитом?

Нажмите, чтобы увидеть решение

Северный полюс магнитной стрелки притягивается к южному полюсу магнита (стрелки 1 и 2), а южный полюс магнитной стрелки притягивается к северному полюсу магнита (стрелка 4).

Ответ: 3

[свернуть]

11. На рисунках изображены постоянные магниты с указанием линий магнитной индукции полей, создаваемых ими, и магнитные стрелки. На каком из рисунков правильно изображено положение магнитной стрелки в магнитном поле постоянного магнита?

Нажмите, чтобы увидеть решение

Стрелка должна располагаться вдоль линии магнитного поля. Стрелки 1 и 3 расположены неверно. Направление линии указывает северный полюс магнитной стрелки, т.е. стрелка 2 расположена верно.

Ответ: 2

[свернуть]

12. Для каждого примера проявления различных физических явлений из первого столбца подберите соответствующее название физического явления из второго столбца.

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ПРИМЕРЫ ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
А) притяжение волос к пластмассовой расческе в процессе расчесывания

Б) притяжение железных опилок к стрелке компаса

В) накопление электрического заряда на молниеотводе во время грозы

1) электризация тела при трении
2) электризация тела через влияние
3) намагничивание вещества в магнитном поле постоянного магнита
4) взаимодействие постоянного магнита с магнитным полем Земли
5) действие магнитного поля на проводник с током

Нажмите, чтобы увидеть решение

А) притяжение волос к пластмассовой расческе в процессе расчесывания — электризация тела при трении;

Б) притяжение железных опилок к стрелке компаса — намагничивание вещества в магнитном поле постоянного магнита;

В) накопление электрического заряда на молниеотводе во время грозы — электризация тела через влияние.

Ответ: 132

[свернуть]

13. Стальную иглу расположили между полюсами магнита. Через некоторое время игла намагнитилась.

Каким полюсам будут соответствовать точки 1 и 2?

1) 1 – северный полюс; 2 – южный
2) 1 – южный полюс; 2 – северный
3) и 1, и 2 – северные полюса
4) и 1, и 2 – южные полюса

Нажмите, чтобы увидеть решение

В результате намагничивания стальной иглы ее магнитные полюса будут обратны полюсам магнита. То есть полюс 1 будет южным, а полюс 2 будет северным.

Ответ: 2

[свернуть]

14. Какой набор приборов и материалов необходимо использовать, чтобы экспериментально показать наличие двух разных полюсов у магнита?

1) два полосовых магнита, подвешенных на нитях
2) магнитная стрелка и прямолинейный проводник, подключённый к источнику постоянного тока
3) проволочная катушка, подключённая к миллиамперметру, полосовой магнит
4) полосовой магнит, лист бумаги и железные опилки

Нажмите, чтобы увидеть решение

Для того, чтобы показать наличие двух разных полюсов у магнита необходимо продемонстрировать взаимодействие двух магнитов. Для этих целей достаточно двух полосовых магнитов, подвешенных на нитях.

Ответ: 1

[свернуть]

15. На рисунке представлена картина линий магнитного поля от двух полосовых магнитов, полученная с помощью магнитной стрелки и железных опилок. Каким полюсам полосовых магнитов соответствуют области 1 и 2?

1) 1 – северный полюс; 2 – южный
2) 1 – южный полюс; 2 – северный
3) и 1, и 2 – северные полюса
4) и 1, и 2 – южные полюса

Нажмите, чтобы увидеть решение

По картине линий магнитного поля можно судить о том, что магниты отталкиваются. Значит они приближены друг к другу одноименными полюсами. Маленькая магнитная стрелка приближена к полюсу 1 магнита своим северным концом, значит полюс 1 — южный. Следовательно полюс 2 также южный.

Ответ: 4

[свернуть]

16. Ученик получил фотографии, на которых изображены картины линий магнитного поля, полученные от немаркированных полосовых магнитов с помощью железных опилок.

Фотография 1. Фотография 2.

Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам анализа полученных фотографий. Укажите их номера.

1) Магниты 1 и 2 на фотографии 1 приближены друг к другу разноименными полюсами.
2) Взаимодействие магнитов с железными опилками наиболее сильное у полюсов магнитов.
3) Магниты 3 и 2 на фотографии 2 приближены друг к другу одноименными южными полюсами.
4) Магнитное действие магнитов зависит от материала, из которого изготовлен магнит.
5) Магнитное взаимодействие магнитов зависит от свойств среды.

Нажмите, чтобы увидеть решение

Утверждение 1 — верно. На фотографии 1 магниты притягиваются.

Утверждение 2 — верно. Линии расположены гуще у полюсов, кроме того больше опилок скапливается у полюсов, это говорит о том, что вблизи полюсов наблюдается наиболее сильное действие поля на опилки.

Утверждение 3 — неверно. Магниты №3 и №2 приближены друг к другу одноименными полюсами, т.к. отталкиваются. Но на фотографии 1 магнит  №2 притягивается к магниту №1. Маленькая магнитная стрелка приближена к полюсу магнита №1 своим северным концом, значит полюс магнита №1 — южный. Следовательно полюс  магнита №2 — северный.

Утверждение 4 — неверно. Про материалы магнитов ничего не говорится.

Утверждение 5- неверно. Про среду в опытах ничего не говорится.

Ответ: 12

[свернуть]

17. Из какого материала могут быть изготовлены мелкие предметы, чтобы они притянулись к магниту?

А. Эбонит
Б. Железо

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

Нажмите, чтобы увидеть решение

Эбонит — неметалл, он не притягивается, в отличии от железа, к магниту.

Ответ: 2

[свернуть]

18. Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова из приведённого списка.

От двух полосовых магнитов, размещённых на поверхности деревянного стола, при помощи железных опилок получена картина линий магнитного поля (см. рисунок, вид сверху). В плоскости магнитов  размещена также маленькая магнитная стрелка на подставке.

Картина магнитных линий соответствует (А)__________ полосовых магнитов. Следовательно, полюсы 1 и 2 магнитов являются (Б)__________. Так как магнитная стрелка своим (В)__________ полюсом притянулась к полюсу 2, то он является (Г)__________ полюсом указанного магнита.

Список слов:

1) притяжение
2) отталкивание
3) отрицательный
4) положительный
5) одноимённый
6) разноимённые 
7) северный
8) южный

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Нажмите, чтобы увидеть решение

Комментарий. Характер картины линий магнитного поля свидетельствует о том, что магниты отталкиваются. Значит они расположены одноименными полюсами друг к другу. Северный полюс магнитной стрелки притягивается к южному полюсу магнита и, наоборот, южный полюс магнитной стрелки притягивается к северному полюсу магнита.

Решение. От двух полосовых магнитов, размещённых на поверхности деревянного стола, при помощи железных опилок получена картина линий магнитного поля (см. рисунок, вид сверху). В плоскости магнитов  размещена также маленькая магнитная стрелка на подставке. Картина магнитных линий соответствует (А-2) отталкиванию полосовых магнитов. Следовательно, полюсы 1 и 2 магнитов являются (Б-5) одноименными. Так как магнитная стрелка своим (В-8) южным полюсом притянулась к полюсу 2, то он является (Г-7) северным полюсом указанного магнита.

Ответ: 2587

[свернуть]

19. Вектор магнитной индукции магнитного поля полосового магнита направлен вправо в точках

1) 1 и 4
2) 2 и 3
3) 1 и 3
4) 2 и 4

Нажмите, чтобы увидеть решение

Линии магнитного поля постоянного магнита направлены от северного полюса к южному, т.е. в точках 1 и 4 линии будут направлены влево, а в точка 2 и 3 — вправо. В точках 2 и 3 векторы магнитной индукции будут направлены по касательно к линиям магнитного поля и направлены также вправо.

Ответ: 2

[свернуть]

20. Стальную пластину расположили между полюсами магнита. Через некоторое время пластина намагнитилась. Какие точки соответствуют полюсам намагниченной пластины?

1) 1 – северному полюсу, 3 – южному
2) 3 – северному полюсу, 1 – южному
3) 2 – северному полюсу, 4 – южному
4) 4 – северному полюсу, 2 – южному

Нажмите, чтобы увидеть решение

В результате намагничивания стальной пластины ее магнитные полюса будут обратны полюсам магнита и располагаться на сторонах платины, обращенных к полюсам магнитов. То есть точка 4 будет южным полюсом, а точка 2 будет северным полюсом намагниченной пластины.

Ответ: 3

[свернуть]

Скачать файл с заданиями открытого банка ФИПИ Магнитное поле постоянного магнита. Взаимодействие постоянных магнитов (1760 Загрузок)