Если направление тока в стержне изменить на противоположное, то магнитная стрелка повернется на 180 5o 0. Это говорит о том, что при изменении направления тока в проводнике направление вектора магнитной индукции изменяется на противоположное.
В этом опыте сила тока может регулироваться от нуля до 10 А.
Применять большие токи надо непродолжительно, чтобы избежать перегрева подводящих проводов.
3.2.2. Магнитное поле тока. Силовые линии
Эти опыты демонстрируются в проекции на экран или на потолок аудитории. При этом используется свойство железных опилок ориентироваться вдоль силовых линий магнитного поля. Под действием магнитного поля железные опилки намагничиваются и сами становятся маленькими магнитиками. Под действием внешнего магнитного поля они подобно магнитным стрелкам стремятся повернуться более длинной
31
.
стороной вдоль силовой линии поля. Кроме того, при малых расстояниях между опилками опилки-магнитики взаимодействуют между собой, притягиваясь разноименными полюсами и отталкиваясь одноименными. В
результате этого им энергетически выгодно выстраиваться в цепочки вдоль силовых линий.
Проводники в виде кольца, соленоида и тороида смонтированы на подставках из оргстекла, как показано на рисунке. На поверхность пластины из коробочки, в крышке которой проделаны мелкие отверстия, по возможности равномерно насыпаются мелкие железные опилки.
При включении тока через проводник и одновременном легком постукивании пальцем по пластине опилки располагаются вдоль силовых линий и выявляют картину распределения силовых линий вблизи этих проводников.
Сразу после возникновения картины силовых линий ток надо выключить, чтобы не вызвать перегрева проводников и источника тока.
Картина силовых линий при этом сохраняется.
В опытах используется ток силой до 10 А.
3,2.3. Сила Лоренца. Движение проводящей жидкости в магнитном поле
Для демонстрации используется плоская стеклянная кювета диаметром 11 см и высотой 1,5 см. В центре кюветы расположен кольцевой постоянный магнит. Полюсами магнита являются торцевые поверхности. Силовые линии магнитного поля внутри кюветы имеют вертикальное направление. Электрическое поле создается между двумя электродами. Одним из электродов является магнит. Второй электрод имеет форму кольца и расположен вблизи вертикальной стенки кюветы с внутренней стороны. В кювету наливается проводящая жидкость
(раствор соды, поваренной соли, медного купороса). Под действием электрического поля, силовые линии которого направлены радиально, ионы электролита приходят в движение в радиальном направлении. На ионы, движущиеся в магнитном поле, действует сила Лоренца, направ32
.
ленная перпендикулярно векторам В и Е одновременно. Следует заметить, что под действием электрического поля положительные и отрицательные ионы движутся в противоположном направлении. Учитывая, что ионы имеют также противоположные знаки зарядов, приходим к выводу, что сила Лоренца действует как на положительные, так и на отрицательные ионы в одном и том же направлении.
Под действием силы Лоренца ионы получают импульс в направлении этой силы. Этот импульс затем передается другим молекулам жидкости, в результате чего жидкость приходит во вращательное движение вокруг кольцевого магнита. Если изменить направление электрического поля на противоположное, то и жидкость начнет вращаться в противоположном направлении.
Для того чтобы движение жидкости было заметным, на поверхность жидкости надо посыпать крупинки какого-либо вещества. В нашем опыте используются крупинки ликоподия. Опыт показывается в проекции на экран или потолок аудитории.
Подводимое напряжение - несколько вольт. Ток через жидкость несколько сотен миллиампер.
3.2.4. Демонстрация действия силы Лоренца с помощью осциллографа
В опыте используются демонстрационный и электронный осциллограф и постоянный подковообразный магнит. Электронный луч трубки осциллографа фокусируется в центре экрана.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.