Постоянные магниты.
Опыты Эрстеда. Магнитное поле
Опорный конспект по физике в 8 классе по темам «Постоянные магниты. Взаимодействие постоянных магнитов. Магнитное поле. Магнитное поле Земли и его значение для жизни на Земле. Опыты Эрстеда. Магнитное поле электрического тока. Применение электромагнитов в технике. Действие магнитного поля на проводник с током. Электродвигатель постоянного тока. Использование электродвигателей в технических устройствах и на транспорте». Обновлен 18.08.2026 г. Вернуться к Списку конспектов по физике
Проверяемые элементы содержания (ПЭС):
👉 ФОП ООО: 7.14. Постоянные магниты. Взаимодействие постоянных магнитов. 7.15. Магнитное поле. Магнитное поле Земли и его значение для жизни на Земле. 7.16. Опыт Эрстеда. Магнитное поле электрического тока. Применение электромагнитов в технике. 7.17. Действие магнитного поля на проводник с током. Электродвигатель постоянного тока. Использование электродвигателей в технических устройствах и на транспорте.
👉 ОГЭ: 3.12 Опыт Эрстеда. Магнитное поле прямого проводника с током. Линии магнитной индукции. 3.13 Магнитное поле постоянного магнита. Взаимодействие постоянных магнитов. 3.14 Действие магнитного поля на проводник с током.
Постоянные магниты (Виды и свойства)
📌 Постоянные магниты — это тела, длительное время сохраняющие намагниченность и создающие магнитное поле.
Виды магнитов:
- Естественные: Магнитный железняк (магнетит, \( Fe_3O_4 \)) — природный камень.
- Искусственные: Создаются человеком из ферромагнитных материалов (железо, сталь, никель, кобальт, неодим). Самые мощные — неодимовые магниты (сплав неодима, железа и бора).
Форма:
• Дугообразные (подковообразные) — удобны для подъёма грузов.
• Полосовые (прямоугольные) — часто в школьных опытах.
• Дисковые, кольцевые — в динамиках, электродвигателях.
Свойства постоянных магнитов:
- У каждого магнита есть два полюса: северный (N) и южный (S). Разноимённые полюса притягиваются, одноимённые — отталкиваются.
- Магнитные свойства сильнее у краёв магнита (полюсов), чем в середине.
- Если разрезать магнит на части, у каждой части снова появятся северный и южный полюса (нельзя получить магнит с одним полюсом — монополь не существует!).
Гипотеза Ампера (Почему железо становится магнитом)
В 1820 году Ампер выдвинул гипотезу, которая объяснила природу магнетизма.
📌 Гипотеза Ампера: Внутри любого вещества существуют замкнутые молекулярные токи (движение электронов по орбитам). Если эти токи ориентированы хаотично — вещество не намагничено. Если они выстроены в одну сторону — вещество становится магнитом.
Пример:
- В ненамагниченном железе микроскопические «вихревые токи» ориентированы беспорядочно.
- В магнитном поле они поворачиваются, и железо намагничивается.
- В стали сохранить эту упорядоченность легче, поэтому сталь — хороший материал для постоянных магнитов.
Взаимодействие постоянных магнитов
Одноимённые полюса (\( N-N \) или \( S-S \)) — отталкиваются. Разноимённые (\( N-S \)) — притягиваются.
Как показать на опыте:
1. Подвесить полосовой магнит на нити. Он повернётся так, что его северный полюс укажет на географический север (почему — см. ниже).
2. Если поднести к нему другой магнит, можно увидеть притяжение или отталкивание.
Магнитное поле (Общее понятие)
📌 Магнитное поле — это особая форма материи, существующая вокруг движущихся зарядов (токов) и постоянных магнитов, и обнаруживающая себя по действию на другие движущиеся заряды или намагниченные тела.
Свойства магнитного поля:
- Невидимо, но реально (действует с силой).
- Не имеет заряда (в отличие от электрического поля).
- Всегда замкнуто (магнитных «истоков» не существует). Силовые линии замкнуты (выходят из северного полюса, входят в южный, и внутри магнита замыкаются).
- Направление силовых линий: от \( N \) к \( S \) (вне магнита).
Магнитное поле Земли (Главный щит планеты)
Наша планета — это огромный магнит. Северный полюс Земли находится рядом с географическим югом, а южный — рядом с географическим севером.
Географический север притягивает северный полюс стрелки компаса. Значит, географический север — это южный магнитный полюс Земли (\( S \))! (Вот почему северный полюс стрелки поворачивается к северу — он притягивается к южному магнитному полюсу).
Значение магнитного поля Земли для жизни:
- Защита от солнечного ветра: Потоки заряженных частиц от Солнца (солнечный ветер) отклоняются магнитным полем Земли (образуются радиационные пояса).
- Навигация: Компас работает только благодаря магнитному полю Земли.
- Полярные сияния: Вблизи полюсов заряженные частицы всё же прорываются в атмосферу, сталкиваются с молекулами и вызывают свечение (северное сияние).
Опыты Эрстеда (Связь тока и магнетизма)
В 1820 году датский физик Ханс Кристиан Эрстед сделал величайшее открытие, положившее начало электродинамике.
Опыт:
- Эрстед расположил магнитную стрелку параллельно прямому проводу.
- Когда по проводу не шёл ток, стрелка оставалась в покое.
- Как только он замкнул цепь (пошёл ток), стрелка отклонилась (встала перпендикулярно проводу).
- Когда он изменил направление тока, стрелка отклонилась в противоположную сторону.
📌 Вывод: Вокруг проводника с током существует магнитное поле. Оно действует на магнитную стрелку, заставляя её поворачиваться.
Магнитное поле электрического тока (Правило буравчика)
Чтобы определить направление магнитного поля вокруг провода, используют правило буравчика (или правого винта).
📌 Правило буравчика для прямого тока:
Если ввинчивать буравчик по направлению тока, то направление вращения ручки буравчика укажет направление силовых линий магнитного поля.
Для катушки (соленоида):
📌 Правило правой руки: Если обхватить катушку правой рукой так, чтобы четыре пальца были направлены по току в витках, то отогнутый большой палец укажет направление северного полюса (\( N \)) катушки.
Действие магнитного поля на проводник с током (Сила Ампера)
В 1820 году Эрстед открыл, что ток создаёт магнитное поле. Через год Ампер обнаружил обратное: магнитное поле действует на проводник с током с силой.
📌 Сила Ампера (\( \vec{F}_A \)): сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током.
Правило левой руки: Если расположить левую руку так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь, а четыре пальца были направлены по току, то отставленный большой палец укажет направление силы Ампера.
На что влияет сила Ампера:
• Сила тем больше, чем больше ток (\( I \)) и чем сильнее магнитное поле (\( B \)).
• Сила зависит от длины проводника в магнитном поле.
Применение: На этом принципе работают электродвигатели, громкоговорители (динамики) и измерительные приборы (амперметры, вольтметры).
Электродвигатель постоянного тока
Это устройство превращает электрическую энергию в механическую (вращение).
Устройство (упрощённо):
1. Статор — постоянный магнит (или электромагнит), создающий магнитное поле.
2. Ротор (якорь) — катушка (рамка с током), которая может вращаться.
3. Коллектор (щёточно-коллекторный узел) — устройство, которое переключает направление тока в катушке каждые пол-оборота, чтобы она всегда вращалась в одну сторону.
Принцип работы (по шагам):
1. Ток подаётся в катушку, находящуюся в магнитном поле.
2. На две стороны катушки (верхнюю и нижнюю) действуют силы Ампера в противоположные стороны (по правилу левой руки).
3. Возникает вращающий момент, и катушка поворачивается.
4. Когда катушка проходит положение равновесия, коллектор переключает ток в ней, и силы Ампера снова начинают вращать её в ту же сторону.
Применение:
- Транспорт: Электропоезда, трамваи, троллейбусы, электромобили.
- Быт: Вентиляторы, пылесосы, стиральные машины, холодильники, электробритвы.
- Промышленность: Станки, краны, конвейеры.
Применение электромагнитов в технике (Где они работают?)
Электромагнит — это катушка с током, обычно с железным сердечником внутри (для усиления поля).
Преимущество перед постоянными магнитами: Магнитное поле можно включать и выключать, менять его силу (меняя ток) и направление (меняя полярность).
Примеры применения:
| Устройство | Как работает электромагнит? |
| Электромагнитный кран | Магнит включается — груз притягивается (металлолом). Отключается — груз падает. |
| Электрический звонок | При замыкании цепи электромагнит притягивает якорёк, который ударяет по колокольчику. |
| Электромагнитное реле | Слабый ток включает мощный электромагнит, который замыкает другую цепь с большим током. |
| Магнитный пускатель | Управляет включением мощных электродвигателей. |
| Динамик (громкоговоритель) | Электромагнит колеблется с частотой звука, двигая мембрану. |
| Картридеры жёстких дисков (в компьютере) | Считывают информацию с магнитного диска. |
Решение типовых задач
ЗАДАЧА №1 (Взаимодействие магнитов — качественная)
Условие: К северному полюсу полосового магнита поднесли магнитную стрелку. Каким полюсом стрелка повернётся к магниту?
Решение:
Одноимённые полюса отталкиваются, разноимённые — притягиваются. Северный полюс магнита притянет южный полюс стрелки.
Ответ: Южным полюсом (\( S \)).
ЗАДАЧА №2 (Опыты Эрстеда — направление отклонения)
Условие: При протекании тока по вертикальному проводнику снизу вверх, магнитная стрелка, расположенная рядом, отклонилась. Как изменится её отклонение, если изменить направление тока на противоположное?
Решение:
Если изменить направление тока, направление магнитного поля вокруг проводника изменится на противоположное. Значит, стрелка отклонится в противоположную сторону.
Ответ: Отклонится в противоположную сторону.
ЗАДАЧА №3 (Усиление электромагнита)
Условие: Как можно увеличить силу притяжения электромагнита, не меняя источника тока?
Решение:
Сила притяжения электромагнита зависит от индукции магнитного поля внутри катушки. Её можно увеличить, если:
1. Увеличить число витков (намотать больше провода).
2. Вставить внутрь катушки железный сердечник (он концентрирует поле).
3. Уменьшить расстояние до притягиваемого объекта (сила падает с расстоянием).
Ответ: Увеличить число витков или вставить сердечник.
Шпаргалка – Магниты и магнитное поле
| Понятие | Правило / Пример |
| Взаимодействие полюсов | \( N \) притягивает \( S \), \( N \) отталкивает \( N \). |
| Магнитное поле Земли | Географический север — южный магнитный полюс (\( S \)). |
| Значение поля Земли | Защита от солнечного ветра, навигация (компас), полярные сияния. |
| Опыты Эрстеда | Вокруг тока есть магнитное поле. |
| Правило буравчика | Ток → вращение магнитных линий. |
| Правило правой руки (катушка) | Ток (по пальцам) → \( N \) (по большому пальцу). |
| Электромагнит | Катушка с током + сердечник (железо). |
| Усиление электромагнита | Больше витков, сильнее ток, вставить сердечник. |
| Сила Ампера (правило левой руки) | \( F = B \cdot I \cdot l \cdot \sin \alpha \) (направление по правилу левой руки) |
| Электродвигатель | Преобразует электрическую энергию в механическую. |
(с) Ниже в учебных целях использованы схемы из учебного пособия «Физикa в таблицaх и схeмах: Все темы школьной программы. 7—11 классы. — СПб.: Издательский Дом «Литeрa», 2023», автор: Янчeвскaя О. В.
Конспект урока по физике для 8 класса «Постоянные магниты. Взаимодействие постоянных магнитов. Магнитное поле. Магнитное поле Земли и его значение для жизни на Земле. Опыты Эрстеда. Магнитное поле электрического тока. Применение электромагнитов в технике. Действие магнитного поля на проводник с током. Электродвигатель постоянного тока. Использование электродвигателей в технических устройствах и на транспорте». Выберите дальнейшее действие:
- Вернуться к Списку конспектов по физике для 7-11 классов
- Найти конспект через Кодификатор ОГЭ по физике
- Найти конспект через Кодификатор ЕГЭ по физике
