Магнитное поле, электромагнит и двигатель: 8 класс

Поле, источник и наблюдение

Разберём на примерах

Короткие вопросы проверяют выбор вывода; объяснение, эксперимент и рисунок проверяются отдельно. Точные углы поворота компаса и векторная формула силы не требуются. Схемы рассматриваются без сборки устройств.

Не пропусти условие

Записывай наблюдение отдельно от вывода о его причине.

Задания с ответами и объяснениями

Сначала реши задание, затем открой ответ. Для печати выбери группу или смешанный набор: задания выбранного набора на листе ученика и отдельный ключ с объяснениями.

Объясни, нарисуй и спланируй опыт

Обозначь направления и объясни причинную связь. Короткий тест проверяет выбор вывода; письменная часть отдельно проверяет рисунок, обоснование и план опыта.

1. Полосовой магнит имеет северный полюс слева, южный справа. На рисунке показано мысленное разделение поперёк посередине. Обозначь полюса обеих частей. Получится ли кусок только с северным полюсом и кусок только с южным? Объясни. Физически разламывать магнит не нужно.

   Разбор и ориентиры для проверки

   Нужны все четыре обозначения и вывод, что разделение не отделяет магнитный полюс. Принимаются русские названия вместо букв. Исходная ориентация на рисунке должна сохраняться.

   Проверь: Обе части имеют два полюса. У левой части слева N, у среза S; у правой у среза N, справа S.

2. На открытом месте стрелка компаса указывает на север. У стальной балки моста она заметно отклоняется, а у алюминиевой лестницы тех же размеров — нет. Объясни, почему стрелка отклоняется у балки и почему этого не происходит у лестницы. Как, не разбирая компас, проверить, что отклонение вызвано балкой, а не неисправностью компаса?

   Разбор и ориентиры для проверки

   Нужны намагничивание стали, суммарное действие полей и опыт с удалением от балки или со сравнением положений. Принимается объяснение «намагниченная стрелка притягивается к стали». Ответ «алюминий не металл» неверен: это металл, но магнитом он практически не притягивается.

   Проверь: Сталь притягивается магнитом и намагничивается, поэтому у балки на стрелку действует не только поле Земли, но и поле намагниченной стали. Алюминий практически не намагничивается. Проверка: отойти с компасом от балки или обойти её — вдали стрелка снова укажет на север, а рядом с балкой отклонение меняется с положением компаса.

3. В опыте Эрстеда прямой провод проходит над стрелкой компаса вдоль неё, как на рисунке. При включении тока стрелка отклонилась. Опыт 1: такой же провод с тем же током проходит под компасом, тоже вдоль стрелки. Опыт 2: провод снова над компасом, цепь разомкнута. Куда относительно первого отклонения повернётся стрелка в опыте 1? Как установится стрелка в опыте 2? Объясни, используя форму магнитных линий прямого тока.

   Разбор и ориентиры для проверки

   Нужны оба вывода и связь с формой линий: окружности вокруг провода. Принимается рисунок линий с направлением поля в месте стрелки. Ответ «при размыкании исчезают все магнитные поля» неверен: поле Земли остаётся. Правило для направления линий не требуется.

   Проверь: В опыте 1 стрелка отклонится в противоположную сторону: магнитные линии прямого тока — замкнутые линии вокруг провода, поэтому над проводом и под ним поле направлено противоположно. В опыте 2 поле тока исчезает, и стрелка устанавливается по полю Земли, как до включения тока.

4. Нужно проверить влияние числа витков катушки на магнитное действие электромагнита. Есть две катушки с разным числом витков, одинаковые железные сердечники, регулируемый источник и амперметр. Предложи сравнимые опыты и наблюдение для сравнения. Почему одного одинакового напряжения недостаточно?

   Разбор и ориентиры для проверки

   Ток нужно измерять и поддерживать одинаковым: сопротивления катушек могут различаться, поэтому одинаковое напряжение не гарантирует равного тока. Принимается сравнение удерживаемой одинаковой нагрузки при контролируемых условиях. Точную пропорциональность силы числу витков утверждать не требуется.

   Проверь: Сохрани одинаковые сердечники, расположение, расстояние, пробное тело и ток. Сравни, например, силу отрыва одним способом при одинаковом контакте.

5. В стрелочном амперметре лёгкая рамка с током находится между полюсами постоянного магнита и поворачивает стрелку, а спиральная пружина противодействует повороту. Почему при большем токе стрелка отклоняется дальше? Почему без пружины такой прибор не мог бы показывать силу тока?

   Разбор и ориентиры для проверки

   Нужны действие магнитного поля на проводник с током, рост этого действия с силой тока и равновесие с пружиной. Формула силы и правило для её направления не требуются. Ответ «рамку поворачивает ток, а не магнит» неполон: нужны и ток, и поле магнита.

   Проверь: Поле магнита действует на стороны рамки с током; при большем токе это действие сильнее, и рамка поворачивается дальше, пока его не уравновесит пружина. Без пружины рамка при любом токе поворачивалась бы до упора, и угол не зависел бы от силы тока.

6. Рамка с током вращается между полюсами магнита. Батарея питает ток, устройство меняет его направление в рамке в нужные моменты поворота. Что создаёт вращение и откуда энергия? Сможет ли после отключения батареи один постоянный магнит обеспечить неограниченную работу? Отличи инерцию от непрерывной работы.

   Разбор и ориентиры для проверки

   Нужны магнитное действие, источник энергии и граница вывода после отключения. Рамка может кратко продолжать вращение по инерции, но не совершать неограниченную работу без поступления энергии. Переключение тока поддерживает нужное действие при повороте.

   Проверь: Магнитное поле действует на проводники с током, силы создают вращение. Энергия поступает от батареи; постоянный магнит не заменяет питание.

Для самостоятельной работы и урока

Начни с уже изученной группы, пройди выбранный набор и разбери ошибки. Репетитор может изменить набор, сохранить его и выдать приватное ДЗ. Автопроверка оценивает ответ; способ рассуждения полезно обсудить на уроке.