Cechy linii pola magnetycznego

Grafika interaktywna przedstawia obraz linii pola magnetycznego wytworzonego przez magnes sztabkowy. Największe zagęszczenie linii pola wskazuje miejsca, w których indukcja magnetyczna na największą wartość. Możesz obejrzeć linie pola magnetycznego na zewnątrz i wewnątrz magnesu, a także inny sposób obrazowania wartości indukcji magnetycznej. Zapoznaj się z grafiką i wykonaj polecenia.

R11vC9ghOfBPT
Grafika interaktywna zawiera stały element graficzny w postaci pionowego magnesu sztabkowego z zaznaczonymi biegunami południowym (czerwona połowa magnesu) i północnym (niebieska połowa magnesu). Z bieguna północnego wychodzą linie pola magnetycznego. Część linii wchodzi do bieguna południowego i tworzy krzywą zamkniętą. Część linii jest skierowana na zewnątrz. Obok grafiki znajduje się przycisk z tytułem: Wybierz poziom. Uczeń może wybrać poziom podstawowy lub poziom zaawansowany przez zaznaczenie odpowiedniego pola kwadratowego. Pod polami znajduje się suwak. Poprzez przesuwanie suwaka można wyświetlić linie pola magnetycznego wewnątrz magnesu i uzyskać pełny obraz linii pola magnesu. Na podstawie ułożenia i zagęszczenia linii pola, uczeń wnioskuje o indukcji magnetycznej magnesu w różnych obszarach. Przy wyborze poziomu zaawansowanego kolor tła jest niebieski o różnym poziomie nasycenia. Kolor tła przedstawia wartość indukcji B na zewnątrz magnesu. Największa wartość indukcji to kolor biały, najmniejsza‑kolor granatowy.
Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

Grafika interaktywna przedstawia obraz linii pola magnetycznego wytworzonego przez magnes sztabkowy. Magnes został narysowany schematycznie - jako prostokąt, którego górna połowa ma kolor niebieski i oznaczona jest symbolem N (biegun północny), natomiast dolna połowa ma kolor czerwony i oznaczona jest symbolem S (biegun południowy). Należy podkreślić, że te oznaczenia są jedynie poglądowe. Bieguny magnesów wyznaczane są przez kierunek pola magnetycznego (wektora indukcji), które „wychodzi” z bieguna północnego i „wchodzi” do południowego. Podzielenie magnesu na pół nie doprowadzi do separacji biegunów, tylko do powstania dwóch mniejszych magnesów.

Linie pola magnetycznego wytworzonego przez magnes sztabkowy można wyobrazić sobie w następujący sposób. Każda z nich zaczyna się w punkcie leżącym na postawie magnesu (biegun południowy). Od tego punktu linia pola biegnie do punktu leżącego vis‑a-vis na szczycie magnesu (biegun północny). Ta części linii pola magnetycznego jest lekko zakrzywiona (wygięta) w kierunku osi symetrii magnesu - prostej łączącej środek szczytu magnesu ze środkiem jego podstawy. Następnie linia pola wychodzi z magnesu po stronie bieguna północnego, zakrzywia się w kierunku przeciwnym do osi symetrii magnesu i biegnie (wciąż na zewnątrz magnesu) z powrotem do punktu na podstawie, od którego zaczęliśmy opis. Ta część linii pola jest zakrzywiona znacznie bardziej, niż wewnątrz magnesu.

Linie pola magnetycznego tworzą więc zawsze zamknięte krzywe, które nie mają swojego początku ani końca. Należy zaznaczyć, że linie pola magnetycznego, które wewnątrz magnesu biegną blisko osi symetrii, są znacznie dłuższe od linii biegnących blisko brzegu. Dla linii biegnących blisko osi symetrii wydłuża się, siłą rzeczy, część leżąca na zewnątrz magnesu. Jeżeli narysujemy więc wiele linii pola, zaczynając z wielu różnych punktów leżących w równych odstępach wzdłuż podstawy magnesu, to gęstość linii pola będzie malała na zewnątrz magnesu wraz z odległością od niego. Oddaje to fakt, że natężenie pola magnetycznego maleje wraz z odległością od magnesu. Wewnątrz magnesu natomiast linie będą gęste, a natężenie pola duże.

1
Polecenie 1

Na rysunku pokazano dwie koliste płytki przewodzące, naładowane ładunkami o jednakowej wartości, ale przeciwnych znakach: płytka czerwona jest naładowana dodatnio, a niebieska ujemnie. Ujawniono przebieg linii pola elektrycznego na zewnątrz walca ograniczonego tymi płytkami. Opisz jakościowo przebieg linii pola wewnątrz walca.

RTj0TXgBrjqmT
Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.
uzupełnij treść
Polecenie 1

Kondensator płaski składa się z dwóch okładek - równoległych do siebie płytek, z których jedna naładowana jest dodatnio, a druga ujemnie. Opisz schematycznie przebieg linii pola elektrycznego między okładkami.

Polecenie 2
RCqBfNPY8Dde3
Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

Do dysku wykonanego z ferromagnetyka dospawano cztery prostopadłościenne wypustki. Układ został namagnesowany w taki sposób, by na zewnątrz uzyskać przebieg linii pola magnetycznego pokazany na rysunku.

RluqH7WCrwR5e
Wskaż wszystkie linie we wnętrzu dysku, których przebieg na rysunku można uznać za prawidłowo oddany.
Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.
Polecenie 2

Dwa identyczne magnesy sztabkowe złączono tak, że biegun północny jednego styka się z biegunem południowym drugiego. Jak będą w tym przypadku wyglądały linie pola magnetycznego.