Магнитное поле. Электромагниты

Определение. Магнитное поле

Магнитное поле — особая форма материи, с помощью которой магниты и токи действуют друг на друга на расстоянии.

У постоянного магнита есть северный (N) и южный (S) полюса. Одноимённые полюса отталкиваются, разноимённые — притягиваются.

💡 Нельзя получить монополь: если разрезать магнит — получишь два маленьких магнита с двумя полюсами каждый, а не «северный» и «южный» отдельно.

Линии магнитного поля выходят из северного полюса и входят в южный (вне магнита). Внутри магнита направление линий замыкается.

Магнитное поле тока

Проводник с током создаёт магнитное поле вокруг себя. Направление поля у прямого провода определяют правилом буравчика: если буравчик вращать по направлению тока, то направление вхождения буравчика совпадает с направлением линий поля.

Электромагнит

Электромагнит — катушка с железным сердечником, в которую пропускают ток. Пока ток течёт — сердечник намагничен; ток выключили — поле почти исчезает (остаётся слабая остаточная намагниченность у «мягкой» стали).

Чем больше витков $N$, сила тока $I$ и длина сердечника — тем сильнее поле. Электромагниты в наушниках, реле, подъёмных кранах, замках.

Взаимодействие тока и магнита

Проводник с током в магнитном поле испытывает силу — на этом основан электродвигатель: ток в рамке + магнит → рамка вращается.

Постоянные магниты в технике

Неодимовые магниты держат застёжки на сумках, крышки AirPods, динамики в колонках. В динамике ток в катушке заставляет мембрану колебаться в поле постоянного магнита — слышим звук.

Обозначения

Величина	Обозначение	Единица
Сила тока в катушке	$I$	А
Число витков	$N$	—

Пример

Дано: катушка $N = 500$ витков, $I = 0{,}4$ А; стержень $m = 0{,}05$ кг, $g \approx 10$ Н/кг.

Формула: вес стержня $F = mg$ — электромагнит должен создать силу не меньше этого.

Подстановка: $F = 0{,}05 \times 10 = 0{,}5$ Н. Электромагнит поднял стержень → сила ≥ 0,5 Н.

Ответ: лабораторный опыт демонстрирует подъём груза массой 0,05 кг.