Номер 2, страница 116 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

2. С помощью каких тел можно изучить магнитное поле?

Магнитное поле является невидимой формой материи, поэтому для его обнаружения и изучения необходимо использовать тела, которые вступают с ним во взаимодействие. Существует несколько основных способов и, соответственно, тел, с помощью которых можно изучать магнитное поле.

1. Магнитная стрелка или компас

Это самый простой и известный способ. Магнитная стрелка представляет собой маленький лёгкий постоянный магнит, который может свободно вращаться. Помещенная в магнитное поле, она под действием сил поля поворачивается и устанавливается своей осью вдоль направления силовых линий этого поля. Северный полюс стрелки (обычно окрашенный) указывает направление вектора магнитной индукции $ \vec{B} $ в данной точке. Перемещая компас в пространстве, можно составить представление о направлении поля в разных его точках.

2. Железные опилки

Мелкие частицы ферромагнетика, такие как железные опилки, позволяют визуализировать картину силовых линий магнитного поля. Если насыпать их на лист бумаги, под которым находится источник поля (например, постоянный магнит или проводник с током), каждая опилка намагнитится и будет вести себя как крошечная магнитная стрелка. Они выстроятся в цепочки вдоль силовых линий, создавая видимый узор, называемый магнитным спектром. Этот метод является качественным и наглядным.

3. Проводник с электрическим током

Согласно закону Ампера, на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила (сила Ампера). Величина этой силы прямо пропорциональна индукции магнитного поля $ B $, силе тока $ I $ в проводнике и длине его активной части $ l $: $ F_A = I \cdot B \cdot l \cdot \sin(\alpha) $, где $ \alpha $ – угол между направлением тока и вектором магнитной индукции. Измеряя эту силу (например, с помощью специальных весов или динамометра), можно количественно определить индукцию магнитного поля. Этот принцип используется в рамке с током, которая является чувствительным элементом многих электроизмерительных приборов (гальванометров, амперметров).

4. Движущиеся заряженные частицы

Магнитное поле действует на движущиеся в нём электрические заряды с силой Лоренца: $ F_L = q \cdot v \cdot B \cdot \sin(\alpha) $, где $ q $ – заряд частицы, $ v $ – её скорость. Эта сила всегда направлена перпендикулярно скорости частицы, поэтому она не изменяет её энергию, но искривляет траекторию движения. Наблюдая за отклонением пучка заряженных частиц (например, электронов в электронно-лучевой трубке старого телевизора или осциллографа), можно обнаружить магнитное поле и изучить его характеристики.

5. Полупроводниковые датчики (датчики Холла)

Современные приборы для измерения магнитной индукции (тесламетры) часто используют эффект Холла. Он заключается в возникновении поперечной разности потенциалов (напряжения Холла) в проводнике или полупроводнике с током, помещенном в магнитное поле. Величина этого напряжения прямо пропорциональна индукции магнитного поля, что позволяет создавать очень точные и компактные датчики для его измерения.

Ответ: Изучить магнитное поле можно с помощью тел и объектов, которые испытывают на себе его силовое действие. К ним относятся: постоянные магниты (в виде магнитной стрелки), мелкие ферромагнитные частицы (железные опилки), проводники с электрическим током, движущиеся заряженные частицы и специальные полупроводниковые устройства, такие как датчики Холла.