Электромагнитное поле. Индукция магнитного поля
 
 

В истоке каждой ошибки, за которую вы ругаете компьютер,
вы найдете, по меньшей мере, две человеческие ошибки,
включая саму ругань. Законы Мерфи

Электромагнитное поле. Индукция магнитного поля

Электромагнитное поле. Индукция магнитного поля. Отработать ошибки слайдов №2 и №3

Слайд №1

1.0 - Слайд ставит обучающую цель, совершенно забывая о существовании развивающей и воспитательной составляющей, а ведь они должны быть неразрывны - триедины...

1.1 - общее замечание смотреть здесь - статичный текст, подмена триединой цели на моно - образовательную

1.2 - Слайд обещает - Мы узнаем, как направлен вектор магнитной индукции. Но на следующих слайдах вы не найдете строго определения по нахождению направления вектора магнитной индукции.

Слайд №2

рисунок направления вектора магнитной индукции прчмого проводникас током2.1 - Второй слайд дает определение линиям магнитной индукции, которое не дает и не поясняет ничего нового и просто дублирует определение, приведенное в §37 учебника физики за 9 класс или §2 учебника физики 11 кл. К сожалению, три дубля статичной текстовой информации не делают ее понятнее

2.2 - в пояснении к статичному рисунку 3.1 (а) говорится, что это линии магнитной индукции магнитного поля прямого тока, а на самом рисунке изображен только удаленный прямой проводник. Кстати, на рисунке 113 из §37, который, скорее всего и послужил прообразом для анализируемого нами рисунка 3.1(а) нет ни слова о прямом токе...

2.3 - человек, решивший изучить данную тему по мультимедийному учебнику и рассматривая рисунок 3.1(а) непременно придет к выводу, что вектора магнитной индукции, расположенные сверху над проводником с током лежат в плоскости перпендикулярной проводнику, по касательной к линиям магнитного поля, а вот нижние - перпендикулярно к ним, таким образом, что непременно пересекают проводник с током их создающий. А это абсолютно неверно. Таким образом можно прийти к выводу, что данный мультимедийный учебник вместо того чтобы выполнить свое обещание и научить нас определять направление вектора магнитной индукции, вводит нас, если мягко выразится, в очень глубокое заблуждение, поскольку не может правильно интерпретировать даже выверенную статичную графику...

2.4 - риторический вопрос, а почему модули всех векторов магнитной индукции на рисунках 3.1(б) и 3.1(в) одинаковы. Например, аналогичный рисунок обычного учебника утверждает, что верхний и нижний вектора должны быть меньше чем средний, об этом же собственно и говорит "гущина" линий магнитной индукции, которая отличается почти в два раза в указанных точках.

Это означает, что размер верхнего и нижнего векторов должен быть почти в два раза меньше чем у среднего, а иначе, зачем она нужна - эта наглядность, к которой мы вроде бы и 111договорились стремиться. В том же бумажном учебнике физика 9 кл., в самом конце §37, оговорена важная мысль: "Чем больше магнитная индукция в данной точке поля, тем с большей силой будет действовать поле в этой точке на магнитную стрелку или движущийся электрический заряд".

Вот эту мысль, уже проверенную многочисленными опытами и стоило донести до пользователя, которую, к сожалению, опровергают все три статичных рисунка второго слайда.

Давайте рассуждать логически: На магнитную стрелку постоянный магнит своими полюсами действует сильнее чем боковыми сторонами, так? Так, стало быть, и магнитная индукция на полюсах магнита должна быть больше чем у его боковых сторон.

2.5 - Справа размещен увеличенный фрагмент изображения, рассматриваемого рисунка, расположенного чуть выше. Для того чтобы увидеть это "чудо" так же хорошо, достаточно щелкнуть правой кнопкой мыши по оригиналу изображения и в раскрывшемся меню выбрать строку с надписью УВЕЛИЧИТЬ МАСШТАБ

Возникает риторический вопрос, что же такого нового дает данная статичная графика данного слайда и кому он такой нужен, дублируя бумажный носитель и при этом допуская такое количество грубых ошибок и неточностей.

2.6 - Но поскольку он существует, давайте попытаемся разобраться, что в нем опасного. Для этого взглянем на всю картину рисунка 3.1 критичным взглядом, выделяя фрагменты, вызывающие противоречия между графикой и своим сознанием, а затем начнем последовательно разбирать эти противоречия, согласно присвоенным номерам.

Найди 13 различий, если так было

А примерно так должно быть

Разбор "полетов" по рисунку 3.1

2.6 1 - кончик верхнего вектора магнитной индукции под проводником не должен пересекать проводник с током, поскольку он лежит в плоскости перпендикулярной данному проводнику.

2.6 2 и 3 - эти вектора магнитной индукции должны быть больше чем верхний и нижний, но ни как не равны им по модулю

2.6 4 - этот вектор должен быть меньше чем 2.6.2 или 2.6.3, но больше вектора 2.6.5

2.6 6 - во первых, здесь нет и не может быть "прямого тока" поскольку речь идет о прямом проводнике, а не о полупроводнике, а во вторых линии магнитной индукции магнитного поля звучит как "ценная цена". Если мы говорим о линиях магнитной индукции, то это и означает, что разговор идет именно о магнитном поле, а не о картофельном.

2.6 7 - цвет магнитных линий катушки, почему то светлее, чем цвет линий постоянного магнита, да и сами линии возле магнита какие - то тоненькие, это может означать только то, что природа этих полей различная, что ошибочно. Раз размеры магнита и катушки одинаковые, то и магнитные поля у них должны быть одинаковые, а стало быть, и изображать их нужно однообразно...

2.6 8 и 2.6 9 - поскольку мы делаем учебник, стоит предположить, что им, будут пользоваться и начинающие физики. Вот они увидят над катушкой стрелку с буквой I и сломают голову от стремления понять к чему она относится, поскольку им может быть еще неведомо правило, позволяющее обнаружить зависимость направления тока и вектора магнитной индукции. Поэтому стрелку нужно конкретно "привязать" к ближнему витку, но при этом она (стрелка) становится почти не различимой, поэтому мы ее заставим мерцать. Заметив мерцание, изображение непременно увеличат, чтобы рассмотреть, что же там мерцает, благо векторная графика в отличии от растровой позволяет увеличивать до бесконечности.

Кроме того, стоит запомнить, что все физические величины равноправны, поэтому и размер шрифта должен быть у них одинаковым, по крайней мере, в пределах одного рисунка.

2.6 10 и 2.6 11 - здесь получается какой - то тяни - толкай, но ведь это сказочный герой, а в реальной жизни одна и та - же линия магнитной индукции не может быть направлена одновременно в разные стороны, поэтому правые стрелочки, взятые в овал, стоит развернуть на 180 градусов

2.6 12 - расстояние между линиями магнитной индукции по мере удаления от центра должно увеличиваться, а не оставаться неизменным

2.6 13 - поскольку ток на рисунке 3.1(а) той - же природы, что и на рисунке 3.1(б) то и их условное обозначение должно быть одинаковым, а иначе как понять то, что в первом случае стрелка имеет темно синий цвет, а во втором - светло голубой.

Слайд №3

3.0 - сразу бросается в глаза нереальность аккумулятора и его место в изображении опытной установки. Данная ошибка рассматривалась ранее и разбор ее "полета" можно посмотреть, перейдя по указанной выше ссылке

3.1 - неверно выбрана перспектива отображения исследуемого проводника, т.е. проводника, находящегося между полюсами магнита. В данном случае он должен выглядеть как линия, идущая параллельно верхним кромкам полюсов магнита. И как следствие, дальний подводящий проводник будет расположен левее, чем ближний. Соответственно повернется и сам держатель с клеммами для подводящих и спадающих вниз проводников

3.2 - вся интерактивность данной анимации сводится к нажатию кнопки, а почему бы не дать пользователю "поиграться" ползунком реостата, наблюдая за изменением силы тока и соответственно примечая изменения силы, отклоняющей проводник.

3.3 - а если еще и дать возможность" побаловаться" изменением полярности подключения батареи к исследуемому проводнику

3.4 - не менее интересно было бы попробовать изменить и действующее значение длинны исследуемого проводника

3.5 - думаю, что не составило бы большого труда и попробовать добавлять количество магнитов...

3.6 - а что означают две серых стрелки, которые появляются между полюсами магнита после нажатия кнопки старт.,

3.7 - наблюдая за сценарием разворачиваемых действий данного слайда, появляется смутное сомнение, а не нарушена ли здесь картина причинно следственных связей? После нажатия на кнопку старт замыкается ключ, вроде последовательность понятна, а вот затем - отклоняется проводник и только после этого появляется изображение силы тока в проводнике и еще, каких - то непонятных две серых стрелки, и только после этих деяний появляется сила, видимо действующая на проводник и отклонившая его от равновесия...

Другой вопрос, а зачем нужно было показывать направление всех выше перечисленных векторов, если в результате мы должны увидеть от чего зависит модуль силы Ампера.

Стоит заметить, что крайнее предложение этого слайда "Кроме того, сила Ампера пропорциональна силе тока в проводнике I и длине проводника l" - не совсем точно сформулировано. Правильнее говорить не "длина проводника", а "действующее значение длины проводника", т.е. подразумевается только та длина проводника, которая находится в однородном магнитном поле, а не вся его длина

3.8 - но и это не самое странное и страшное наблюдение, ужаснее всего то, что все это происходит при обгоревшем (на батарее, рядом с положительной клеммой, видимо окислевшейся к тому - же, лежат его обугленные остатки) проводнике, т.е. практически, цепь оказалась разомкнута по плюсовой клемме, так как же тогда в ней возникал электрический ток. Увеличенный скриншот данного фрагмента анимации показан справа. Можно вполне уверенно сказать, что наблюдаем сплошной электрический полтергейст, какой - то!

3.9 - и, наверное, самый "тупой" вопрос, а зачем она была нужна эта самая кнопка старт, если есть электрический ключ, замыкай его и все, эксперимент пошел...

Интерактивная анимация: "Действие магнитного
поля на проводник с током. Сила Ампера"

Примечание: Увеличивать количество магнитов и менять полярность подключения аккумулятора разрешено только при отключенном питании электрической цепи.

Слайд №4, №5 и №6

4.0 - вновь дублирование статичной графики и текста учебника...


Действие магнитного поля на движущиеся заряды

Ниже опубликован фрагмент очень интересной анимации от издательства Дрофа найденный по условному адресу: Дрофа / физика 11 / Взаимосвязь электрического и магнитного полей / Действие магнитного поля на движущиеся заряды / анимация №5.

Вначале данной анимации, слева направо, т.е. горизонтально наблюдателю движется положительный заряд, вектор магнитной индукции однородного поля направлен к наблюдателю, и при всем при этом частица начинает двигаться вверх и вправо по часовой стрелке... Возникает вопрос, чем вызван этот "бросок" на 180 градусов, т.е. в сторону, противоположную от действительного направления движения...

_

Действительно, на заряженную положительно частицу, движущуюся в однородном магнитном поле перпендикулярно магнитным линиям будет действовать сила, под действием которой частица будет двигаться по окружности. Эту силу называют силой Лоренца. Для определения направления действия этой силы применяется мнемоническое правило левой руки, согласно которому - четыре выпрямленных пальца выставляем по направлению движения положительного заряда или противоположно движению отрицательного заряда, так чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь. Большой палец, выпрямленный под прямым углом к ладони, укажет направление действия силы Лоренца.


В качестве разрядки предлагаю посмотреть видео - фрагмент с ютуба, где лектор дает определение на поиск модуля и направления вектора силы Лоренца, правда в контексте, как этого делать нельзя. Вот подлинная стенография его определения: "Сила Лоренца равная ку, который положительного знака, скорость с которой мы движем и б. Посмотрим куда направлена эта сила, на подвижный заряд. В в эту сторону, б - в ту сторону, по правилу буравчика сила толкает наш заряд ... "

Электромагнитные явления. Магнитное поле катушки с током


 
© Северобайкальск, Russia
Александр Козлов, 2018

  Рейтинг@Mail.ru