Магнитное поле.

Электромагнитная индукция.

Цель уроков:

 Рассмотреть общие свойства магнитного поля и его характеристики. Раскрыть явление электромагнитной индукции.

Содержание:

I.

Магнитное поле: 1.Основные свойства магнитного поля.

2.Правила определения направления магнитного поля.

3.Модуль вектора магнитной индукции.

4.Единица магнитной индукции.

5.Направление вектора магнитной индукции.

6.Магнитный поток.

II.

Закон Ампера.

III.

Сила Лоренца.

IV.

Вещество в магнитном поле: 1.Магнитная проницаемость среды.

2.Гипотеза Ампера.

3.Классифмкация веществ по их магнитным свойствам.

4.Применение ферромагнетиков в технике.

5.Магнитная запись и воспроизведение звука.

V.

Электромагнитная индукция.

VI. Вихревое электрическое поле.

VII.

Закон электромагнитной индукции: 1.ЭДС индукции.

2.Закон электромагнитной индукции.

3.ЭДС индукции и направление индукционного тока в замкнутом круговом проводнике (катушке).

4.ЭДС индукции и направление индукционного тока в прямолинейном проводнике, движущемся в магнитном поле.

VII.

Самоиндукция.

IX.

Индуктивность.

X.

Энергия магнитного поля.

I.Магнитное поле.

 Магнитное поле – это особая форма материи, которая существует реально, независимо от нас, от наших знаний о нем.

1.Основные свойства магнитного поля.

а).Магнитное поле порождается электрическим током (движущимися зарядами).

б).магнитное поле обнаруживается по действию на ток (движущиеся заряды).

в).магнитное поле действует только на подвижные заряды с определенной силой.

2.Правила определяющие направление магнитного поля (линий магнитной индукции).

а). Правило буравчика для прямого проводника с током; б). Правило буравчика для кругового ток проводника с током.

поле

в). Правило соленоида.

Магнитное поле графически изображается в виде линии магнитной индукции.

3. Модуль вектора магнитной индукции.

 Вектор магнитной индукции – это силовая характеристика магнитного поля.

B=M/JS B=F/JS

4. Единица магнитной индукции.

B=1*Hm/Am=H/Am=1Тл

(тела).

Принцип суперпозиции:

Магнитная индукция поля системы токов равна векторной сумме магнитных индукций полей каждого из токов в отдельности: B=B 1 +B 2 +B 3 +…B n

5. Направление вектора магнитной индукции.

۰ – J «к нам». x – «от нас».

Вектор магнитной индукции направлен по касательной к линиям магнитной индукции.

II.Закон Ампера.

Закон Ампера определяет силу, действующую на проводник с током в магнитном поле.

Использование силы Ампера.

Электроизмерительные приборы.

F=BJl Sin  -сила Ампера.



III.Сила Лоренца.

Сила Лоренца – сила, действующая на движущуюся заряженную частицу в магнитном поле.

R=mV/ │q 0 │B Радиус окружности движения частицы в магнитном поле.

F= │q 0 │VB*Sin



Сила Лоренца.

T=2Пm/ │q 0 │B Период обращения частица в магнитном поле.

IV. Вещество в магнитном поле.

 1.Физическая величина, показывающая, во сколько раз индукция магнитного поля в однородной среде B отличается по модулю от индукции магнитного поля в вакууме B

0

→ , называется магнитной проницаемостью среды m M= B/B 0

 2. Гипотеза Ампера.

Электрон создает магнитное поле за счет орбитального движения вокруг атомного ядра, а также в следствие собственного «вращения».

3. Классификация веществ по их магнитным свойствам.

1.

2.

(алюминий, кислород, натрий, магний и др.) 3.

б).

Ферромагнетики – m Диамагнетики – m <1; m

вис

.

=0,998 (висмут, свинец, цинк, азот и др.); Парамагнетики –

Свойства ферромагнетиков:

а). Обладают остаточным магнетизмом; зависит от индукции внешнего магнитного поля ; в).Температура, при которой исчезают магнитные свойства ферромагнетика, называются точкой Кюри (t

стали

m m >1 ; m

АС

>>1; 0 m = 700-800 C ).

= 1,00023

стали

= 8*10

3

4. Применение ферромагнетиков в технике.

В поморах генераторов и электродвигателей, в сердечниках трансформаторов и электромагнитных реле, в ЭВМ, в телефонах, в микрофонах, на магнитных лентах и дисках.

5.Магнитная запись и воспроизведение звука.

V. Электромагнитная индукция.

 Явление электромагнитной индукции было обнаружено М.Фарадеем 29 августа 1831г. В основе опытов Фарадея лежала идея, что если вокруг проводника с током возникает магнитное поле , то должно существовать и обратное явление – возникновение электрического тока в замкнутом проводнике под действием магнитного поля.

 Электромагнитная индукция – физическое явление, заключающееся в возникновении вихревого электрического поля, вызывающего электрический ток в замкнутом контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность , ограниченную этим контуром.

VI.Вихревое электрическое поле.

Основные Виды поля свойства поля электрическое магнитное вихревое электр. Электрич. заряд. Движущийся Изменяющ. магнит. поле

+

e

-

V → E индикатор Электрический q 0

+

→ → E F +q Движущ.заряд-ток Электрический заряд Линии незамкнутые замкнутые замкнутые поля потенц. Потенциальное не потенциальное не потенциальное или (вихревое) (вихревое) не потенц. поле

 → Переменное электрическое поле возбуждает переменное магнитное поле, а переменное магнитное – переменное электрическое и.т.д.

→  → Электромагнитное поле – один из видов материи, характеризуемый наличием полей, связанных непрерывным взаимодействием превращений.

→ B  B/  t >0 E  E/  t >0

VII. Закон электромагнитной индукции.

1.

ЭФС индукции.

Работу сил верхнего электрического поля при перемещении единичного положительного заряда вдоль замкнутого контура называют электродвижущей силой индукции(Ei).

2.

Закон электромагнитной индукции.

ЭДС электромагнитной индукции в замкнутом контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром.

3.

ЭДС индукции и направление индукционного тока в замкнутом круговом проводнике (в катушке).

 В/  t < 0  B/  t > 0

ЭДС индукции в катушке Направление индукционного тока определяется по правилу Ленца: возникающий в замкнутом контуре индукционный ток противодействует тому изменению магнитного потока, которым вызван данный ток.

4. ЭДС индукции и направление индукционного тока в прямолинейном проводнике, движущимся в магнитном поле.



ЭДС индукции в движущихся проводниках.

Направление индукционного тока определяется правилом правой руки.

Если ладонь правой руки расположить так, чтобы вектор магнитной индукции B входил в ладонь, а оставленный большой палец совпадал с направлением скорости проводника, то 4 вытянутых пальца укажут направление индукционного тока.

VIII. Самоиндукция.

  При изменении силы тока в катушке происходили изменения магнитного потока, создаваемого этим током. Изменение магнитного потока, проницающего катушку, вызывает появление ЭДС самоиндукции.

Под действием ЭДС самоиндукции в катушке появляется ток самоиндукции, который противодействует изменению основного тока в цепи, вызывающего это явление, называется самоиндукцией.



Явление возникновения ЭДС в электрической цепи в результате изменения силы тока в этой цепи называется самоиндукцией.

IX. Индуктивность.

Ф B I 

Ф=LI

- магнитный поток самоиндукции контура, где i – индуктивность контура или коэффициент самоиндукции (i зависит от размеров и формы проводника, от магнитных свойств среды).

Eis = -



Ф/



t = -L



I/



t

-ЭДС самоиндукции.

Индуктивность – это физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в катушке при изменении силы тока на 1А за 1с.

L=E

is

, при 

J/



t = 1.

Единицы индуктивности.

L=1*BC/A = 1Гн(Генри).

Индуктивность проводника равна 1Гн, если в нем при изменении силы тока на 1А за 1с возникает E

is

=1B.

X. Энергия магнитного поля.

W м

Чтобы создать в проводнике с индуктивностью L ток J, источник тока должен совершить против ЭДС самоиндукции работу, которая равна энергии магнитного поля тока и определяется по данной формуле.