Transcript Магнитное поле. Электромагнитная индукция.
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.