Презентация Экспериментальные факты, лежащие в основе теории магнетизма онлайн
На нашем сайте вы можете скачать и просмотреть онлайн доклад-презентацию на тему Экспериментальные факты, лежащие в основе теории магнетизма абсолютно бесплатно. Урок-презентация на эту тему содержит всего 51 слайд. Все материалы созданы в программе PowerPoint и имеют формат ppt или же pptx. Материалы и темы для презентаций взяты из открытых источников и загружены их авторами, за качество и достоверность информации в них администрация сайта не отвечает, все права принадлежат их создателям. Если вы нашли то, что искали, отблагодарите авторов - поделитесь ссылкой в социальных сетях, а наш сайт добавьте в закладки.
Презентации » Физика » Экспериментальные факты, лежащие в основе теории магнетизма
Оцените!
Оцените презентацию от 1 до 5 баллов!
- Тип файла:ppt / pptx (powerpoint)
- Всего слайдов:51 слайд
- Для класса:1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
- Размер файла:2.97 MB
- Просмотров:65
- Скачиваний:0
- Автор:неизвестен
Слайды и текст к этой презентации:
№1 слайд
Содержание слайда: 1. (Ампер, 1820 г.) Два тонких прямолинейных параллельных проводника, по которым текут электрические токи, взаимодействуют друг с другом: притягиваются, если токи имеют одинаковое направление, и отталкиваются, если направления токов противоположны.
1. (Ампер, 1820 г.) Два тонких прямолинейных параллельных проводника, по которым текут электрические токи, взаимодействуют друг с другом: притягиваются, если токи имеют одинаковое направление, и отталкиваются, если направления токов противоположны.
Сила F пропорциональна произведению сил токов в проводниках и обратно пропорциональна расстоянию между ними.
№3 слайд
Содержание слайда: 2. (Эрстед, 1820 г.) Провод с текущим по нему током ориентирует расположенную поблизости стрелку магнитного компаса в направлении, перпендикулярном направлению тока.
2. (Эрстед, 1820 г.) Провод с текущим по нему током ориентирует расположенную поблизости стрелку магнитного компаса в направлении, перпендикулярном направлению тока.
№4 слайд
Содержание слайда: 2. (Эрстед, 1820 г.) Если вместо магнитной стрелки рядом с прямолинейным проводником с током расположить изготовленную из проволоки рамку, по которой течет электрический ток, то рамка будет испытывать действие механического момента сил и установится так, что нормаль n к плоскости рамки будет перпендикулярна направлению силы тока в проводе.
2. (Эрстед, 1820 г.) Если вместо магнитной стрелки рядом с прямолинейным проводником с током расположить изготовленную из проволоки рамку, по которой течет электрический ток, то рамка будет испытывать действие механического момента сил и установится так, что нормаль n к плоскости рамки будет перпендикулярна направлению силы тока в проводе.
№5 слайд
Содержание слайда: Магнитное поле (МП) – силовое поле в пространстве, окружающем токи и постоянные магниты.
Магнитное поле (МП) – силовое поле в пространстве, окружающем токи и постоянные магниты.
МП создается только движущимися зарядами и действует на движущиеся в этом поле заряды.
Опыты показывают: характер действия МП на ток зависит 1) от формы проводника, по которому течет ток;2)от расположения проводника; 3)направления тока.
№8 слайд
Содержание слайда: За направление МП в данной точке принимают направление, вдоль которого располагается положительная нормаль к свободно подвешенной рамке с током.
За направление МП в данной точке принимают направление, вдоль которого располагается положительная нормаль к свободно подвешенной рамке с током.
Или направление, совпадающее с направлением силы, действующей на северный полюс магнитной стрелки, помещенной в данную точку поля.
№11 слайд
Содержание слайда: Линии вектора B прямолинейного проводника с током – концентрические окружности с центром на оси провода, расположенные в перпендикулярной к проводу плоскости.
Линии вектора B прямолинейного проводника с током – концентрические окружности с центром на оси провода, расположенные в перпендикулярной к проводу плоскости.
Густота линий уменьшается по мере удаления от центра
№15 слайд
Содержание слайда: Опыт показывает, что сила F, действующая на точечный заряд q, в общем случае зависит не только от его положения в пространстве, но и от его скорости v.
Опыт показывает, что сила F, действующая на точечный заряд q, в общем случае зависит не только от его положения в пространстве, но и от его скорости v.
Поэтому силу F разделяют на 2 составляющие – Fe, зависящую только от положения заряда q в пространстве (электрическая составляющая), и Fm, зависящую от скорости заряда (магнитная составляющая).
При этом в любой точке пространства и в любой момент времени магнитная составляющая силы:
Всегда перпендикулярна v;
Всегда перпендикулярная определенному в данном месте направлению;
По модулю пропорциональна той составляющей скорости v, которая перпендикулярна этому выделенному направлению.
№17 слайд
Содержание слайда: Свойства магнитной составляющей можно описать, если ввести понятие магнитного поля. Если охарактеризовать это поле вектором B, определяющим выделенное в каждой точке пространства направление, то выражение для Fm можно записать в виде:
Свойства магнитной составляющей можно описать, если ввести понятие магнитного поля. Если охарактеризовать это поле вектором B, определяющим выделенное в каждой точке пространства направление, то выражение для Fm можно записать в виде:
Тогда полная электромагнитная сила (сила Лоренца), действующая на заряд q:
Примечание. Это выражение справедливо как для постоянны, так и для переменных электрических и магнитных полей, а также для любых скоростей заряда.
№19 слайд
Содержание слайда: Поле вектора B (магнитное поле):
Поле вектора B (магнитное поле):
не действует на покоящиеся заряды;
характеризует силовое действие магнитного поля на движущийся заряд (аналог вектора E, характеризующего силовое действие электрического поля);
поскольку Fm v, то магнитная составляющая силы Лоренца (т.е. магнитное поле) не совершает работы над зарядом. Таким образом, в постоянном магнитном поле энергия движущейся частицы остается неизменной.
в нерелятивистском случае (v << с) сила Лоренца инвариантна: F = inv (в соответствии с принципом относительности Галилея). Однако, поскольку Fm зависит от скорости v заряда, то она (и, следовательно, Fe) зависят от выбора системы отсчета.
№20 слайд
Содержание слайда: Опыт показывает, что само магнитное поле порождается движущимися зарядами (токами).
Опыт показывает, что само магнитное поле порождается движущимися зарядами (токами).
Поле B точечного заряда q, движущегося с постоянной нерелятивистской скоростью v:
Здесь r – радиус-вектор, проведенный от заряда q в точку наблюдения. Его начало движется вместе с зарядом, а конец – неподвижен в данной системе отсчета, поэтому B в данной точке пространства зависит от времени.
№21 слайд
Содержание слайда: В соответствии с формулой, вектор B перпендикулярен плоскости, в которой расположены векторы v и r, причем вращение v по направлению к r образует правовинтовую систему.
В соответствии с формулой, вектор B перпендикулярен плоскости, в которой расположены векторы v и r, причем вращение v по направлению к r образует правовинтовую систему.
Вектор B называется магнитной индукцией. Единицей магнитной индукции служит тесла (Тл)
№23 слайд
Содержание слайда: Опыт показывает, что для магнитного поля, как и для электрического, справедлив принцип суперпозиции: магнитное поле, создаваемое в данной точке пространства несколькими движущимися зарядами (или токами), равно векторной сумме магнитных полей, создаваемых в данной точке каждым зарядом (или током) в отдельности:
Опыт показывает, что для магнитного поля, как и для электрического, справедлив принцип суперпозиции: магнитное поле, создаваемое в данной точке пространства несколькими движущимися зарядами (или токами), равно векторной сумме магнитных полей, создаваемых в данной точке каждым зарядом (или током) в отдельности:
№24 слайд
Содержание слайда: Рассмотрим вопрос о нахождении магнитного поля, создаваемого постоянными электрическими токами. Для этого используем выражение для индукции B магнитного поля движущегося со скоростью v точечного заряда q:
Рассмотрим вопрос о нахождении магнитного поля, создаваемого постоянными электрическими токами. Для этого используем выражение для индукции B магнитного поля движущегося со скоростью v точечного заряда q:
Здесь r – радиус-вектор точки, в которой определяется B.
Поскольку заряд является носителем тока в проводнике, представим его в виде q = dV, где – объемная плотность заряда, dV – элементарный объем. Учтем, что j = v – плотность тока, тогда
№25 слайд
Содержание слайда: Если ток I течет по тонкому проводу с площадью поперечного сечения S, то jdV= jdSdl = Idl, где dl – элемент длины проводника.
Если ток I течет по тонкому проводу с площадью поперечного сечения S, то jdV= jdSdl = Idl, где dl – элемент длины проводника.
Введем вектор dl в направлении тока I, тогда jdV = Idl. Векторы jdV и Idl называются соответственно объемным и линейным элементами тока. Таким образом, получаем:
Это равенство выражает закон Био – Савара – Лапласа. Здесь вектор dB – магнитная индукция, создаваемая в точке пространства с радиус-вектором r элементом тока Idl.
№27 слайд
Содержание слайда: Расчет по формулам закона Био – Свара – Лапласа магнитного поля тока произвольной конфигурации, вообще говоря, сложен.
Расчет по формулам закона Био – Свара – Лапласа магнитного поля тока произвольной конфигурации, вообще говоря, сложен.
Однако расчет значительно упрощается, если распределение тока имеет определенную симметрию.
Приведем несколько простейших примеров на нахождение индукции магнитного поля тока.
№31 слайд
Содержание слайда: Соленоид представляет собой навитой на круглый цилиндрический каркас тонкий провод. Витки расположены вплотную и изолированы друг от друга. При пропускании тока по проводу, из которого изготовлен соленоид, возникает магнитное поле, которое, если соленоид достаточно длинный, можно считать однородным внутри соленоида и практически равным нулю вне его объема.
Соленоид представляет собой навитой на круглый цилиндрический каркас тонкий провод. Витки расположены вплотную и изолированы друг от друга. При пропускании тока по проводу, из которого изготовлен соленоид, возникает магнитное поле, которое, если соленоид достаточно длинный, можно считать однородным внутри соленоида и практически равным нулю вне его объема.
№32 слайд
Содержание слайда: Теорема Гаусса для поля B. Поток вектора B сквозь любую замкнутую поверхность равен нулю:
Теорема Гаусса для поля B. Поток вектора B сквозь любую замкнутую поверхность равен нулю:
Эта теорема является обобщением опыта. Она выражает собой в форме постулата тот факт, что линии магнитной индукции не имеют ни начала, ни конца. Поэтому число линий вектора B, выходящих из любого объема, ограниченного замкнутой поверхностью S, всегда равно числу линий, входящих в этот объем.
№33 слайд
Содержание слайда: Отсюда вытекает важное следствие: поток вектора B сквозь поверхность S , ограниченную некоторым замкнутым контуром, не зависит от формы поверхности.
Отсюда вытекает важное следствие: поток вектора B сквозь поверхность S , ограниченную некоторым замкнутым контуром, не зависит от формы поверхности.
Теорема Гаусса для вектора B выражает также и тот факт, что в природе нет «магнитных зарядов», т.е. зарядов, на которых бы начинались и на которых бы заканчивались линии магнитной индукции.
Иначе говоря, поле вектора B не имеет источников (в противоположность электростатическому полю).
№35 слайд
Содержание слайда: Теорема о циркуляции вектора B (для магнитного поля постоянных токов в вакууме). Циркуляция вектора B по произвольному контуру равна произведению 0 на алгебраическую сумму токов, охватываемых контуром :
Теорема о циркуляции вектора B (для магнитного поля постоянных токов в вакууме). Циркуляция вектора B по произвольному контуру равна произведению 0 на алгебраическую сумму токов, охватываемых контуром :
При этом ток Ii считается положительным, если его направление связано с направлением обхода контура правилом правого винта. Ток противоположного направления считается отрицательным.
№37 слайд
Содержание слайда: Заметим, что в электростатическом поле циркуляция вектора E равна нулю и rotE = 0, т.е. поле E является потенциальным
Заметим, что в электростатическом поле циркуляция вектора E равна нулю и rotE = 0, т.е. поле E является потенциальным
В отличие от электростатического поля, поле вектора B является соленоидальным (вихревым), поскольку rotB 0.
№38 слайд
Содержание слайда: Пусть ток I течет по проводнику, намотанному по винтовой линии на поверхность цилиндра. Такой обтекаемый током цилиндр называют соленоидом.
Пусть ток I течет по проводнику, намотанному по винтовой линии на поверхность цилиндра. Такой обтекаемый током цилиндр называют соленоидом.
Пусть на единицу длины соленоида приходится n витков проводника.
Если шаг винтовой линии достаточно мал, то каждый виток соленоида можно считать замкнутым током.
№39 слайд
Содержание слайда: Будем также предполагать, что проводник тонкий, т.е. в ток в соленоиде можно считать текущим только по его поверхности.
Будем также предполагать, что проводник тонкий, т.е. в ток в соленоиде можно считать текущим только по его поверхности.
Опыт и расчеты показывают, что чем длиннее соленоид, тем меньше индукция магнитного поля снаружи него. Для бесконечно длинного соленоида магнитное поле снаружи вообще отсутствует.
№40 слайд
Содержание слайда: Из соображений симметрии ясно, что линии вектора B внутри соленоида направлены вдоль его оси, причем вектор B составляет правило правого винта с направлением тока в соленоиде.
Из соображений симметрии ясно, что линии вектора B внутри соленоида направлены вдоль его оси, причем вектор B составляет правило правого винта с направлением тока в соленоиде.
Выберем контур в виде тонкого прямоугольника, как показано на рисунке.
Найдем циркуляцию вектора B вдоль него.
№42 слайд
Содержание слайда: Каждый носитель тока испытывает действия магнитной силы Fm. Действие этой силы передается всему проводнику, по которому эти заряды движутся. В результате магнитное поле действует с определенной силой на сам проводник с током. Найдем эту силу.
Каждый носитель тока испытывает действия магнитной силы Fm. Действие этой силы передается всему проводнику, по которому эти заряды движутся. В результате магнитное поле действует с определенной силой на сам проводник с током. Найдем эту силу.
Пусть объемная плотность заряда, являющегося носителем тока (например, электроны в металле), равна . Выделим мысленно элемент объема dV, тогда в нем находится заряд
dq = dV. Сила, действующая на этот заряд, движущийся со скоростью v, со стороны внешнего магнитного поля с индукцией B:
№44 слайд
Содержание слайда: Найдем амперову силу, с которой взаимодействуют в вакууме два бесконечно длинных параллельных проводника с токами I1 и I2, если расстояние между ними равно r. Расчет произведем на единицу длины этой системы.
Найдем амперову силу, с которой взаимодействуют в вакууме два бесконечно длинных параллельных проводника с токами I1 и I2, если расстояние между ними равно r. Расчет произведем на единицу длины этой системы.
№46 слайд
Содержание слайда: По определению, результирующий момент амперовых сил
По определению, результирующий момент амперовых сил
Если произвести расчет по данной формуле, то он будет довольно громоздок и мало интересен, поэтому мы не будем его приводить, – то оказывается, что для произвольной формы контура с током этот момент сил можно представить как
№47 слайд
Содержание слайда: Из приведенной формулы видно, что момент M амперовых сил, действующих на контур с током во внешнем однородном магнитном поле, перпендикулярен как вектору pm, так и вектору B.
Из приведенной формулы видно, что момент M амперовых сил, действующих на контур с током во внешнем однородном магнитном поле, перпендикулярен как вектору pm, так и вектору B.
Модуль вектора M равен
где – угол между векторами pm и B. Когда pm B, M = 0 (положение устойчивого равновесия контура). Если же pm B, то M = 0 (положение неустойчивого равновесия: малейшее отклонение от этого положения приведет к появлению момента сил, стремящегося повернуть контур в положение устойчивого равновесия.
№48 слайд
Содержание слайда: Убедимся в справедливости полученной формулы на примере прямоугольного контура с током.
Убедимся в справедливости полученной формулы на примере прямоугольного контура с током.
Как видно из рисунка, силы, действующие на стороны a, перпендикулярны им и вектору B, поэтому они направлены горизонтально (на рисунке они не показаны) и стремятся только растянуть контур.
№49 слайд
Содержание слайда: Стороны b перпендикулярны B, поэтому на каждую из них действует сила F = IbB.
Стороны b перпендикулярны B, поэтому на каждую из них действует сила F = IbB.
Эти силы стремятся повернуть контур так, чтобы pmB. Поэтому на контур действует пара сил, момент которой равен произведению F на плечо пары сил:
№50 слайд
Содержание слайда: Во внешнем неоднородном магнитном поле элементарный контур с током ведет себя аналогично тому, как и электрический диполь во внешнем неоднородном электрическом поле: он будет поворачиваться к положению устойчивого равновесия (при котором pmB) и, кроме того, под действием результирующей силы F втягиваться в область более сильного магнитного поля.
Во внешнем неоднородном магнитном поле элементарный контур с током ведет себя аналогично тому, как и электрический диполь во внешнем неоднородном электрическом поле: он будет поворачиваться к положению устойчивого равновесия (при котором pmB) и, кроме того, под действием результирующей силы F втягиваться в область более сильного магнитного поля.
№51 слайд
Содержание слайда: Когда контур с током находится во внешнем магнитном поле – мы будем предполагать, что оно постоянное, – на отдельные элементы контура действуют амперовы силы, и поэтому при перемещении контура эти силы совершают работу.
Когда контур с током находится во внешнем магнитном поле – мы будем предполагать, что оно постоянное, – на отдельные элементы контура действуют амперовы силы, и поэтому при перемещении контура эти силы совершают работу.
Покажем, что работа, которую совершают амперовы силы при элементарном перемещении контура с током I, определяется как
где d – элементарное приращение магнитного потока сквозь контур при данном перемещении.
Скачать все slide презентации Экспериментальные факты, лежащие в основе теории магнетизма одним архивом:
-
Основы электронной теории магнетизма
-
Экспериментальные и теоретические основы квантовой теории
-
Хочешь стать отличником? «Основы молекулярно-кинетической теории» Автор: Богомолова Н. В. учитель физики МОУ СОШ 3 г. Бийска Алт
-
Тема занятия Основные положения молекулярно-кинетической теории
-
Законы Ньютона Три закона, лежащие в основе классической механики
-
Основы специальной теории относительности В. Е. Фрадкин, 2004
-
"Основные положения молекулярно-кинетической теории»
-
ОСНОВЫ Молекулярно-Кинетической Теории
-
Основы молекулярной физики Раздел Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов
-
Основы специальной теории относительности В. Е. Фрадкин, 2004