Презентация Магнетизм. Характеристики магнитных полей онлайн

Содержание слайда: Лекции №№ 7, 9, 10, 11 «Магнетизм. Характеристики магнитных полей» (16.10.15), (23.10.15),(06.11.15), (13.11.15) 1. Действие магнитного поля на проводники с током. Индукция и напряженность магнитного поля. 2. Магнитное поле прямолинейного проводника с током. 3. Взаимодействие проводников с токами. Сила Ампера. 4. Закон Био – Савара – Лапласа. Расчет характеристик магнитных полей по принципу суперпозиции. 5. Магнитное поле кольцевого витка с током. 6. Магнитный момент контура с током. Элементарный контур (магнитный диполь). Рамка с током в неоднородном магнитном поле. 7. Энергия контура с током в магнитном поле. (13.11.15) 8. Циркуляция вектора магнитной индукции. 9. Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для магнитного поля. 10. Сила Лоренца. 11. Поле движущегося заряда. Магнетизм – релятивистский эффект. 12. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.

Содержание слайда: 1. Действие магнитного поля на проводники с током. Индукция и напряженность магнитного поля. Впервые связь между электрическими и магнитными явлениями была открыта в 1820 г. Х.К. Эрстедом: при замыкании цепи магнитная стрелка отклоняется от своего первоначального положения (показано пунктиром). При размыкании цепи стрелка возвращается в свое первоначальное положение. Это означает, что проводник с током и магнитная стрелка взаимодействуют друг с другом.

Содержание слайда: 1. Действие магнитного поля на проводники с током. Индукция и напряженность магнитного поля. Магнитное поле — силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения; магнитная составляющая электромагнитного поля. Основные свойства магнитного поля: Магнитное поле порождается электрическим током (движущимися зарядами) и постоянными магнитами. Магнитное поле обнаруживается по действию на электрический ток (движущиеся заряды). Магнитное поле существует реально независимо от нас, от наших знаний о нем.

Содержание слайда: 1. Действие магнитного поля на проводники с током. Индукция и напряженность магнитного поля. Магнитное поле так же как и электрическое можно изображать графически при помощи линий индукции – это линии, касательные к которым направлены так же, как и вектор в данной точке поля. Подобно линиям напряженности электрического поля, линии магнитного поля проводят с такой густотой, чтобы число линий, пересекающих единицу поверхности, перпендикулярной к ним было пропорционально индукции магнитного поля в данном месте. Линии индукции магнитного поля замкнуты. Поля, обладающие такими линиями, называются вихревыми. Магнитное поле проводника с током описывается вектором напряженности магнитного поля H. Для однородной изотропной среды вектор :

Содержание слайда: Магнитные линии прямолинейного проводника

Содержание слайда: 3. Взаимодействие проводников с токами. Сила Ампера. Сила Ампера - это сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током. Модуль силы Ампера FА : где α – угол между вектором и направлением тока в проводнике; – длина элемента участка проводника; i – сила тока в проводнике. Величина называется элементом тока (векторная величина, направление которой определяется по направлению силы тока).

Содержание слайда: 3. Взаимодействие проводников с токами. Сила Ампера. Модулем вектора магнитной индукции называется отношение максимальной силы, действующей со стороны магнитного поля на участок проводника с током, к произведению силы тока на длину это участка:

Содержание слайда: Токи сонаправлены – силы Ампера направлены навстречу друг другу – проводники притягиваются Токи противоположно направлены - силы Ампера противоположны – проводники отталкиваются

Содержание слайда: 3. Взаимодействие проводников с токами. Сила Ампера. Если левую руку расположить так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, а вытянутые четыре пальца были направлены вдоль тока, то отведенный на 90˚ большой палец укажет направление действия силы Ампера.

Содержание слайда: Опыты показали, что модуль силы, действующей на отрезок длиной Δl каждого из проводников, прямо пропорционален силам тока I1 и I2 в проводниках, длине отрезка Δl и обратно пропорционален расстоянию R между ними:

Содержание слайда: 3. Взаимодействие проводников с токами. Сила Ампера. Единица измерения силы тока: 1 А – сила тока, которая при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам, расположенным на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме, вызывала бы между этими проводниками силу магнитного взаимодействия, равную 2 ·10-7 Н на каждый метр длины.

Содержание слайда: 4. Закон Био – Савара – Лапласа. Расчет характеристик магнитных полей по принципу суперпозиции. Магнитное поле постоянных токов различной конфигурации изучалось экспериментально французскими учеными Ж. Био и Ф. Саваром (1820 г.). Они пришли к выводу, что индукция магнитного поля токов, текущих по проводнику, определяется совместным действием всех отдельных участков проводника. Магнитное поле подчиняется принципу суперпозиции: магнитное поле, создаваемое несколькими движущимися зарядами или токами, равно векторной сумме магнитных полей, создаваемых каждым зарядом или током в отдельности.

Содержание слайда: 4. Закон Био – Савара – Лапласа. Расчет характеристик магнитных полей по принципу суперпозиции. Элементарный заряд q равен ρdV, где dV – элементарный объем, ρ – объемная плотность заряда, являющегося носителем тока, учтем также, что ρv = j – плотность тока. Тогда магнитное поле, создаваемое таким зарядом равно:

Содержание слайда: 4. Закон Био – Савара – Лапласа. Расчет характеристик магнитных полей по принципу суперпозиции. Вектор напряженности магнитного поля перпендикулярен плоскости в которой лежат вектора элемента тока и радиус- вектор данной точки. Модуль вектора напряженности магнитного создаваемого элементом тока определяется по формуле

Содержание слайда:

Содержание слайда: Для изучения магнитного поля можно взять замкнутый контур малых размеров (рис. 4). Выяснить характер магнитного поля на контур с током можно с помощью следующего опыта (рис. 5). Пусть магнитное поле создается постоянными магнитами (рис. 6). Магнитное поле оказывает на рамку с током ориентирующее действие.

Содержание слайда: Применение силы Ампера. 6. Магнитный момент контура с током. Элементарный контур (магнитный диполь). В магнитном поле возникает пара сил, момент которых приводит катушку во вращение.

Содержание слайда: 6. Магнитный момент контура с током. Элементарный контур (магнитный диполь). Рассмотрим поведение витка с током в магнитном поле. Рамка с током I находится в однородном магнитном поле , α – угол между и (направление нормали связано с направлением тока правилом буравчика). Сила Ампера действующая на сторону рамки длиной l равна: На другую сторону длиной l действует такая же сила. Получается пара сил или вращающий момент: где плечо h = b sinα. Т. к. lb = S – площадь рамки, тогда можно записать: M = I S B sinα = Pm B sinα

Содержание слайда: 6. Магнитный момент контура с током. Элементарный контур (магнитный диполь). Таким образом, для контура с током в однородном магнитном поле: Модуль момента сил Величина называется магнитным моментом контура с током. Если или то При положение равновесия неустойчивое. Итак, под действием вращающего момента рамка с током повернётся так, что . В неоднородном поле рамка повернется и будет втягиваться в область более сильного поля Почему магнитный диполь? – По аналогии в электростатике: ...

Содержание слайда: Применение силы Ампера. 6. Магнитный момент контура с током. Элементарный контур (магнитный диполь). Ориентирующее действие МП на контур с током используют в электроизмерительных приборах магнитоэлектрической системы – амперметрах и вольтметрах. Сила, действующая на катушку, прямо пропорциональна силе тока в ней. При большой силе тока катушка поворачивается на больший угол, а вместе с ней и стрелка. Остается проградуировать прибор – т.е. установить каким углам поворота соответствуют известные значения силы тока.

Содержание слайда: 6. Рамка с током в неоднородном магнитном поле. 7. Энергия контура с током в магнитном поле. 8. Циркуляция вектора магнитной индукции. 9. Теорема Гаусса для магнитного поля. 10. Сила Лоренца.

Содержание слайда: 11. Поле движущегося заряда. Магнетизм – релятивистский эффект.

Содержание слайда:

Содержание слайда: 11. Поле движущегося заряда. Магнетизм – релятивистский эффект.

Содержание слайда:

Содержание слайда: 12. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.