Презентация Теория электромагнитного поля онлайн
На нашем сайте вы можете скачать и просмотреть онлайн доклад-презентацию на тему Теория электромагнитного поля абсолютно бесплатно. Урок-презентация на эту тему содержит всего 82 слайда. 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.
Оцените презентацию от 1 до 5 баллов!
- Тип файла:ppt / pptx (powerpoint)
- Всего слайдов:82 слайда
- Для класса:1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
- Размер файла:481.07 kB
- Просмотров:96
- Скачиваний:2
- Автор:неизвестен
Слайды и текст к этой презентации:
№1 слайд
Содержание слайда: ВОЕННО–МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ
имени С.М. Кирова
Кафедра биологической и медицинской физики
ЛЕКЦИЯ № 9
по дисциплине «Физика, математика»
на тему: «Основы теории электромагнитного поля»
для курсантов и студентов I курса по специальности «Лечебное дело»
№2 слайд
Содержание слайда: 1. Электрическое поле. Его основные характеристики. Потенциальное и вихревое электрические поля.
Все тела в природе способны электризоваться, то есть приобретать электрический заряд.
Наличие электрического заряда проявляется в том, что заряженное тело взаимодействует с другими заряженными телами.
№3 слайд
Содержание слайда: Опыт показал, что между наэлектризованными телами имеется либо притяжение, либо отталкивание.
Это объясняется тем, что имеется два вида электрических зарядов, условно называемых положительными и отрицательными.
Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются.
№4 слайд
Содержание слайда: Электрический заряд обозначается буквой q, единица измерения заряда – кулон (Кл).
Электрический заряд любой системы тел состоит из целого числа элементарных зарядов.
Элементарный заряд - это наименьший встречающийся в природе электрический заряд, равный 1,6·10-19 Кл.
№5 слайд
Содержание слайда: Наименьшей по массе устойчивой частицей, имеющей отрицательный элементарный заряд, является электрон (m = 9,1·10-31 кг).
У электрона существует и античастица, имеющая положительный элементарный заряд – позитрон.
№6 слайд
Содержание слайда: Суммарный заряд электрически изолированной системы не изменяется при любых процессах, происходящих в этой системе. Это положение известно под названием закона сохранения заряда:
q = q1 + q2 + q3 +…+ qn = const
№7 слайд
Содержание слайда: Силы электростатического взаимодействия заряженных тел подчиняются закону Кулона, поэтому их часто называют кулоновскими силами.
№8 слайд
Содержание слайда: Закон Кулона. Сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов прямо пропорциональна величине каждого из зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
№9 слайд
Содержание слайда: где – электрическая постоянная,
– коэффициент пропорциональности, или константа Кулона,
ε – относительная диэлектрическая проницаемость среды.
Сила направлена вдоль прямой, соединяющей заряженные тела.
№10 слайд
Содержание слайда:
№11 слайд
Содержание слайда: Сам по себе закон Кулона не дает представления о том, каков механизм взаимодействия зарядов. Физическую картину взаимодействия электрических зарядов раскрывает так называемая теория близкодействия.
№12 слайд
Содержание слайда: Согласно этой теории вокруг каждого заряда существует электрическое поле.
Взаимодействие электрических зарядов q1 и q2 есть результат действия поля заряда q1 на заряд q2 и поля заряда q2 на заряд q1.
№13 слайд
Содержание слайда: Определение:
Электрическое поле есть особый вид материи, посредством которого осуществляются силовые воздействия на электрические заряды, находящиеся в этом поле.
№14 слайд
Содержание слайда: Силовой характеристикой электрического поля служит вектор напряженности электрического поля.
Он численно равен и совпадает по направлению с силой, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля:
Размерность напряженности ЭП: Н/Кл.
№15 слайд
Содержание слайда: Напряженность поля, создаваемого точечным зарядом:
,
где r – расстояние от заряда до рассматриваемой точки.
№16 слайд
Содержание слайда:
№17 слайд
Содержание слайда: Однородным называют электрическое поле, векторы напряженности которого одинаковы во всех точках поля.
Приблизительно однородным является электрическое поле между двумя разноименно заряженными металлическими пластинами, расположенными параллельно друг другу.
№18 слайд
Содержание слайда: Для графического изображения электростатического поля в пространстве применяется метод силовых линий, или линий напряженности.
Силовыми линиями называются линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора напряженности в этой точке.
№19 слайд
Содержание слайда: Следует помнить, что:
1) силовые линии электростатического поля не пересекаются друг с другом;
2) имеют начало на положительном заряде и конец на отрицательном или уходят на бесконечность, т.е. являются незамкнутыми;
3) густота силовых линий пропорциональна величине напряженности электростатического поля.
№20 слайд
Содержание слайда:
№21 слайд
Содержание слайда: Принцип суперпозиции электрических полей: напряженность электрического поля системы точечных зарядов равна векторной сумме напряженностей полей каждого из зарядов в отдельности:
или
№22 слайд
Содержание слайда:
№23 слайд
Содержание слайда: Помимо силовой характеристики электрического поля существует и характеристика его источников - электрическое смещение, или вектор электрической индукции (D) , который зависит от того, каким образом и в каком количестве источники ЭП расположены в пространстве.
D = ε0εE [Кл.м-2]
№24 слайд
Содержание слайда: Существуют два вида электрических полей:
а) потенциальное ЭП;
б) вихревое ЭП.
№25 слайд
Содержание слайда: Потенциальное ЭП – это электростатическое поле, т.е. поле, созданное системой неподвижных электрических зарядов.
Важной характеристикой потенциального ЭП является потенциал электрического поля (электрический потенциал).
Это энергетическая характеристика потенциального ЭП.
№26 слайд
Содержание слайда: Потенциал электрического поля – скалярная физическая величина, численно равная отношению потенциальной энергии (+) электрического заряда, помещенного в данную точку поля, к величине этого заряда:
Единица измерения: 1 вольт (В) = 1 Дж/Кл.
№27 слайд
Содержание слайда: Другими словами, потенциал электрического поля в данной точке равен работе сторонних сил по переносу единичного положительного точечного заряда от точки, потенциал которой принят равным нулю (обычно этой точкой является бесконечность), в данную точку поля.
№28 слайд
Содержание слайда: Разность потенциалов – величина, равная работе А1,2 , которую совершают силы электрического поля при перемещении единичного положительного заряда q из точки с потенциалом φ1 в точку с потенциалом φ2:
№29 слайд
Содержание слайда: Работа электростатического поля при перемещении заряда q из точки с потенциалом 1 в точку с потенциалом 2:
А1,2 = q·(1 - 2)
№30 слайд
Содержание слайда: Работа электростатического поля не зависит от вида траектории перемещения заряда, а определяется только исходным и конечным положением перемещенного заряда.
Соответственно, при перемещении заряда по замкнутому контуру полная работа электростатического поля равна нулю.
№31 слайд
Содержание слайда: Такое поле называется потенциальным.
Электростатическое поле – потенциальное поле.
№32 слайд
Содержание слайда: Кроме потенциальных ЭП, существуют также вихревые электрические поля.
Их силовые линии замкнуты, т.е. не имеют ни начала, ни конца, а работа по перемещению заряда по замкнутому контуру не равна нулю и зависит от траектории движения заряда.
Источником вихревых ЭП является переменное магнитное поле.
№33 слайд
Содержание слайда: Связь между разностью потенциалов и напряженностью ЭП
Между напряженностью ЭП и потенциалом существует определенная связь. Вектор напряженности Е численно равен градиенту потенциала, но направлен в противоположную сторону, т.е. в сторону падения потенциала:
или
№34 слайд
Содержание слайда: Напряженность однородного поля численно равна разности потенциалов на единице длины линии напряженности.
№35 слайд
Содержание слайда: Воображаемую поверхность, все точки которой имеют одинаковый потенциал, называют эквипотенциальной поверхностью.
Силовые линии и эквипотенциальные поверхности взаимно перпендикулярны.
При перемещении заряда по эквипотенциальной поверхности работа не совершается.
№36 слайд
Содержание слайда: Потенциал поля точечного заряда q на расстоянии r от него:
Эквипотенциальная поверхность поля точечного заряда на расстоянии r от заряда – поверхность сферы радиуса r.
№37 слайд
Содержание слайда:
№38 слайд
Содержание слайда: Принцип суперпозиции электрических полей – потенциал поля системы точечных зарядов φ в некоторой точке пространства равен алгебраической сумме потенциалов, создаваемых каждым из зарядов в этой точке:
№39 слайд
Содержание слайда: Электрическая емкость
Электрическая емкость проводника C – количественная мера его способности удерживать электрический заряд.
Электрическая емкость уединенного проводника равна отношению заряда проводника q к его потенциалу φ :
[1 Кл/В = 1 Ф]
№40 слайд
Содержание слайда: Электрическая емкость проводника определяется его формой, геометрическими размерами и свойствами окружающей среды (диэлектрической проницаемостью ).
Емкость уединенного шара, погруженного в однородный безграничный диэлектрик с проницаемостью ε, равна
№41 слайд
Содержание слайда: Однако уединенные проводники обладают небольшой емкостью.
Для накопления большого по величине заряда применяют конденсаторы.
Конденсатором называют устройство из двух проводников (обкладок), разделенных слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников.
№42 слайд
Содержание слайда: Плоский конденсатор – система из двух плоских параллельных металлических пластин, расположенных на расcтоянии d, с площадью S каждая, разделенных диэлектриком с диэлектрической проницаемостью .
№43 слайд
Содержание слайда: Электроемкость конденсатора – отношение заряда одной из его обкладок к разности потенциалов между обкладками:
,
где φ1 и φ2 – потенциалы пластин,
U – напряжение на конденсаторе.
№44 слайд
Содержание слайда: Конденсаторы различаются по форме (плоские, сферические, цилиндрические), а также по материалу, используемому в качестве изолирующей прокладки (парафинированная бумага, полистирол, слюда, керамика).
№45 слайд
Содержание слайда: Формулы для вычисления емкости конденсаторов:
Плоского:
Сферического:
Цилиндрического:
№46 слайд
Содержание слайда: Энергия электрического поля
Электрическое поле является носителем энергии.
В общем случае количественной характеристикой электрического поля служит объемная плотность энергии.
№47 слайд
Содержание слайда: Объемная плотность энергии электростатического поля ω – физическая величина, равная отношению энергии электростатического поля W, сосредоточенного в некотором объеме V к этому объему:
№48 слайд
Содержание слайда: Энергия плоского конденсатора.
Исходя из величины работы А, совершаемой электрическим полем при разрядке конденсатора:
получим формулу для энергии заряженного конденсатора:
№49 слайд
Содержание слайда: 2. Магнитное поле и его характеристики
Магнитные явления были известны человечеству давно (намагниченные тела, постоянные магниты, компас и т. д.).
Впоследствии выяснилось, что в пространстве вокруг движущихся заряженных тел, движущихся заряженных частиц, а также вокруг проводников, по которым текут постоянные токи, возникает особого вида поле, называемое магнитным полем.
№50 слайд
Содержание слайда: Таким образом, источниками магнитного поля являются движущиеся электрические заряды (следовательно, и проводники с токами).
Магнитное поле постоянных магнитов также создается электрическими микротоками, циркулирующими внутри молекул вещества (гипотеза Ампера).
№51 слайд
Содержание слайда: Определение: Магнитное поле есть особый вид материи, посредством которого осуществляются силовые воздействия на движущиеся электрические заряды, находящиеся в этом поле, и другие тела, обладающие магнитным моментом.
№52 слайд
Содержание слайда: Для описания магнитного поля необходимо ввести силовую характеристику поля, аналогичную вектору напряженности электрического поля. Такой характеристикой является вектор магнитной индукции B.
№53 слайд
Содержание слайда: За положительное направление вектора B принимается направление от южного полюса S к северному полюсу N магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле.
№54 слайд
Содержание слайда: Таким образом, исследуя магнитное поле, создаваемое током или постоянным магнитом, с помощью маленькой магнитной стрелки, можно в каждой точке пространства определить направление вектора B.
Такое исследование позволяет представить пространственную структуру магнитного поля.
№55 слайд
Содержание слайда: Аналогично силовым линиям в электростатике можно построить линии магнитной индукции, в каждой точке которых вектор B направлен по касательной к ним.
Линии магнитной индукции всегда замкнуты, они нигде не обрываются. Поэтому магнитное поле является вихревым силовым полем.
№56 слайд
Содержание слайда:
№57 слайд
Содержание слайда: Для того чтобы количественно описать магнитное поле, нужно указать способ определения не только направления вектора B, но и его модуля.
Известно, что на заряд, движущийся в магнитном поле, действует сила Лоренца, численно равная:
№58 слайд
Содержание слайда: Здесь
q – величина заряда,
v – его скорость,
В – величина вектора магнитной индукции,
α – угол между векторами v и В.
№59 слайд
Содержание слайда: Направление силы Лоренца определяют по правилу левой руки:
№60 слайд
Содержание слайда:
№61 слайд
Содержание слайда: Сила Лоренца (магнитная сила) всегда перпендикулярна плоскости, в которой лежат векторы v и В.
Этим она отличается от электрической силы, которая направлена так же, как вектор Е.
№62 слайд
Содержание слайда: Из формулы Лоренца можно дать определение магнитной индукции В:
Вектор магнитной индукции численно равен силе, действующей на единичный положительный заряд, двигающийся с единичной скоростью перпендикулярно линиям магнитной индукции:
№63 слайд
Содержание слайда: Единицей магнитной индукции В является тесла (Тл).
Для характеристики магнитного поля источника в любой среде используют векторную физическую величину – напряженность магнитного поля :
№64 слайд
Содержание слайда: где μ – относительная магнитная проницаемость среды, а μ0 – магнитная постоянная, равная 12,57 ·10-7 Гн·м-1.
Единица напряженности магнитного поля –
1 А·м-1.
№65 слайд
Содержание слайда: Действие магнитного поля на проводник с током. Закон Ампера.
А.М. Ампером было установлено силовое воздействие магнитного поля на прямолинейный участок проводника с током I длиной l , расположенный в однородном магнитном поле под углом к магнитной индукции .
№66 слайд
Содержание слайда: Сила, действующая в этом случае на участок проводника со стороны магнитного поля, вычисляется по формуле:
№67 слайд
Содержание слайда: Из курса элементарной физики известно, что направление действия силы F определяется по правилу левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы перпендикулярная к проводнику составляющая вектора В входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца указывали бы направление тока, то отогнутый на 900 большой палец укажет направление силы, действующей со стороны поля на проводник с током.
№68 слайд
Содержание слайда: Эта сила называется силой Ампера.
Она достигает максимального по модулю значения Fmax, когда проводник с током ориентирован перпендикулярно линиям магнитной индукции.
№69 слайд
Содержание слайда: Одним из важных примеров магнитного взаимодействия является взаимодействие параллельных токов.
Закономерности этого явления были экспериментально установлены Ампером.
№70 слайд
Содержание слайда: Если по двум параллельным проводникам электрические токи текут в одну и ту же сторону, то наблюдается взаимное притяжение проводников.
В случае, когда токи текут в противоположных направлениях, проводники отталкиваются.
Взаимодействие токов вызывается их магнитными полями: магнитное поле одного тока действует силой Ампера на другой ток и наоборот.
№71 слайд
Содержание слайда:
№72 слайд
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:
№73 слайд
Содержание слайда: Закон Био-Савара-Лапласа
Позволяет вычислить напряженность магнитного поля, создаваемого постоянным током.
Ж.Б. Био и Ф. Савар (1820 г.) установили этот закон, экспериментально определяя действие токов различной формы на магнитную стрелку.
№74 слайд
Содержание слайда: П.С. Лаплас проанализировал полученные данные и нашел, что напряженность магнитного поля любого тока складывается из напряженностей полей, создаваемых его отдельными элементами.
№75 слайд
Содержание слайда: Возьмем некоторый проводник с током I, выделим элемент тока Idl, из которого проведем радиус-вектор r в точку А.
№76 слайд
Содержание слайда: В точке А элемент тока создает магнитное поле, напряженность которого dH определяется законом Био-Савара-Лапласа:
№77 слайд
Содержание слайда: k – коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора единиц.
В системе СИ
k = 1/(4π), поэтому:
№78 слайд
Содержание слайда: Интегрируя эту формулу, находим напряженность поля, создаваемого током любой формы:
№79 слайд
Содержание слайда: Так, напряженность магнитного поля в центре кругового тока:
№80 слайд
Содержание слайда: Напряженность магнитного поля, созданного бесконечным прямолинейным проводником с током в любой точке, удаленной от проводника на расстояние b:
№81 слайд
Содержание слайда: Напряженность магнитного поля соленоида (однородного):
где N – число витков; l – длина соленоида.
№82 слайд
Содержание слайда: Энергия магнитного поля
Поскольку магнитное поле является силовым полем, то оно обладает определенной энергией.
Объемная плотность энергии магнитного поля вычисляется по формуле:
Скачать все slide презентации Теория электромагнитного поля одним архивом:
