Новости

Магнитное поле

Работа добавлена:






Магнитное поле на http://mirrorref.ru

Добрый день, ребята!

У меня для вас есть задание, и оно очень простое: вам нужно угадать о каком предмете идет речь?

  1. Приоритет на его изобретение оспаривают Испания, Италия, Португалия, Франция, а также арабские страны;
  2. Есть сведения, что этот предмет в виде статуэтки императора с вытянутой рукой помог китайским войскам совершить маневр в тумане и выиграть битву еще в 27 веке до н.э.;
  3. Первое письменное упоминание об его использовании в мореплавании относится к 11 веку.

Ответ: компас.

Что есть внутри компаса? Круговая шкала и магнитная стрелка.

Так как вы думаете, о каких явлениях мы будем сегодня с вами говорить? – правильно!  о магнитных.

Давайте запишем тему сегодняшнего занятия«Магнитное поле»

 Магнитные явления известны людям с глубокой древности. Еще древние греки знали, что существует особый минерал, способный притягивать железные предметы. Это был один из минералов железной руды, который сейчас известен как магнетит. Его залежи находились возле города Магнесии на севере Турции. Слово «магнит» в переводе с греческого означает «камень из Магнесии».

 Впервые свойства магнитных материалов использовали в Китае. Именно там в третьем веке до нашей эры был сконструирован первый компас, и только к XII веку он стал известен в Европе.

Мы с вами знаем, что у магнита всегда есть 2 полюса: северный и южный. Северный обозначается красным цветом и буквойN (North), в то время как южный обозначается синим цветом и буквойS (South). Одноименные полюса магнита отталкиваются друг от друга, а разноименные притягиваются.

Если мы с вами возьмем магнит и разрежем  его на 2 части, то мы не получим северный магнит и южный магнит. Мы получим 2 маленьких магнита, у которых будет свой северный и свой южный полюс. (ВСЁ ЗАРИСОВАТЬ НА ДОСКЕ).

 Некоторые материалы обладают магнитными свойствами, такие какFe (железо, сталь),Ni (никель),Co(колбальт). Что значит они обладают магнитными свойствами? Это значит что если их поднести близко к магниту, то они сами становятся магнитами, то есть тело намагничивается. Материалы, которые обладают магнитными свойствами могут быть магнитомягкими и магнитотвердыми. Чистое делезо относится к магнитомягким материалам. Что это значит? Если мы железный гвоздь поднесем к магниту, то он станет магнитом, когда мы его уберем он перестанет быть магнитом. То есть магнитомягкие материалы очень легко намагничиваются и так же быстро теряют свои магнитные свойства. Сталь относится к магнитотвердым материалам. Если мы возьмем стальную скрепку, поднесем к магниту, она сама станет магнитом. Когда мы уберем скрепку оно продолжит быть магнитом. То есть магнитотвердые материалы довольно сложно намагнитить, но при этом они долго сохраняют свои магнитные свойства. И Это свойство магнитотвердых материалов используется для производства магнитов, то есть магниты в основном делаются из стали.

Известные с древних времен явления притяжения разноименных и отталкивания одноименных полюсов магнита напоминают явление взаимодействия разноименных и одноименных электрических зарядов.

 Мы с вами уже знаем, что между неподвижными электрическими зарядами действуют силы, определяемые законом Кулона. Согласно теории близкодействия это взаимодействие осуществляется так: каждый из зарядов создает электрическое поле, которое в свою очередь действует на другой заряд.

 Однако долгое время оставался неразрешимым вопрос о том, могут ли между электрическими зарядами существовать силы иной природы? Для ответа на этот вопрос давайте рассмотрим опыт, проведенный французским физиком Андре-Мари Ампером в 1820 году

Видео про опыт Ампера (1 мин 20 сек)

Взаимодействие между электрическими проводниками не может быть вызвано электростатическим полем по следующим причинам. Во-первых, при размыкании цепи взаимодействие проводников прекращается, хотя заряды на проводниках и их электростатические поля остаются. Во-вторых, одноименные заряды (электроны в проводнике) всегда должны только отталкиваться, а в опыте Ампера параллельные токи, то есть токи текущие в одинаковом направлении притягиваются!

 В том же 1820 году Ханс Кристиан Эрстед провел свои серии опытов. Внимание на экран

Видео про опыты Эрстеда (1,54 мин)

 Поэтому взаимодействия между проводниками с током, т.е. взаимодействия между направленно движущимися электрическими зарядами, называют магнитными.

 Силы же, с которыми проводники с током действуют друг на друга, называют магнитными силами.

 Действие магнитных сил было обнаружено в пространстве и вокруг отдельно движущихся заряженных частиц.

 Так, русский и советский физик Абрам Фёдорович Иоффе в 1911 году наблюдал отклонение магнитных стрелок, расположенных вблизи пучка движущихся электронов.  (Схему опыта вывести на слайд )

Схема его опыта довольно проста. Над и под трубкой, через которую пропускался поток электронов, находились две одинаковые, но противоположно направленные магнитные стрелки, укрепленные на общем кольце, подвешенном на упругой нити. При прохождении в трубке потока электронов магнитные стрелки поворачивались.

Таким образом, многочисленные опыты привели ученых к выводу, что вокруг любого проводника с током, т.е. вокруг движущихся электрических зарядов, существует магнитное поле. Так что же такое магнитное поле? Давайте запишем

Магнитное поле — это особый вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами.

Магнит или проводник с током создает вокруг себя магнитное поле. А магнитное поле, это область пространства, в котором магнит или проводник с током будет испытывать на себе действие магнитной силы.

Для характеристики поля вводится векторная физическая величинаB, которая называется магнитной индукцией (вектором магнитной индукции).

Магнитная индукция является силовой характеристикой магнитного поля. За направление

Вектора магнитной индукции принимается направление от южногоS к северномуN магнитной стрелки, свободно устанавливающемся в магнитном поле.

Модуль вектора магнитной индукции равен отношению максимального значения сиды, действующей на движущиеся заряды со сторы магнитного поля, к силе тока в проводнике и его длине.

Где  -  это сила, действующая на движущиеся заряды со стороны магнитного поля,

I - Сила тока в проводнике, аl длина проводника.

Единица измеренияB называется тесла (Тл)

Для наглядного представления магнитного поля используют линии магнитной индукции (они же магнитные линии магнитного поля).

ОПЫТ С МАСЛЯННЫМИ ЖЕЛЕЗНЫМИ ОПИЛКАМИ И МАГНИТОМ!

Силовой линией магнитного поля называется линия, в каждой точке которой вектор магнитной индукции направлен по касательной к ней.Эти линии указывают направление магнитного поля, то есть направление, в котором расположится стрелка компаса, если ее разместить в этой области пространства.

Плотность магнитных линий указывает на силу. То есть поле имеет максимальную величину в непосредственной близости к полюсу, а чем дальше мы будем отодвигаться от магнита тем в большем расстоянии друг от друга будут находиться силовые линии.

Как мы и говорили ранее не только магнит, но и провод с током может создать вокруг себя магнитное поле.

Магнитные линии магнитного поля тока– это замкнутые кривые, охватывающие проводник.

Рассмотри участок проводника с током. У прямого проводника с током – это концентрические расширяющиеся окружности.

Для того чтобы найти как выглядит магнитное поле вокруг проводника с током мы используем правило правой руки. Для этого мы проводник мысленно берем правой рукой, так чтобы большой палец указывал направление тока, тогда пальцы указывают направление, в котором оборачиваются магнитное поле вокруг проводника с током. То есть указывает направление линий магнитной индукции. Иногда проводник тока удобней показывать иными знаками

 --Ток течет от нас, напоминает хвостовое оперение стрелы

 -- ток течет к нам, напоминает наконечник стрелы

То есть мы смотрим вдоль проводника с током

Рассмотрим проводник с током, в котором ток течет от нас

Заметим, что расстояние между магнитными линиями увеличивается по мере того, как мы удаляемся от проводника, это значит, что магнитное поле ослабевает.

Если мы возьмем проводник с током и загнем его в форме кольца, то каждый участок этого кольца создает магнитное поле. Изобразим направление линий магнитной индукции, это может быть катушка с током, либо рамка с током в зависимости от конкретного примера

Внутри кольца создается поле, направленное к нам, а вне кольца создается поле направленное от нас. Если мы возьмем много таких колец и соединим их вместе мы получимсоленоид.Соленоид это обмотка из провода, по которой течет ток

Каждый участок этого провода создает магнитное поле. Чем больше обмоток в соленоиде тем сильнее магнитное поле. Для того чтобы найти направление магнитного поля внутри  соленоида мы снова используем правило правой руки. Мы берем соленоид в правую руку так, чтобы пальцы показывали направление тока в обмотке и тогда большой палец будет указывать направление линий магнитной индукции

Принцип суперпозиции магнитных полей.

Результирующий вектор индукции магнитного поля в данной точке пространства равен сумме веторов индукции магнитных полей, создаваемых в той же точке в отдельности:

Свойства Магнитного поля:

– Существует МП около проводников с током и порождается током.

- МП пронизывает различные среды.

- МП не имеет границ

-МП является вихревым, то есть линии магнитной индукции всегда замкнуты

- МП имеет два полюса: N – северный и S – южный

- Изображается графически МП с помощью силовых линий.

-Оказывает ориентирующее движение на рамку с током

Взаимодействие магнитного поля на проводник с током

В 1820г. Ампер установил, от каких физических величин зависит сила, действующая на  элемент тока и куда она направлена.

Направление  силы ампера, действующей на прямолинейный проводник с током в магнитном поле, определяется правилом   левой   руки: если расположить левую руку вдоль проводника так, чтобы четыре пальца указывали направление ток в нем, а линии магнитной индукции входили в ладонь, то отогнутый большой палец будет указывать направление силы, действующей на проводник с током   (силы Ампера).

Сила действия однородного магнитного поля на проводник с током прямо пропорциональна силе тока, длине прооводника, модулю вектора  индукции магнитного поля и синусу угла между вектором магнитной индукции и проводником. Оказалось, что силаFА пропорциональнаsin а  и   имеет максимальное значениеFAмакс,когда проводник  перпендикулярен   к  линиям   индукции   поля.   Таким образом, сила Ампера выражается формулами

FA=BIlsinα,

Сила Ампера и следующая сила которую мы с вами рассмотрим, она называется сила Лоренца похожи между собой, но у них есть существенное различие.

Сила Ампера действует на весь проводник, который в целом электрически нейтрален, а сила Лоренца описывает влияние эл-маг поля лишь на единичный движущийся заряд. Она характеризуется тем, что не изменяет скорости перемещения зарядов, а лишь способна изменить направление движения заряженных частиц

Действие магнитного поля на движущиеся заряженные частицы

Со стороны однородного магнитного поля на все направленно движущиеся внутри проводника заряженные частицы действует сила Ампера.

FA=BIlsinα,

гдеI- сила тока в проводнике длиной ∆l,α- угол между направлением тока и вектором магнитной индукции.

в объемеV проводника площадьюS находитсяN частиц    (2)

n- концентрация заряженных частиц.

Учитывая связь силы тока с зарядом частицы и скоростью ее направленного движения , получаем конечную формулу для силы Лоренца

Силу действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля называют Силой Лоренца. ==

где α- угол между скоростью заряженной частицы и вектором индукции. направление силы Лоренца определяемое правилом левой руки:

если кисть левой руки расположить так, чтобы четыре вытянутых пальца указывали направление скорости положительной частицы, вектор магнитной индукции входит в ладонь, то отогнутый большой палец на 90 покажет направление силы, действующей на данный заряд.

Магнитное поле на http://mirrorref.ru


Похожие рефераты, которые будут Вам интерестны.

1. Реферат Электрическое поле и электрический ток. Магнитное поле

2. Реферат МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

3. Реферат Магнитное поле

4. Реферат Магнитное поле в вакууме

5. Реферат МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВЕЩЕСТВЕ

6. Реферат Магнитное поле в веществе

7. Реферат Постоянный электрический ток. Магнитное поле

8. Реферат Магнитное поле катушки с током

9. Реферат Изучить явление вращения плоскости поляризации света при его прохождении через вещество, на которое наложено магнитное поле

10. Реферат Магнитное поле. Магнитная индукция. Закон Био - Савара - Лапласа. Расчет магнитного поля прямолинейного проводника с током. Расчет магнитного поля кругового тока