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
проводника с током.
ток
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.
M ˜ JS
B=M/JS
M ˜JS
B=F/JS
4. Единица магнитной индукции.
2
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=B1+B2+B3+…Bn
5. Направление вектора
магнитной индукции.
۰ – J «к нам».
направлен
x – «от нас».
Вектор магнитной
индукции
по касательной к
линиям магнитной
индукции.
II.Закон Ампера.
Закон Ампера
определяет силу,
действующую на
проводник с
током в
магнитном поле.
F=BJl Sin
=
(BJ)
Использование силы Ампера.
Электроизмерительные
приборы.
-сила Ампера.
III.Сила Лоренца.
Сила Лоренца – сила, действующая
на движущуюся заряженную частицу в
магнитном поле.
R=mV/│q0│B
Радиус окружности движения
частицы в магнитном поле.
F=│q0│VB*Sin 
Сила Лоренца.
T=2Пm/│q0│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 →
B0, называется
магнитной
проницаемостью среды m
M=B/B0
 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. Диамагнетики – m<1; mвис =0,998 (висмут,
свинец, цинк, азот и др.);
2. Парамагнетики – m >1; mАС = 1,00023
(алюминий, кислород, натрий, магний и др.)
3
3. Ферромагнетики – m>>1; mстали = 8*10
Свойства ферромагнетиков:
а). Обладают остаточным магнетизмом;
б).m зависит от индукции внешнего магнитного
поля;
в).Температура, при которой исчезают магнитные
свойства ферромагнетика,
называются точкой
0
Кюри (tстали = 700-800 C ).
.
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
свойства
поля
источник
поля
индикатор
поля
Виды поля
электрическое
Электрич. заряд.
+
q
Электрический
заряд
→
→
q0 + E
F
магнитное
Движущийся
заряд – ток
e V
вихревое электр.
Изменяющ. магнит. поле
Движущ.заряд-ток
Электрический заряд
→
E
+q
Линии
поля
потенц.
или
не потенц.
поле
незамкнутые
Потенциальное
замкнутые
не потенциальное
(вихревое)
замкнутые
не потенциальное
(вихревое)
 Переменное
электрическое поле
возбуждает
переменное
магнитное поле, а
переменное
магнитное –
переменное
электрическое и.т.д.
→
→
B
B/t >0
 Электромагнитное
поле – один из видов
материи,
характеризуемый
наличием полей,
связанных
непрерывным
взаимодействием
превращений.
→
→
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.
= (BV).
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=Eis, 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 Eis =1B.
X. Энергия магнитного поля.
2
Wм = LI/2
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.