Магнитное поле. Электромагнитная индукция

1. Магнитное поле. Электромагнитная индукция.

2. Цель уроков:

Рассмотреть общие свойства
магнитного поля и его
характеристики. Раскрыть явление
электромагнитной индукции.

3. 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.

4.

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.

5.

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.

6. I.Магнитное поле.

Магнитное поле – это особая форма
материи, которая существует реально,
независимо от нас, от наших знаний о
нем.

7. 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.

8. 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

9.

в). Правило соленоида.
Магнитное поле графически изображается в виде
линии магнитной индукции.

10. 3. Модуль вектора магнитной индукции.

Вектор магнитной индукции – это силовая
характеристика магнитного поля.
M ˜ JS
M ˜JS
B=M/JS
B=F/JS

11. 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

12. 5. Направление вектора магнитной индукции.

۰ – J «к нам».
направлен
x – «от нас».
Вектор магнитной
индукции
по касательной к
линиям магнитной
индукции.

13. II.Закон Ампера.

Закон Ампера
определяет силу,
действующую на
проводник с
током в
магнитном поле.
Использование силы Ампера.
Электроизмерительные
приборы.
F=BJl Sin -сила Ампера.
= (BJ)

14. III.Сила Лоренца.

Сила Лоренца – сила, действующая
на движущуюся заряженную частицу в
магнитном поле.

15.

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.

16. 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

17.

2. Гипотеза
Ампера.
Электрон создает
магнитное поле за
счет орбитального
движения вокруг
атомного ядра, а
также в следствие
собственного
«вращения».

18. 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 ).
.

19. 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.

20. 5.Магнитная запись и воспроизведение звука.

21. 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.

22.

23. 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
незамкнутые
потенц.
или
не потенц.
поле
Потенциальное
замкнутые
не потенциальное
(вихревое)
замкнутые
не потенциальное
(вихревое)

24.

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

25. 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.

26.

3. ЭДС индукции и направление
индукционного тока в замкнутом
круговом проводнике (в катушке).
→
В/ t < 0
→
B/ t > 0

27.

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.

28.

4. ЭДС индукции и направление индукционного тока
в прямолинейном проводнике, движущимся в
магнитном поле.
= (BV).
ЭДС индукции в движущихся проводниках.

29.

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.

30. 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.

31.

Явление возникновения ЭДС в электрической
цепи в результате изменения силы тока в этой
цепи называется самоиндукцией.

32. 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.

33.

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.

34. 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.