Электромагнетизм

Содержание

Слайд 2

Магнитное поле соленоида Соленоид – проводник, намотанный по винтовой линии на поверхность цилиндрического каркаса.

Магнитное поле соленоида

Соленоид – проводник, намотанный по винтовой линии на поверхность

цилиндрического каркаса.
Слайд 3

Магнитное поле соленоида Пусть длинный соленоид с током I имеет n

Магнитное поле соленоида

Пусть длинный соленоид с током I имеет n витков

на единицу длины.

Каждый виток соленоида можно заменить замкнутым витком.

Из опыта: Поле бесконечно длинного соленоида сосредоточено внутри его, поле снаружи отсутствует.

Рассчитаем поле внутри соленоида. Выберем прямоугольный контур и вычислим циркуляцию магнитного поля по этому контуру.

Слайд 4

Магнитное поле соленоида А С В Д Циркуляцию вектора по замкнутому

Магнитное поле соленоида

А

С

В

Д

Циркуляцию вектора по замкнутому контуру АВСДА, который охватывает

N витков, вычислим по формуле:

Интеграл по АВСДА представим в виде четырех интегралов: по АВ, ВС, СД и ДА.

Слайд 5

Магнитное поле соленоида В итоге получаем:

Магнитное поле соленоида

В итоге получаем:

Слайд 6

Таким образом, поле внутри соленоида однородно (краевыми эффектами пренебрегаем). Произведение nI число ампервитков соленоида.

Таким образом, поле внутри соленоида однородно (краевыми эффектами пренебрегаем). Произведение nI

число ампервитков соленоида.
Слайд 7

Электрические токи создают вокруг себя магнитное поле. Но: каждый носитель тока

Электрические токи создают вокруг себя магнитное поле. Но: каждый носитель тока

испытывает действие магнитной силы. Действие этой силы передается проводнику, по которому заряды движутся. Итог: магнитное поле действует с определенной силой на сам проводник с током. Определим эту силу.

ЗАКОН АМПЕРА

Слайд 8

Поместим провод с током в магнитное поле. Магнитная сила действует на

Поместим провод с током в магнитное поле. Магнитная сила действует на

каждый из носителей тока.

ЗАКОН АМПЕРА

Слайд 9

Получили различные формы записи закона Ампера. Силы, действующие на токи в

Получили различные формы записи закона Ампера. Силы, действующие на токи в

магнитном поле - силы Ампера.

ЗАКОН АМПЕРА

Слайд 10

Направление силы Ампера. Модуль силы Ампера: ЗАКОН АМПЕРА

Направление силы Ампера.

Модуль силы Ампера:

ЗАКОН АМПЕРА

Слайд 11

Сила взаимодействия двух параллельных токов Каждый из проводников создает магнитное поле,

Сила взаимодействия двух параллельных токов

Каждый из проводников создает магнитное поле,

которое действует в соответствии с законом Ампера на другой проводник с током.

Пусть токи в проводниках текут в одном направлении, «к нам».

ЗАКОН АМПЕРА

Слайд 12

Сила взаимодействия двух параллельных токов ЗАКОН АМПЕРА

Сила взаимодействия двух параллельных токов

ЗАКОН АМПЕРА

Слайд 13

Сила взаимодействия двух параллельных токов Выражение для модуля силы Ампера: ЗАКОН АМПЕРА

Сила взаимодействия двух параллельных токов

Выражение для модуля силы Ампера:

ЗАКОН АМПЕРА


Слайд 14

ЗАКОН АМПЕРА Сила взаимодействия двух параллельных токов

ЗАКОН АМПЕРА

Сила взаимодействия двух параллельных токов

Слайд 15

Сила взаимодействия двух параллельных токов ЗАКОН АМПЕРА Следовательно, два проводника притягивают друг друга с силой

Сила взаимодействия двух параллельных токов

ЗАКОН АМПЕРА

Следовательно, два проводника притягивают

друг друга с силой
Слайд 16

Прямоугольный контур (рамка) с током находится в однородном магнитном поле. а

Прямоугольный контур (рамка) с током находится в однородном магнитном поле.

а

и b – стороны рамки. Рамка имеет возможность вращаться вокруг оси, проходящей через середины ее сторон длиной а.

Поместим рамку перпендикулярно линиям магнитного поля.

В рамке протекает ток.

Рассмотрим действие силы Ампера на каждую из сторон рамки.

КОНТУР С ТОКОМ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ

Слайд 17

Стороны a. Силы Ампера направлены вдоль оси контура, в противоположные стороны.

Стороны a. Силы Ампера направлены вдоль оси контура, в противоположные стороны.


Действие сил сводится только к деформации контура (сжатию или растяжению).

Численное значение сил Ампера:

КОНТУР С ТОКОМ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ

Слайд 18

КОНТУР С ТОКОМ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ

КОНТУР С ТОКОМ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ

Слайд 19

Итог: Вращающий момент в векторной форме: КОНТУР С ТОКОМ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ

Итог:

Вращающий момент в векторной форме:

КОНТУР С ТОКОМ В МАГНИТНОМ

ПОЛЕ
Слайд 20

КОНТУР С ТОКОМ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ Вращающий момент, действующий в однородном

КОНТУР С ТОКОМ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ

Вращающий момент, действующий в однородном

магнитном поле на контур с током, стремится сориентировать его перпендикулярно к силовым линиям магнитного поля.
Слайд 21

КОНТУР С ТОКОМ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ Эта формула применима к плоскому

КОНТУР С ТОКОМ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ

Эта формула применима к плоскому

витку произвольной формы.

Кроме того, она может использоваться для расчета вращающего момента контура в неоднородном магнитном поле.

Слайд 22

Изучить самостоятельно! ЭФФЕКТ ХОЛЛА

Изучить самостоятельно!

ЭФФЕКТ ХОЛЛА

Слайд 23

Если металлическую пластинку, вдоль которой течет постоянный электрический ток, поместить в

Если металлическую пластинку, вдоль которой течет постоянный электрический ток, поместить в

перпендикулярное к ней магнитное поле, то между гранями, параллельными направлениям тока и поля, возникает разность потенциалов. Это эффект Холла.

В металле носителями тока являются свободные электроны.

Электроны испытывают действие силы Лоренца.

ЭФФЕКТ ХОЛЛА

Слайд 24

В результате действия силы Лоренца у электронов появится составляющая скорости, направленная

В результате действия силы Лоренца у электронов появится составляющая скорости, направленная

вверх.

У верхней грани пластины образуется избыток отрицательных, у нижней – избыток положительных зарядов.

В результате возникает поперечное электрическое поле.

ЭФФЕКТ ХОЛЛА

Слайд 25

ЭФФЕКТ ХОЛЛА

ЭФФЕКТ ХОЛЛА

Слайд 26

Выразим скорость частиц через силу тока в пластинке Окончательно: выражение для

Выразим скорость частиц через силу тока в пластинке

Окончательно:

выражение для поперечной холловской

разности потенциалов.

ЭФФЕКТ ХОЛЛА