Магнитное поле (лекция 8)

Содержание

Слайд 2

Магнитное поле. Магнитная индукция. Принцип суперпозиции Индукция поля прямого бесконечного проводника


Магнитное поле. Магнитная индукция. Принцип суперпозиции
Индукция поля прямого бесконечного проводника с

током
Поле соленоида
Сила Лоренца
Сила Ампера
Магнитный поток
Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле
Явление электромагнитной индукции
ЭДС индукции в движущемся проводнике; в неподвижном проводнике
Токи Фуко
Самоиндукция. Индуктивность

План

Слайд 3

Магнитное поле. Индукция поля B – силовая характеристика поля – магнитная

Магнитное поле. Индукция поля B

– силовая характеристика поля – магнитная

индукция

Магнитное поле создаётся токами
Взаимодействие токов происходит посредством магнитного поля
На токи, помещённые в магнитное поле, действует сила:
Магнитное поле поворачивает магнитную стрелку (компаса):

F

F

– магнитный момент стрелки (или контура с током)

Слайд 4

Слайд 5

Магнитный момент или (если в контуре N витков): Размерность: Магнитный момент

Магнитный момент

или
(если в контуре N витков):

Размерность:

Магнитный момент стрелки компаса направлен

от южного конца к северному
Слайд 6

Слайд 7

Индукция магнитного поля B Величина магнитной индукции в данной точке поля

Индукция магнитного поля B

Величина магнитной индукции в данной точке поля численно

равна максимальному вращающему моменту силы, действующему на виток (или магнитную стрелку) с единичным магнитным моментом:

В – силовая векторная характеристика поля

Слайд 8

Магнитный момент в магнитном поле ориентируется по полю:

Магнитный момент в магнитном поле ориентируется по полю:

Слайд 9

Принцип суперпозиции: Индукция поля, созданного в данной точке несколькими токами, равна

Принцип суперпозиции:

Индукция поля, созданного в данной точке несколькими токами, равна векторной

сумме индукций полей, созданных в данной точке каждым током в отдельности
Слайд 10

Слайд 11

Поле длинного соленоида - магнитная проницаемость - плотность намотки соленоида (число

Поле длинного соленоида

- магнитная проницаемость

- плотность намотки соленоида (число витков

на единицу длины)

Её смысл:
μ показывает, во сколько раз индукция магнитного поля в веществе B больше, чем в вакууме B0

- магнитная постоянная

Слайд 12

Поле прямого бесконечного провода

Поле прямого бесконечного провода

Слайд 13

Линии магнитной индукции замкнуты – магнитное поле непотенциально Поле кругового тока

Линии магнитной индукции замкнуты – магнитное поле непотенциально

Поле кругового тока

Поле прямого

провода

Поле полосового магнита

Поле соленоида

Слайд 14

Действие магнитного поля для движущиеся заряды и токи Сила Лоренца Сила Лоренца не совершает работы

Действие магнитного поля для движущиеся заряды и токи

Сила Лоренца

Сила Лоренца

не совершает работы
Слайд 15

Слайд 16

Сила Лоренца Правило левой руки Если заряд отрицателен:

Сила Лоренца

Правило левой руки

Если заряд отрицателен:

Слайд 17

Движение заряженной частицы в магнитном поле под действием силы Лоренца

Движение заряженной частицы в магнитном поле
под действием силы Лоренца

Слайд 18

Слайд 19

1. Вращение по окружности: 2. Равномерное поступательное движение вдоль линий поля

1. Вращение по окружности:

2. Равномерное поступательное движение вдоль линий поля

Слайд 20

Слайд 21

Сила Ампера Правило левой руки: Сила Ампера, действующая на отрезок прямого провода в однородном поле:

Сила Ампера


Правило левой руки:

Сила Ампера, действующая на отрезок прямого провода

в однородном поле:


Слайд 22

Слайд 23

- сила, действующая на единицу длины второго провода Взаимодействие параллельных токов

- сила, действующая на единицу длины второго провода

Взаимодействие параллельных токов


Слайд 24

Слайд 25

В СИ единица силы тока - 1 ампер 1 А –

В СИ единица силы тока - 1 ампер

1 А – это

ток, который, протекая по двум параллельным проводникам, расположенным на расстоянии 1м друг от друга в вакууме, вызывает действие силы F=2.10-7 Н на каждый метр длины проводника

Расчёт магнитной постоянной μ0

Размерность:

Слайд 26

Магнитный поток Магнитный поток численно равен числу линий магнитной индукции, пронизывающих площадку Физический смысл: Размерность:

Магнитный поток

Магнитный поток численно равен числу линий
магнитной индукции, пронизывающих площадку

Физический

смысл:

Размерность:

Слайд 27

Слайд 28

Пример: Полное потокосцепление (суммарный поток через все N витков соленоида): Магнитный

Пример:

Полное потокосцепление
(суммарный поток через все N витков соленоида):

Магнитный поток через

сечение S длинного соленоида
Слайд 29

Магнитный поток через замкнутую поверхность всегда ранен нулю - магнитных зарядов

Магнитный поток через замкнутую поверхность всегда ранен нулю - магнитных зарядов

нет

Отделить один из магнитных полюсов от противоположного невозможно:

Слайд 30

Слайд 31

Если ток не меняется: Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле Работа силы Ампера:

Если ток не меняется:

Работа по перемещению проводника с током
в

магнитном поле

Работа силы Ампера:

Слайд 32

Явление электромагнитной индукции За счёт энергии источника совершается работа: Закон сохранения энергии:

Явление электромагнитной индукции

За счёт энергии источника совершается работа:

Закон сохранения энергии:

Слайд 33

Полная работа источника: Теплота Джоуля-Ленца: Работа силы Ампера:

Полная работа источника:

Теплота Джоуля-Ленца:

Работа силы Ампера:

Слайд 34

ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по величине и противоположна по

ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по величине и противоположна по

знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, натянутую на этот контур

ЭДС индукции

Закон Фарадея

Слайд 35

Собственное магнитное поле индукционного тока препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего индукционный

Собственное магнитное поле индукционного тока препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего индукционный

ток

Правило Ленца

Индукционный ток
тормозит изменение магнитного потока

Слайд 36

Закон Фарадея универсален: ЭДС индукции можно вычислять по формуле независимо от

Закон Фарадея универсален: ЭДС индукции можно вычислять по формуле независимо от

того, каким способом изменяется магнитный поток dФ:

Закон Фарадея

Можно деформировать контур (изменять площадь)

Перемещать контур (изменяется ориентация контура в пространстве)

Можно изменять индукцию поля

Слайд 37

можно объяснить действием силы Лоренца на электроны: ЭДС индукции в движущемся

можно объяснить действием силы Лоренца на электроны:

ЭДС индукции в движущемся

проводнике

Площадь, заметённая проводником:

По закону Фарадея:

Пересечённый магнитный поток:

ЭДС индукции:

Слайд 38

ЭДС индукции, возникающую в неподвижном проводнике при изменении индукции магнитного поля,

ЭДС индукции, возникающую в неподвижном проводнике при изменении индукции магнитного поля,

объяснить силой Лоренца нельзя

Максвелл предположил, что всякое переменное магнитное поле порождает в пространстве электрическое поле, которое и является причиной возникновения индукционного тока

Возникает поле

Поле – неэлектростатическое

Слайд 39

Слайд 40

Токи Фуко – это: электрические вихревые токи в сплошных проводящих телах,

Токи Фуко – это:

электрические вихревые токи в сплошных проводящих телах,


возникающие при изменении магнитного поля во времени или при движении тел в неоднородном магнитном поле

Чтобы снизить потери энергии из-за токов Фуко, сердечники трансформаторов делают из изолированных пластин:

Слайд 41

Использование токов Фуко: индукционная плита

Использование токов Фуко: индукционная плита

Слайд 42

Магнитоиндукционный тормоз Индукционная плавка черных металлов СВЧ-печь («микроволновка») Использование токов Фуко:

Магнитоиндукционный тормоз

Индукционная плавка черных металлов
СВЧ-печь («микроволновка»)

Использование токов Фуко:

Слайд 43

Индуктивность индуктивность контура (по определению)

Индуктивность



индуктивность контура
(по определению)

Слайд 44

Слайд 45

Индуктивность Индуктивность L контура численно равна магнитному потоку, пронизывающему контур, если

Индуктивность

Индуктивность L контура численно равна магнитному потоку, пронизывающему контур, если сила

тока в контуре равна 1 А

Индуктивность контура зависит от формы
контура, его размеров и магнитных свойств среды

Размерность:

(если один виток)

Слайд 46

Ψ=N .Φ - полное потокосцепление Индуктивность соленоида Для катушки с N витками:

Ψ=N .Φ - полное потокосцепление

Индуктивность соленоида

Для катушки с N витками:

Слайд 47

Слайд 48

Самоиндукция Самоиндукция – возникновение ЭДС индукции в контуре при изменении силы тока в этом контуре L=const

Самоиндукция

Самоиндукция – возникновение ЭДС индукции в контуре при изменении

силы тока в этом контуре

L=const

Слайд 49

Экстратоки замыкания-размыкания Индукционный ток может быть много больше тока, на который рассчитана нагрузка

Экстратоки замыкания-размыкания

Индукционный ток может быть много больше тока, на

который рассчитана нагрузка
Слайд 50

По второму правилу Кирхгофа: Энергия магнитного поля в неферромагнитной изотропной среде

По второму правилу Кирхгофа:

Энергия магнитного поля
в неферромагнитной изотропной среде

Если R=0,

то работа источника идёт только на создание магнитного поля в соленоиде:

R=0