Магнитное поле соленоида

Август 13, 2022

Главная
Физика
Магнитное поле соленоида

Содержание

2. Соленоид можно представить в виде системы одинаковых круговых токов с общей прямой осью. Бесконечно длинный соленоид
3. Из параллельности вектора оси соленоида вытекает, что поле как внутри, так и вне соленоида должно быть
4. Второй и четвёртый интегралы равны нулю, т.к. вектор перпендикулярен направлению обхода, т.е .
5. Возьмём участок 3–4 – на большом расстоянии от соленоида, где поле стремится к нулю; и пренебрежём
6. магнитная индукция внутри соленоида Вне соленоида: и , т.е. . Бесконечно длинный соленоид аналогичен плоскому конденсатору
7. Если же катушка короткая, что обычно и бывает на практике, то магнитная индукция в любой точке
8. В произвольной точке конечного соленоида (рис. 2.14) магнитную индукцию можно найти по формуле Рис. 2.14
9. На рис. 2.15 изображены силовые линии магнитного поля : а) металлического стержня; б) соленоида; в) железные
10. Движение проводника в магнитном поле
11. Работа силы Ампера:
12. За счет чего выполняется работа?!
13. Работа силы Ампера:
14. Работа силы Ампера определяется двумя факторами: 1-наличием тока в проводнике, 2-изменением магнитного потока
15. 2.9. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле Рассмотрим контур с током, образованный неподвижными
16. Рис. 2.17 На элемент тока I (подвижный провод) длиной l действует сила Ампера, направленная вправо: Пусть
17. Итак, (2.9.1) Работа, совершаемая проводником с током при перемещении, численно равна произведению тока на магнитный поток,
18. Выведем выражение для работы по перемещению замкнутого контура с током в магнитном поле. Рассмотрим прямоугольный контур
19. Переместим этот контур параллельно самому себе в новое положение 1'-2'-3'-4'-1'. Магнитное поле в общем случае может
20. Полная работа по перемещению контура в магнитном поле равна алгебраической сумме работ, совершаемых при перемещении каждой
21. Провод 1–2 перерезает поток ( ), но движется против сил действия магнитного поля. Тогда общая работа
22. Работа, совершаемая при перемещении замкнутого контура с током в магнитном поле, равна произведению величины тока на
23. Соотношение (2.9.5), выведенное нами для простейшего случая, остаётся справедливым для контура любой формы в произвольном магнитном
24. 2.10. Эффект Холла Одним из проявлений магнитной составляющей силы Лоренца в веществе служит эффект, обнаруженный в
25. Эффект Холла Обусловлен действием Лоренцевой силы на свободные заряды в проводнике. Представим себе проводник в виде
26. Это позволяет экспериментально определить знак носителя заряда в проводнике. При равной концентрации носителей заряда обоих знаков
27. Перераспределение зарядов прекратится, когда сила qEx уравновесит лоренцеву силу, т.е. или Плотность тока , отсюда .
28. холловская разность потенциалов Где – коэффициент Холла.
29. Исследования ЭДС Холла привели к удивительным выводам: Металлы могут обладать проводимостью р –типа (Zn, Cd –
30. Из формулы 10.6.3 можно вывести число носителей заряда. (10.6.4) Итак, измерение Холловской разности потенциалов позволяет определить:
34. Скачать презентацию

Слайд 2

Соленоид можно представить в виде системы одинаковых круговых токов с

общей прямой осью.
Бесконечно длинный соленоид симметричен любой, перпендикулярной к его оси плоскости.
Взятые попарно (рис. 2.12), симметричные относительно такой плоскости витки создают поле, в котором вектор перпендикулярен плоскости витка, т.е. линии магнитной индукции имеют направление параллельное оси соленоида внутри и вне его.
Рис. 2.12

Слайд 3

Из параллельности вектора оси соленоида вытекает, что поле как внутри, так

и вне соленоида должно быть однородным.
Возьмём воображаемый прямоугольный контур 1–2–3–4–1 и разместим его в соленоиде, как показано на рис. 2.13.
Рис. 2.13

Слайд 4

Второй и четвёртый интегралы равны нулю, т.к. вектор перпендикулярен направлению обхода,

т.е .

Слайд 5

Возьмём участок 3–4 – на большом расстоянии от соленоида, где поле

стремится к нулю; и пренебрежём третьим интегралом, тогда
где – магнитная индукция на участке 1–2 – внутри соленоида, – магнитная проницаемость вещества.
Если отрезок 1–2 внутри соленоида, контур охватывает ток:
где n – число витков на единицу длины, I – ток в соленоиде (в проводнике).

Слайд 6

магнитная индукция внутри соленоида
Вне соленоида:
и , т.е. .
Бесконечно длинный

соленоид аналогичен плоскому конденсатору – и тут, и там поле однородно и сосредоточено внутри.
Произведение nI – называется число ампер витков на метр.
У конца полубесконечного соленоида, на его оси магнитная индукция равна:
(2.7.2)

Слайд 7

Если же катушка короткая, что обычно и бывает на практике,

то магнитная индукция в любой точке А, лежащей на оси соленоида, направлена вдоль оси (по прав. буравчика) и численно равна алгебраической сумме индукций магнитных полей создаваемых в точке А всеми витками. В этом случае имеем:
В точке, лежащей на середине оси конечного соленоида магнитное поле будет максимальным:
(2.7.3)
где L – длина соленоида, R – диаметр витков.

Слайд 8

В произвольной точке конечного соленоида (рис. 2.14) магнитную индукцию можно найти

по формуле
Рис. 2.14

Слайд 9

На рис. 2.15 изображены силовые линии магнитного поля : а)

металлического стержня; б) соленоида; в) железные опилки, рассыпанные рассыпанные на листе бумаги, помещенной над магнитом, стремятся вытянуться вдоль силовых линий; г) магнитные полюсы соленоида.
Рис. 2.15

Слайд 10

Движение проводника в магнитном поле

Слайд 11

Работа силы Ампера:

Слайд 12

За счет чего выполняется работа?!

Слайд 13

Работа силы Ампера:

Слайд 14

Работа силы Ампера определяется двумя факторами:
1-наличием тока в проводнике, 2-изменением

магнитного потока

Слайд 15

2.9. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле
Рассмотрим

контур с током, образованный неподвижными проводами и скользящей по ним подвижной перемычкой длиной l
Этот контур находится во внешнем однородном магнитном поле , перпендикулярном к плоскости контура. При показанном на рисунке направлении тока I, вектор сонаправлен с .

Слайд 16

Рис. 2.17
На элемент тока I (подвижный провод) длиной l действует

сила Ампера, направленная вправо:
Пусть проводник l переместится параллельно самому себе на расстояние dx. При этом совершится работа:

Слайд 17

Итак,
(2.9.1)
Работа, совершаемая проводником с током при перемещении, численно равна

произведению тока на магнитный поток, пересечённый этим проводником.
Формула остаётся справедливой, если проводник любой формы движется под любым углом к линиям вектора магнитной индукции.

Слайд 18

Выведем выражение для работы по перемещению замкнутого контура с током в

магнитном поле.
Рассмотрим прямоугольный контур с током 1-2-3-4-1 (рис. 2.18). Магнитное поле направлено от нас перпендикулярно плоскости контура.
Магнитный поток , пронизывающий контур, направлен по нормали к контуру, поэтому .
рис. 2.18

Слайд 19

Переместим этот контур параллельно самому себе в новое положение 1'-2'-3'-4'-1'. Магнитное

поле в общем случае может быть неоднородным и новый контур будет пронизан магнитным потоком .
Площадка 4-3-2'-1'-4, расположенная между ста-рым и новым контуром, пронизывается потоком .

Слайд 20

Полная работа по перемещению контура в магнитном поле равна алгебраической сумме

работ, совершаемых при перемещении каждой из четырех сторон контура:
Где , равны нулю, т.к. эти стороны не пересекают магнитного потока, при своём перемещение (очерчивают нулевую площадку).

Слайд 21

Провод 1–2 перерезает поток ( ), но движется против сил действия

магнитного поля.
Тогда общая работа по перемещению контура:
или
Здесь – это изменение магнитного потока, сцепленного с контуром.

Слайд 22

Работа, совершаемая при перемещении замкнутого контура с током в магнитном поле,

равна произведению величины тока на изменение магнитного потока, сцепленного с этим контуром.
(2.9.5)
Выражения (2.9.1) и (2.9.5) внешне тождественны, но физический смысл величины dФ различен.

Слайд 23

Соотношение (2.9.5), выведенное нами для простейшего случая, остаётся справедливым для

контура любой формы в произвольном магнитном поле.
Более того, если контур неподвижен, а меняется , то при изменении магнитного потока в контуре на величину dФ, магнитное поле совершает ту же работу

Слайд 24

2.10. Эффект Холла
Одним из проявлений магнитной составляющей силы Лоренца в

веществе служит эффект, обнаруженный в 1879 г. американским физиком Э.Г. Холлом (1855–1938).
Эффект Холла состоит в возникновении на боковых гранях проводника с током, помещенного в поперечное магнитное поле, разности потенциалов, пропорциональной величине тока I и индукции магнитного поля В.

Слайд 25

Эффект Холла
Обусловлен действием Лоренцевой силы на свободные заряды в проводнике.
Представим

себе проводник в виде плоской ленты, расположенной в магнитном поле с индукцией направленной от нас (Рис. 10.9).
В случае а) верхняя часть проводника будет заряжаться отрицательно, в случае б) положительно.

Слайд 26

Это позволяет экспериментально определить знак носителя заряда в проводнике.
При равной концентрации

носителей заряда обоих знаков возникает холловская разность потенциалов, если различна подвижность, т.е. дрейфовая скорость носителей заряда.
Подсчитаем величину холловской разности потенциалов (Uх).
Обозначим: Ex – напряженность электрического поля, обусловленного ЭДС Холла, h – толщина ленты проводника.
(2.10.1)

Слайд 27

Перераспределение зарядов прекратится, когда сила qEx уравновесит лоренцеву силу, т.е. или

Плотность тока , отсюда .
Тогда .
Подставим Ex в (2.10.1) и найдем Ux:
(2.10.2)
Где – коэффициент Холла.

Слайд 28

холловская разность потенциалов
Где – коэффициент Холла.

Слайд 29

Исследования ЭДС Холла привели к удивительным выводам:
Металлы могут обладать

проводимостью р –типа (Zn, Cd – у них дырки более подвижные, чем электроны).
Это металлы с чуть перекрывающимися знаками, т.е. полуметаллы.

Слайд 30

Из формулы 10.6.3 можно вывести число носителей заряда.
(10.6.4)
Итак, измерение Холловской разности

потенциалов позволяет определить:
знак заряда;
количество носителей.

Слайд 31

Слайд 32

Магнитное поле соленоида

Содержание

Соленоид можно представить в виде системы одинаковых круговых токов с

Из параллельности вектора оси соленоида вытекает, что поле как внутри, так

Второй и четвёртый интегралы равны нулю, т.к. вектор перпендикулярен направлению обхода,

Возьмём участок 3–4 – на большом расстоянии от соленоида, где поле

магнитная индукция внутри соленоида Вне соленоида: и , т.е. .Бесконечно длинный

Если же катушка короткая, что обычно и бывает на практике,

В произвольной точке конечного соленоида (рис. 2.14) магнитную индукцию можно найти

На рис. 2.15 изображены силовые линии магнитного поля : а)

Движение проводника в магнитном поле

Работа силы Ампера:

За счет чего выполняется работа?!

Работа силы Ампера:

Работа силы Ампера определяется двумя факторами: 1-наличием тока в проводнике, 2-изменением

2.9. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле Рассмотрим

Рис. 2.17На элемент тока I (подвижный провод) длиной l действует

Итак, (2.9.1)Работа, совершаемая проводником с током при перемещении, численно равна

Выведем выражение для работы по перемещению замкнутого контура с током в

Переместим этот контур параллельно самому себе в новое положение 1'-2'-3'-4'-1'. Магнитное

Полная работа по перемещению контура в магнитном поле равна алгебраической сумме

Провод 1–2 перерезает поток ( ), но движется против сил действия

Работа, совершаемая при перемещении замкнутого контура с током в магнитном поле,

Соотношение (2.9.5), выведенное нами для простейшего случая, остаётся справедливым для

2.10. Эффект Холла Одним из проявлений магнитной составляющей силы Лоренца в

Эффект ХоллаОбусловлен действием Лоренцевой силы на свободные заряды в проводнике. Представим

Это позволяет экспериментально определить знак носителя заряда в проводнике.При равной концентрации

Перераспределение зарядов прекратится, когда сила qEx уравновесит лоренцеву силу, т.е. или

холловская разность потенциаловГде – коэффициент Холла.

Исследования ЭДС Холла привели к удивительным выводам: Металлы могут обладать

Из формулы 10.6.3 можно вывести число носителей заряда. (10.6.4)Итак, измерение Холловской разности

Похожие презентации

магнитная индукция внутри соленоида
Вне соленоида:
и , т.е. .
Бесконечно длинный

Работа силы Ампера определяется двумя факторами:
1-наличием тока в проводнике, 2-изменением

2.9. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле
Рассмотрим

Рис. 2.17
На элемент тока I (подвижный провод) длиной l действует

Итак,
(2.9.1)
Работа, совершаемая проводником с током при перемещении, численно равна

2.10. Эффект Холла
Одним из проявлений магнитной составляющей силы Лоренца в

Эффект Холла
Обусловлен действием Лоренцевой силы на свободные заряды в проводнике.
Представим

Это позволяет экспериментально определить знак носителя заряда в проводнике.
При равной концентрации

холловская разность потенциалов
Где – коэффициент Холла.

Исследования ЭДС Холла привели к удивительным выводам:
Металлы могут обладать

Из формулы 10.6.3 можно вывести число носителей заряда.
(10.6.4)
Итак, измерение Холловской разности