Разделы презентаций


Обобщение темы "Магнитное поле"

Содержание

1.1. Магнитные взаимодействия1.2. Закон Био-Савара-Лапласа1.3. Магнитное поле движущегося заряда1.4. Напряженность магнитного поля1.5. Магнитное поле прямого тока1.6. Магнитное поле кругового тока1.7. Теорема Гаусса для вектора магнитной индукцииТема 1. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Электромагнетизм

Электромагнетизм

Слайд 21.1. Магнитные взаимодействия
1.2. Закон Био-Савара-Лапласа
1.3. Магнитное поле движущегося заряда
1.4. Напряженность

магнитного поля
1.5. Магнитное поле прямого тока
1.6. Магнитное поле кругового тока
1.7.

Теорема Гаусса для вектора магнитной индукции


Тема 1. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

1.1. Магнитные взаимодействия1.2. Закон Био-Савара-Лапласа1.3. Магнитное поле движущегося заряда1.4. Напряженность магнитного поля1.5. Магнитное поле прямого тока1.6. Магнитное

Слайд 3В пространстве, окружающем намагниченные тела, возникает магнитное поле.
Помещенная в

это поле маленькая магнитная стрелка устанавливается в каждой его точке

вполне определенным образом, указывая тем самым направление поля.
Тот конец стрелки, который в магнитном поле Земли указывает на север, называется северным, а противоположный – южным.

1.1. Магнитные взаимодействия

В пространстве, окружающем намагниченные тела, возникает магнитное поле. Помещенная в это поле маленькая магнитная стрелка устанавливается в

Слайд 4При отклонении магнитной стрелки от направления магнитного поля, на стрелку

действует механический крутящий момент Мкр, пропорциональный синусу угла отклонения α

и стремящийся повернуть ее вдоль указанного направления.


При взаимодействии постоянных магнитов они испытывают результирующий момент сил, но не силу.
Подобно электрическому диполю, постоянный магнит в однородном поле стремится повернуться по полю, но не перемещаться в нем.

При отклонении магнитной стрелки от направления магнитного поля, на стрелку действует механический крутящий момент Мкр, пропорциональный синусу

Слайд 5Отличие постоянных магнитов от электрических диполей заключается в следующем:
Электрический

диполь всегда состоит из зарядов, равных по величине и противоположных

по знаку.
Постоянный же магнит, будучи разрезан пополам, превращается в два меньших магнита, каждый из которых имеет и северный и южный полюса.
Отличие постоянных магнитов от электрических диполей заключается в следующем: Электрический диполь всегда состоит из зарядов, равных по

Слайд 6Подводя итоги сведениям о магнетизме, накопленным к 1600 г., английский

ученый-физик Уильям Гильберт написал труд
«О магните, магнитных телах и

большом магните – Земле»


Подводя итоги сведениям о магнетизме, накопленным к 1600 г., английский ученый-физик Уильям Гильберт написал труд «О магните,

Слайд 8В своих трудах У. Гильберт высказал мнение, что, несмотря на

некоторое внешнее сходство, природа электрических и магнитных явлений различна. Все

же, к середине XVIII века, окрепло убеждение о наличии тесной связи между электрическими и магнитными явлениями.
В своих трудах У. Гильберт высказал мнение, что, несмотря на некоторое внешнее сходство, природа электрических и магнитных

Слайд 9 В 1820 г. Х. Эрстед открыл магнитное поле

электрического тока.
А. Ампер установил законы магнитного взаимодействия токов.


Ампер объяснил магнетизм веществ существованием молекулярных токов.
В 1820 г. Х. Эрстед открыл магнитное поле электрического тока.  А. Ампер установил законы

Слайд 10гальванический элемент

магнитная стрелка
Самый распространенный вид гальванических элементов - это батарейки

гальванический элементмагнитная стрелкаСамый распространенный вид гальванических элементов - это батарейки

Слайд 11 Открытие Эрстеда.

При помещении магнитной стрелки в непосредственной

близости от проводника с током он обнаружил, что при протекании по проводнику тока, стрелка отклоняется; после выключения тока стрелка возвращается в исходное положение (см. рис.).
Из описанного опыта
Эрстед делает вывод:
вокруг прямолинейного
проводника с током
есть магнитное поле.
Открытие Эрстеда.         При помещении магнитной стрелки

Слайд 12Общий вывод: вокруг всякого проводника с током есть магнитное поле.
Но

ведь ток – это направленное движение зарядов.
Опыты подтверждают: магнитное

поле появляется вокруг электронных пучков и вокруг перемещающихся в пространстве заряженных тел.
Вокруг всякого движущегося заряда помимо электрического поля существует еще и магнитное.
Общий вывод: вокруг всякого проводника с током есть магнитное поле.Но ведь ток – это направленное движение зарядов.

Слайд 13Появляется магнитное поле
qV=const

Появляется магнитное поле qV=const

Слайд 14
т о к
линия индукции магнитного поля
Правило буравчика

т о к линия индукции магнитного поля Правило буравчика

Слайд 15Правило буравчика
т о к направлен к нам
линия индукции



Правило буравчика т о к направлен к нам линия индукции

Слайд 16Правило буравчика

т о к направлен от нас
линия индукции



Правило буравчика т о к направлен от нас линия индукции

Слайд 17 Подобно электрическому полю, оно обладает энергией и, следовательно, массой. Магнитное

поле материально. Теперь можно дать следующее определение магнитного поля:
Магнитное

поле – это материя, связанная с движущимися зарядами и обнаруживающая себя по действию на магнитные стрелки и движущиеся заряды, помещенные в это поле.
Аналогия точечному заряду – замкнутый плоский контур с током (рамка с током), линейные размеры которого малы по сравнению с расстоянием до токов, образующих магнитное поле.

Подобно электрическому полю, оно обладает энергией и, следовательно, массой. Магнитное поле материально. Теперь можно дать следующее определение

Слайд 18Основное свойство магнитного поля – способность действовать на движущиеся электрические

заряды с определенной силой.
В магнитном

поле контур с током будет ориентироваться определенным образом.
Ориентацию контура в пространстве будем характеризо-
вать направлением нормали, которое определяется
правилом правого винта
или «правилом буравчика»:
За положительное направление
нормали принимается направление
поступательного движения винта,
головка которого вращается в
направлении тока, текущего в рамке

Основное свойство магнитного поля – способность действовать на движущиеся электрические заряды с определенной силой.

Слайд 19Контур ориентируется в данной точке поля только одним способом.


За направление магнитного поля в данной точке принимается положительное

направление нормали.
Контур ориентируется в данной точке поля только одним способом.  За направление магнитного поля в данной точке

Слайд 20Вращающий момент прямо пропорционален величине тока I, площади контура S

и синусу угла между направлением магнитного поля и нормали




здесь М – вращающий момент, или момент силы,
- магнитный момент контура (аналогично – электрический момент диполя).



Вращающий момент прямо пропорционален величине тока I, площади контура S и синусу угла между направлением магнитного поля

Слайд 21 Направление вектора магнитного момента совпадает с положительным направлением нормали:

Направление вектора магнитного момента совпадает с положительным направлением нормали:

Слайд 22


для данной точки магнитного поля будет одним и тем же

и может служить характеристикой магнитного поля, названной магнитной индукцией:




– вектор магнитной индукции, совпадающий с нормалью
По аналогии с электрическим полем

Отношение момента силы к магнитному моменту


для данной точки магнитного поля будет одним и тем же и может служить характеристикой магнитного поля, названной

Слайд 23Магнитная индукция характеризует силовое действие магнитного поля на ток (аналогично,
характеризует

силовое действие электрического поля на заряд).


– силовая характеристика магнитного поля, ее можно изобразить с помощью магнитных силовых линий.
Поскольку М – момент силы и Рm – магнитный момент являются характеристиками вращательного движения, то можно предположить, что магнитное поле – вихревое.







Магнитная индукция характеризует силовое действие магнитного поля на ток (аналогично,характеризует силовое действие электрического поля на заряд).

Слайд 24Условились, за направление принимать направление северного конца магнитной

стрелки.
Силовые линии выходят из северного полюса, а

входят, соответственно, в южный полюс магнита.
Для графического изображения полей удобно пользоваться силовыми линиями (линиями магнитной индукции).
Линиями магнитной индукции называются кривые, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора в этой точке.
Условились, за направление   принимать направление северного конца магнитной стрелки.  Силовые линии выходят из северного

Слайд 25Конфигурацию силовых линий легко установить с помощью мелких железных опилок

которые намагничиваются в исследуемом магнитном поле и ведут себя подобно

маленьким магнитным стрелкам (поворачиваются вдоль силовых линий).
Конфигурацию силовых линий легко установить с помощью мелких железных опилок которые намагничиваются в исследуемом магнитном поле и

Слайд 261.2. 3акон Био–Савара–Лапласа
В 1820 г. французские физики Жан Батист Био

и Феликс Савар, провели исследования магнитных полей токов различной формы.

А французский математик Пьер Лаплас обобщил эти исследования.
1.2. 3акон Био–Савара–ЛапласаВ 1820 г. французские физики Жан Батист Био и Феликс Савар, провели исследования магнитных полей

Слайд 27Появляется магнитное поле
qV=const

Появляется магнитное поле qV=const

Слайд 283акон Био–Савара–Лапласа
Элемент тока длины dl создает поле с магнитной индукцией:



или

в векторной форме:



3акон Био–Савара–Лапласа		Элемент тока длины dl создает поле с магнитной индукцией:или в векторной форме:

Слайд 29 Здесь: I – ток;

– вектор, совпадающий с элементарным участком тока

и направленный в ту сторону, куда течет ток;
– радиус-вектор, проведенный от элемента тока в точку, в которой мы определяем
;
r – модуль радиус-вектора;
k – коэффициент пропорциональности, зависящий от системы единиц.




Здесь:   I – ток;       – вектор, совпадающий с элементарным

Слайд 30Вектор магнитной индукции направлен перпендикулярно плоскости, проходящей

через и точку, в которой вычисляется поле.








Вектор магнитной индукции    направлен перпендикулярно плоскости, проходящей через    и точку, в

Слайд 31

Поле элемента проводника с током

Поле элемента проводника с током

Слайд 32Направление связано с направлением
«правилом

буравчика»: направление вращения головки винта дает направление , поступательное движение

винта соответствует направлению тока в элементе.
Направление    связано с направлением   «правилом буравчика»: направление вращения головки винта дает направление

Слайд 33Закон Био–Савара–Лапласа устанавливает величину и направление вектора в произвольной

точке магнитного поля, созданного проводником с током

I.
Модуль вектора определяется соотношением:


где α - угол между и ; k – коэффициент пропорциональности.







Закон Био–Савара–Лапласа устанавливает величину и направление вектора  в произвольной точке магнитного поля, созданного проводником

Слайд 34где – магнитная постоянная.


Закон Био–Савара–Лапласа для вакуума

можно записать так:

где 				   – магнитная постоянная.Закон Био–Савара–Лапласа для вакуума можно записать так:

Слайд 35



I

dB
r


0

IdB r 0

Слайд 36 Магнитное поле любого тока может быть вычислено

как векторная сумма (суперпозиция) полей, создаваемых отдельными элементарными участками тока:

Магнитное поле любого тока может быть вычислено как векторная сумма (суперпозиция) полей, создаваемых отдельными

Слайд 371.3. Магнитное поле движущегося заряда
Электрический ток – упорядоченное движение зарядов,

а магнитное поле порождается движущимися зарядами.
Под свободным движением заряда понимается

его движение с постоянной скоростью
1.3. Магнитное поле движущегося зарядаЭлектрический ток – упорядоченное движение зарядов, а магнитное поле порождается движущимися зарядами.Под свободным

Слайд 38




Индукция магнитного поля, создаваемого одним зарядом, движущимся со скоростью

Индукция магнитного поля, создаваемого одним зарядом, движущимся со скоростью   :

Слайд 39В скалярной форме индукция магнитного поля одного заряда в вакууме

определяется по формуле:

Эта формула справедлива при скоростях заряженных частиц

В скалярной форме индукция магнитного поля одного заряда в вакууме определяется по формуле:	Эта формула справедлива при скоростях

Слайд 40Магнитное поле – это одна из форм проявления электромагнитного поля,

особенностью которого является то, что это поле действует только на

движущиеся частицы и тела, обладающие электрическим зарядом, а также на намагниченные тела.

1.4. Напряженность магнитного поля

Магнитное поле – это одна из форм проявления электромагнитного поля, особенностью которого является то, что это поле

Слайд 41
Магнитное поле создается проводниками с током, движущимися электрическими заряженными частицами

и телами, а также переменными электрическими полями.
Силовой характеристикой магнитного поля

служит вектор магнитной индукции поля, созданного одним зарядом в вакууме:
Магнитное поле создается проводниками с током, движущимися электрическими заряженными частицами и телами, а также переменными электрическими полями.Силовой

Слайд 42Физический смысл магнитной индукции
?

Тл = Н.с / (Кл.м)

Физический смысл магнитной индукции ? Тл = Н.с / (Кл.м)

Слайд 43Напряженностью магнитного поля называют векторную величину , характеризующую магнитное поле

и определяемую следующим образом:





Напряженность магнитного поля заряда q, движущегося в

вакууме равна:




Закон Био–Савара–Лапласа для

Напряженностью магнитного поля называют векторную величину , характеризующую магнитное поле и определяемую следующим образом:	Напряженность магнитного поля заряда

Слайд 44Рассмотрим магнитное поле
прямого тока
1.5. Магнитное

поле прямого тока

Рассмотрим магнитное поле    прямого тока 		1.5. Магнитное поле прямого тока

Слайд 45Пусть точка, в которой определяется магнитное поле, находится на расстоянии

b от провода. Из рис. 1.6 видно, что:



Подставив найденные значения

r и dl в закон Био–Савара–Лапласа, получим:



Пусть точка, в которой определяется магнитное поле, находится на расстоянии b от провода. Из рис. 1.6 видно,

Слайд 46Для конечного проводника угол α изменяется от α1 до α2.

Тогда:





Для бесконечно длинного проводника α1 = 0,
а α2 = π,

тогда:


или








(1.5.1)

(1.5.2)

Для конечного проводника угол α изменяется от α1 до α2. Тогда:Для бесконечно длинного проводника α1 = 0,а

Слайд 47




Поле прямого тока

Поле прямого тока

Слайд 48Рассмотрим поле, создаваемое током I, текущим по тонкому проводу, имеющему

форму окружности радиуса R.
1.6. Магнитное поле кругового тока

Рассмотрим поле, создаваемое током I, текущим по тонкому проводу, имеющему форму окружности радиуса R.1.6. Магнитное поле кругового

Слайд 49

т.к. угол между и

α – прямой, то



тогда получим:







(1.6.1)

т.к. угол между     и    α – прямой, то

Слайд 50Подставив в (1.6.1) и, проинтегрировав по

всему контуру
получим выражение для нахождения магнитной индукции кругового тока:




При х

= 0, получим магнитную индукцию в центре кругового тока:




(1.6.2)



(1.6.3)

Подставив в (1.6.1) 			    и, проинтегрировав по всему контуруполучим выражение для нахождения магнитной индукции

Слайд 51

Поле кругового тока

Поле кругового тока

Слайд 52Заметим, что в числителе (1.6.2)
– магнитный момент

контура. Тогда, на большом расстоянии от контура, при

, магнитную индукцию можно рассчитать по формуле:




(1.6.4)

Заметим, что в числителе (1.6.2)  			 – магнитный момент контура. Тогда, на большом расстоянии от контура,

Слайд 53Силовые линии магнитного поля кругового тока хорошо видны в опыте

с железными опилками ( см. рис.).

Силовые линии магнитного поля кругового тока хорошо видны в опыте с железными опилками ( см. рис.).

Слайд 55

















однородное поле
Поле соленоида

однородное поле Поле соленоида

Слайд 56Поток вектора через замкнутую поверхность должен быть равен нулю.
Таким образом:





Это теорема Гаусса для ФВ (в интегральной форме): поток вектора

магнитной индукции через любую замкнутую поверхность равен нулю.


(1.7.1)


1.7. Теорема Гаусса для вектора
магнитной индукции

Поток вектора через замкнутую поверхность должен быть равен нулю.Таким образом: Это теорема Гаусса для ФВ (в интегральной

Слайд 57

α
Определение потока вектора магнитной индукции
dS

αОпределение потока вектора магнитной индукции dS

Слайд 58В природе нет магнитных зарядов – источников магнитного поля, на

которых начинались и заканчивались бы линии магнитной индукции.
Заменив поверхностный интеграл

в (1.7.1) объемным, получим:





где – оператор Лапласа.


(1.7.2)

В природе нет магнитных зарядов – источников магнитного поля, на которых начинались и заканчивались бы линии магнитной

Слайд 59Магнитное поле обладает тем свойством, что его дивергенция всюду равна

нулю:

или

Электростатического поля может быть выражено скалярным потенциалом φ,

а магнитное поле – вихревое, или соленоидальное



(1.7.3)

Магнитное поле обладает тем свойством, что его дивергенция всюду равна нулю:				  илиЭлектростатического поля может быть выражено

Слайд 60 Основные уравнения магнитостатики
Основные уравнения магнитостатики для магнитных

полей, созданных постоянными потоками зарядов, записанные в дифференциальной форме, имеют

вид
divB = 0, rotB = μ0j.
Первое из этих уравнений говорит, что дивергенция вектора В равна нулю.
Если сравнить его с аналогичным уравнением для электрического поля

то можно прийти к выводу, что магнитного аналога электрического заряда не существует. Нет зарядов, из которых выходят линии вектора магнитной индукции В.

Основные уравнения магнитостатики  Основные уравнения магнитостатики для магнитных полей, созданных постоянными потоками зарядов, записанные в

Слайд 61 Магнитные линии образуют петли вокруг токов.
Не имея

ни конца, ни начала, линии В возвращаются в исходную точку,

образуя замкнутые петли.
В любых, самых сложных случаях линии В не исходят из точек.
Утверждение, что divВ = 0 , справедливо всегда.

= μ0j.

Возникают магнитные поля в присутствии токов и являются вихревыми полями в области, где есть токи.
Векторная функция векторного аргумента – ротор, взятая от В, пропорциональна плотности тока

Магнитные линии образуют петли вокруг токов.  Не имея ни конца, ни начала, линии В возвращаются

Слайд 62Сравнив уравнения магнитостатики
rotВ = μ0j, divВ = 0
с

уравнениями электростатики
rotЕ = 0, divЕ =

можно

заключить, что электрическое поле всегда потенциально, а его источниками являются электрические заряды.


Сравнив уравнения магнитостатики rotВ = μ0j,  divВ = 0с уравнениями электростатикиrotЕ = 0,  divЕ =

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика