Разделы презентаций


Магнитное поле

Содержание

Магнитные явления Магнитные явления были известны еще в древнем мире. Компас появился в Европе в XII веке новой эры. Однако только в XIX веке была обнаружена связь между электричеством и магнетизмом и возникло

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Лекция 8 Магнитное поле
Вектор магнитной индукции В.
Сила Лоренца.
Закон

Био - Савара -Лапласа
Циркуляция и поток вектора В.
Применение теоремы о

циркуляции вектора В.
Поле прямого тока.
Поле соленоида
Лекция 8 Магнитное полеВектор магнитной индукции  В. Сила Лоренца. Закон Био - Савара -ЛапласаЦиркуляция и поток

Слайд 2Магнитные явления
Магнитные явления были известны еще в древнем мире. Компас

появился в Европе в XII веке новой эры. Однако только в

XIX веке была обнаружена связь между электричеством и магнетизмом и возникло представление о магнитном поле.
Первыми опыты, показавшие связь между электрическими и магнитными явлениями были проведены датским физиком Х. Эрстедом (1820 г.).

Эти опыты показали, что на магнитную стрелку, вблизи проводника с током, действуют силы стремящиеся повернуть стрелку.

Магнитные явления 	Магнитные явления были известны еще в древнем мире. Компас появился в Европе в XII веке новой

Слайд 3Магнитное поле в вакууме
По современным представлениям, проводники с

током оказывают силовое действие друг на друга через окружающие их

магнитные поля. Это поле характеризуется вектором магнитной индукцией В. Магнитное поле действует на движущейся электрический заряд с силой


Полная электромагнитная сила, действующая на заряд q:


называется силой Лоренца. Она состоит из электрической и магнитной составляющих.

Магнитное поле в вакууме 	 По современным представлениям, проводники с током оказывают силовое действие друг на друга

Слайд 4 Сила Ампера.
Каждый носитель тока испытывает действие магнитной силы. Соответственно

магнитное поле действует с определенной силой на сам проводник с

током.


Так как



Если ток течет по тонкому проводнику I, то



Закон Ампера

Сила Лоренца

Сила Ампера. 	Каждый носитель тока испытывает действие магнитной силы. Соответственно магнитное поле действует с определенной силой

Слайд 5Сила Ампера
Эта сила называется силой Ампера. Она достигает максимального по

модулю значения Fmax, когда проводник с током ориентирован перпендикулярно линиям

магнитной индукции. Модуль вектора В определяется следующим образом:
Модуль вектора магнитной индукции равен отношению максимального значения силы Ампера, действующей на прямой проводник с током, к силе тока I в проводнике и его длине Δl:
Сила Ампера	Эта сила называется силой Ампера. Она достигает максимального по модулю значения Fmax, когда проводник с током

Слайд 6Магнитная индукция
В системе единиц СИ за единицу магнитной индукции принята

индукция такого магнитного поля, в котором на каждый метр длины

проводника при силе тока 1 А действует максимальная сила Ампера 1 Н. Эта единица называется тесла (Тл).
Тесла – очень крупная единица. Магнитное поле Земли приблизительно равно 0,5·10–4 Тл.
Большой лабораторный электромагнит может создать поле не более 5 Тл.
Магнитная индукцияВ системе единиц СИ за единицу магнитной индукции принята индукция такого магнитного поля, в котором на

Слайд 7Магнитное взаимодействие параллельных и антипараллельных токов

Магнитное взаимодействие параллельных и антипараллельных токов

Слайд 8Сила Лоренца
Если скорость заряженной частицы v лежит в плоскости, перпендикулярной

вектору магнитной индукции B, то частица будет двигаться по окружности

радиуса


Сила Лоренца в этом случае создает центростремительное ускорение. Период обращения частицы в однородном магнитном поле равен



Угловая скорость движения заряженной частицы называется циклотронной частотой.

Сила Лоренца	Если скорость заряженной частицы v лежит в плоскости, перпендикулярной вектору магнитной индукции B, то частица будет

Слайд 9Принцип действия циклотрона
Циклотронная частота не зависит от скорости частицы. Это

обстоятельство используется в циклотронах – ускорителях тяжелых частиц.
Если частица влетает

в магнитное поле не под прямым углом, то траектория движения будет представлять собой винтовую линию.
Принцип действия циклотрона	Циклотронная частота не зависит от скорости частицы. Это обстоятельство используется в циклотронах – ускорителях тяжелых

Слайд 10Закон Био-Савара-Лапласа
Магнитное поле возникает в пространстве, окружающем проводники с

током. Магнитное поле постоянных магнитов также создается электрическими микротоками, циркулирующими

внутри молекул.
Магнитное поле создаваемое линейным элементом тока имеет вид:



μ0 – магнитная постоянная.


Закон Био-Савара-Лапласа 	Магнитное поле возникает в пространстве, окружающем проводники с током. Магнитное поле постоянных магнитов также создается

Слайд 11Магнитное поле в вакууме
Как и любое другое векторное поле,

поле В может быть представлено наглядно с помощью лини вектора

В. Их проводят так, чтобы касательная к этим линиям в каждой точке совпадала с направлением вектора В, а густота линий была бы пропорциональна модулю вектора В в данном месте.

Поток вектора В сквозь любую замкнутую поверхность равен нулю:


Равенство потока вектора В нулю также является следствием того, что в природе не существует магнитных зарядов на которых начинались бы или заканчивались линии магнитной индукции В.

Магнитное поле в вакууме 	Как и любое другое векторное поле, поле В может быть представлено наглядно с

Слайд 12Магнитное поле в вакууме
При учете симметрии в конфигурации токов,

создающих поле расчеты магнитного поля токов В можно выполнять с

помощью теоремы о циркуляции вектора магнитной индукции.

В пространстве, где создано магнитное поле, выбираем некоторый условный замкнутый контур и указываем положительное направление обхода контура. На каждом отдельном малом участке dl этого контура можно определить проекцию вектора B на направление касательной к данному участку контура.
Циркуляцией вектора В называют сумму произведений B*dl, взятую по всему контуру L.

Магнитное поле в вакууме 	При учете симметрии в конфигурации токов, создающих поле расчеты магнитного поля токов В

Слайд 13Теорема о циркуляция вектора В
Циркуляция вектора В по произвольному

контуру равна произведению μ0 на алгебраическую сумму токов, охватываемых контуром:

Циркуляцией вектора В называют сумму скалярных произведений B*dl, взятую по всему контуру L.

Теорема о циркуляция вектора В Циркуляция вектора В по произвольному контуру равна произведению μ0 на алгебраическую сумму

Слайд 14Магнитное поле прямого тока.
Пусть постоянный ток I течет вдоль бесконечно

длинного прямого провода, имеющего круглое сечение радиуса а. Найдем индукцию

В поля снаружи и внутри провода.

Из симметрии задачи следует, что линии вектора В должны иметь вид окружностей с центром на оси провода. Причем модуль вектора В должен быть одинаков во всех точках на расстоянии r от оси провода. Поэтому по теореме о циркуляции вектора В для круглого контура , откуда следует, что вне провода магнитная индукция равна


(r>a).

Магнитное поле прямого тока.Пусть постоянный ток I течет вдоль бесконечно длинного прямого провода, имеющего круглое сечение радиуса

Слайд 15Поток и циркуляция магнитной индукции
Поток вектора В сквозь элементарную площадку

Поток

вектора В сквозь замкнутую поверхность


Теорема Гаусса для магнитного поля

Поток и циркуляция магнитной индукцииПоток вектора В сквозь элементарную площадкуПоток вектора В сквозь замкнутую поверхностьТеорема Гаусса для

Слайд 16Магнитное поле прямого тока.
Внутри провода из тех же соображений симметрии

следует, что линии вектора В являются тоже окружностями. Поэтому выбираем

контур виде окружности. По теореме о циркуляции для контура внутри провода


где Ir – ток, охватываемый контуром


Он пропорционален площади охватываемой контуром.

Отсюда находим, что внутри провода:




.

Магнитное поле прямого тока.Внутри провода из тех же соображений симметрии следует, что линии вектора В являются тоже

Слайд 17Магнитное поле соленоида
Пусть ток I течет по проводнику, намотанному на

поверхность цилиндра. Такой, обтекаемый током цилиндр называется соленоидом. На единицу

длины соленоида приходится n витков проводника. Если шаг винтовой линии достаточно мал, то каждый виток соленоида можно приближенно заменить замкнутым витком.
Магнитное поле соленоидаПусть ток I течет по проводнику, намотанному на поверхность цилиндра. Такой, обтекаемый током цилиндр называется

Слайд 18Магнитное поле соленоида
Опыт показывает, что в центральной части катушки магнитное

поле практически однородно и значительно сильнее, чем вне катушки. В

предельном случае бесконечно длинного соленоида однородное магнитное поле целиком сосредоточено внутри соленоида.

Из соображений симметрии ясно, что линии вектора В внутри соленоида направлены вдоль его оси, причем вектор В составляет с направлением тока правовинтовую систему.

Выбираем контур в виде прямоугольника, две стороны которого параллельны линиям поля, причем одна из них находится вне соленоида. Вторые две стороны оказываются перпендикулярны линиям магнитной индукции и циркуляция по ним равна 0

Магнитное поле соленоидаОпыт показывает, что в центральной части катушки магнитное поле практически однородно и значительно сильнее, чем

Слайд 19Магнитное поле соленоида
Циркуляция по трем из четырех сторон прямоугольника равна

нулю. По стороне вне соленоида нет поля. По сторонам перпендикулярным

полю, проекция линий поля на них равна нулю. Тогда согласно теореме о циркуляции получаем

где l - длина стороны параллельной линиям магнитной индукции. Окончательно получаем, поле внутри длинного соленоида имеет вид:



Т.е. поле внутри длинного соленоида однородно (за исключением областей, прилегающих к торцам соленоида).
Произведение nI называют числом ампервитков.

Магнитное поле соленоида	Циркуляция по трем из четырех сторон прямоугольника равна нулю. По стороне вне соленоида нет поля.

Слайд 20Магнитное поле тороида
.
Тороид представляет собой провод, навитый на каркас,

имеющий форму тора. Предполагается, что катушка по которой течет ток

I плотно намотана на немагнитный тороидальный сердечник.

Из соображений симметрии можно понять, что линии вектора В должны быть окружностями, центры которых расположены на оси тороида. Они направлены так, что глядя вдоль них, мы увидели бы ток в витках, циркулирующим по часовой стрелке. Поэтому в качестве контура следует взять одну из таких окружностей.

Магнитное поле тороида. 	Тороид представляет собой провод, навитый на каркас, имеющий форму тора. Предполагается, что катушка по

Слайд 21Магнитное поле тороида
Если контур расположен внутри тороида, то он охватывает

N витков с током (N – число витков в тороидальной

катушке). Тогда количество токов охватываемых контуром радиуса r равно NI. Следовательно, по теореме о циркуляции получаем , откуда следует, что внутри тороида


Если выбранный нами круглый контур проходит вне тороида, то токов он не охватывает, поэтому для такого контура . Это значит, что вне тороида магнитное поле отсутствует.

Магнитное поле тороидаЕсли контур расположен внутри тороида, то он охватывает N витков с током (N – число

Слайд 22Магнитное поле кругового тока
Результаты, полученные в рассмотренных примерах, можно было

бы найти и непосредственно с помощью закона Био-Савара. Однако теорема

о циркуляции позволяет получить эти результаты значительно проще и быстрее.
Однако число задач, легко решаемых с помощью теоремы о циркуляции вектора В, небольшое. Примером может служить задача о нахождении магнитного поля на оси кругового тока.

Прямой расчет дает следующее значение для магнитной индукции на оси кругового тока:


Магнитное поле кругового тока	Результаты, полученные в рассмотренных примерах, можно было бы найти и непосредственно с помощью закона

Слайд 23Магнитное поле кругового тока
В центре витка с током (z=0) и

на расстоянии z>>R модуль вектора В равен

Магнитное поле кругового токаВ центре витка с током (z=0) и на расстоянии z>>R модуль вектора В равен

Слайд 24Магнитное поле в вакууме
Поведение элементарного контура с током удобно

описывать с помощью магнитного момента pm. По определению

Подробный расчет

по формуле


с учетом малости контура приводи к следующему выражению для силы, действующей на элементарный контур с током в неоднородном магнитном поле:



– производная вектора В по направлению нормали n или по направлению вектора pm.

Магнитное поле в вакууме Поведение элементарного контура с током удобно описывать с помощью магнитного момента pm. По

Слайд 25Закон полного тока
Циркуляция вектора В магнитного поля вдоль замкнутого контура

всегда равна произведению магнитной постоянной на алгебраическую сумму токов, охватываемую

этим проводником
Закон полного токаЦиркуляция вектора В магнитного поля вдоль замкнутого контура всегда равна произведению магнитной постоянной на алгебраическую

Слайд 26Контрольные вопросы
Два круговых витка радиусами 2 см расположены в двух

взаимно перпендикулярных плоскостях, так что центры их совпадают. Токи, текущие

по виткам одинаковы и равны 5 А. Найти индукцию магнитного поля в центре этих витков.
Электрон в однородном магнитном поле с индукцией 0,01 Тл движется по окружности радиусом 0,2 м. Определить момент импульса электрона относительно центра окружности.
Вычислить поток вектора магнитной индукции через сечение длинного соленоида радиусом 0,05 м и числом витков на единице длины 1000, по которому течет ток 1А.

Контрольные вопросыДва круговых витка радиусами 2 см расположены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, так что центры их

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