Слайд 1Закон Джоуля –Ленца
Законы Кирхгофа
Слайд 2Закон Джоуля-Ленца
Однородный участок цепи
Слайд 4Замкнутая цепь.
К.п.д. источника тока:
Слайд 5Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме
Удельная тепловая мощность тока – количество
тепла, выделившееся в единичном объеме за единицу времени.
Слайд 6Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме
Слайд 7Законы Кирхгофа
Используются для расчета разветвленных цепей постоянного тока.
Неразветвленная электрическая цепь
– цепь, в которой все элементы цепи соединены последовательно.
Элемент электрической
цепи – любое устройство, включенное в электрическую цепь.
Слайд 8Узел электрической цепи – точка разветвленной цепи, в которой сходится
более двух проводников.
Ветвь разветвленной электрической цепи – участок цепи между
двумя узлами
Законы Кирхгофа
Слайд 9Первый закон Кирхгофа (следствие закона сохранения заряда): алгебраическая сумма сил
токов, сходящихся в узле, равна нулю.
Пример: I1 + I2 – I3 – I4 = 0.
Ток, подходящий к
узлу – положительный.
Ток, отходящий от узла – отрицательный.
Слайд 10Второй закон Кирхгофа
(обобщенный закон Ома): в любом замкнутом контуре,
произвольно выбранном в разветвленной электрической цепи, алгебраическая сумма произведений сил
токов Ii на сопротивление соответствующих участков Ri этого контура равна алгебраической сумме э.д.с. в контуре.
Слайд 11Второй закон Кирхгофа
Ток считается положительным, если его направление совпадает с
условно выбранным направлением обхода контура.
Э.д.с. считается положительной,
если направление обхода
происходит от – к + источника
тока, т.е. э.д.с. создает ток,
совпадающий с направлением обхода.
Слайд 12Порядок расчета разветвленной цепи:
1. Произвольно выбрать и обозначить на чертеже
направление тока во всех участках цепи.
2. Подсчитать число узлов в
цепи (m). Записать первый закон Кирхгофа для каждого из (m-1) узлов.
Слайд 133. Выделить произвольно замкнутые контуры в цепи, произвольно выбрать направления
обхода контуров.
4. Записать для контуров второй закон Кирхгофа. Если цепь
состоит из р-ветвей и m-узлов, то число независимых уравнений 2-го закона Кирхгофа равно ( p-m+1 ).
Слайд 15Магнитные явления были известны еще в древнем мире. Компас был
изобретен более 4500 лет тому назад.
Он появился в Европе приблизительно
в XII веке новой эры. Однако только в XIX веке была обнаружена связь между электричеством и магнетизмом и возникло представление о магнитном поле
.
Слайд 16Первыми экспериментами, показавшими, что между электрическими и магнитными явлениями имеется
глубокая связь, были опыты датского физика Х. Эрстеда (1820 г.). Эти
опыты показали, что на магнитную стрелку, расположенную вблизи проводника с током, действуют силы, которые стремятся повернуть стрелку
Слайд 17В 1820 году французский физик А. Ампер установил закон взаимодействия
токов.
Проводники с током оказывают силовое действие друг на друга
не непосредственно, а через окружающие их магнитные поля.
Все свойства магнитной силы можно описать, если ввести понятие магнитного поля.
Это поле характеризуется магнитной индукцией В.
Слайд 18Тогда полная электромагнитная сила, действующая на заряд q:
Эту силу называют
силой Лоренца. Она состоит из электрической и магнитной составляющих.
Магнитное
поле действует на движущейся электрический заряд с силой
Слайд 19Если заряженная частица движется в однородном магнитном поле под действием
силы Лоренца, а ее скорость v лежит в плоскости, перпендикулярной
вектору B то частица будет двигаться по окружности радиуса
Сила Лоренца в этом случае играет роль центростремительной силы.
Слайд 20Период обращения частицы в однородном магнитном поле равен
Это выражение
показывает, что для заряженных частиц заданной массы m период обращения
не зависит от скорости v и радиуса траектории R. Угловая скорость движения заряженной частицы по круговой траектории:
Называется циклотронной частотой.
Слайд 21Циклотронная частота не зависит от скорости частицы. Это обстоятельство используется
в циклотронах – ускорителях тяжелых частиц.
.
Слайд 22Если частица влетает в магнитное поле не под прямым углом,
то траектория движения будет представлять собой винтовую линию
Слайд 23 Источниками магнитного поля являются движущиеся электрические заряды (токи). Магнитное
поле возникает в пространстве, окружающем проводники с током, подобно тому,
как в пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает электрическое поле. Магнитное поле постоянных магнитов также создается электрическими микротоками, циркулирующими внутри молекул вещества (гипотеза Ампера).
.
Слайд 24В результате обобщения экспериментальных данных был получен элементарный закон, определяющий
поле В точечного заряда q, движущегося с постоянной нерелятивистской скоростью
v. Этот закон записывается в виде:
μ0 – магнитная постоянная
Слайд 25 Магнитное поле постоянных токов различной конфигурации изучалось
экспериментально французскими учеными Ж. Био и Ф. Саваром (1820 г.). Они
пришли к выводу, что индукция магнитного поля токов, текущих по проводнику, определяется совместным действием всех отдельных участков проводника. Магнитное поле подчиняется принципу суперпозиции: магнитное поле, создаваемое несколькими движущимися зарядами или токами, равно векторной сумме магнитных полей, создаваемых каждым зарядом или током в отдельности.
Слайд 26Закон Био-Савара-Лапласа
Элементарный заряд q равен ρdV, где dV
– элементарный объем, ρ – объемная плотность заряда, являющегося носителем
тока, учтем также, что ρv=j плотность тока. Тогда магнитное поле, создаваемое таким зарядом равно:
Слайд 27Магнитное поле создаваемое линейным элементом тока выглядит следующим образом:
Полное
поле В в соответствии с принципом суперпозиции находим интегрированием этих
выражений по всем элементам тока
Слайд 30 Как и любое другое векторное поле, поле В
может быть представлено наглядно с помощью силовых линий 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.
Слайд 31Магнитное поле обладает, как и электрическое поле, двумя важнейшими свойствами
– поток и циркуляция вектора В. 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.
Слайд 32 Расчеты магнитного поля токов можно выполнять с
помощью теоремы о циркуляции вектора магнитной индукции.
Выберем некоторый условный замкнутый
контур (не обязательно плоский) и укажем положительное направление обхода контура.
Слайд 33 Теорема о циркуляция вектора В: циркуляция вектора
В по произвольному контуру равна произведению μ0 на алгебраическую сумму
токов, охватываемых контуром:
Слайд 34Причем Ik – величины алгебраические. Ток считается положительным, если его
направление связано с направлением обхода по контуру правилом правого винта.
Ток противоположного направления считается отрицательным.
Слайд 35Контрольные вопросы
Закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной форме
Мощность тока
Законы Кирхгофа
Сила
Лоренца
Поток и циркуляция вектора магнитной индукции.