Катушка и магнитное поле: Магнитное поле катушки с током — урок. Физика, 8 класс. — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Магнитное поле катушки с током – энергия системы

3.9

Средняя оценка: 3.9

Всего получено оценок: 250.

3.9

Средняя оценка: 3.9

Всего получено оценок: 250.

Движущийся электрический заряд создает в окружающем пространстве магнитное поле. Поток электронов, проходящих по проводнику создают магнитное поле вокруг проводника. Если металлический провод намотать кольцами на какой-нибудь стержень, то получится катушка. Оказывается магнитное поле, создаваемое такой катушкой, обладает интересными и, самое главное, полезными свойствами.

Почему возникает магнитное поле

Магнитные свойства некоторых веществ, позволяющие притягивать металлические предметы, были известны с давних времен. Но к пониманию сути этого явления удалось приблизиться только в начале XIX века. По аналогии с электрическими зарядами, были попытки объяснить магнитные эффекты с помощью неких магнитных зарядов (диполей). В 1820 г. датский физик Ханс Эрстед обнаружил, что магнитная стрелка отклоняется при пропускании электрического тока через проводник, находящийся около нее.

Тогда же французский исследователь Андре Ампер установил, что два проводника, расположенные параллельно друг другу, вызывают взаимное притяжение при пропускании через них электрического тока в одном направлении и отталкивание, если токи направлены в разные стороны.

Рис. 1. Опыт Ампера с проводами с током. Стрелка компаса вблизи провода с током

На основании этих наблюдений Ампер пришел к выводу, что взаимодействие тока со стрелкой, притяжение (и отталкивание) проводов и постоянных магнитов между собой можно объяснить, если предположить, что магнитное поле создается движущимися электрическими зарядами. Дополнительно Ампер выдвинул смелую гипотезу, согласно которой внутри вещества существуют незатухающие молекулярные токи, которые и являются причиной возникновения постоянного магнитного поля. Тогда все магнитные явления можно объяснить взаимодействием движущихся электрических зарядов, и никаких особенных магнитных зарядов не существует.

Математическую модель (теорию), с помощью которой стало возможным рассчитывать величину магнитного поля и силу взаимодействия, разработал английский физик Джеймс Максвелл. Из уравнений Максвелла, объединивших электрические и магнитные явления, следовало, что:

Магнитное поле возникает только в результате движения электрических зарядов;

Постоянное магнитное поле существует у природных магнитных тел, но и в этом случае причиной возникновения поля является непрерывное движение молекулярных токов (вихрей) в массе вещества;
Магнитное поле можно создать еще с помощью переменного электрического поля, но это тема будет рассмотрена в следующих наших статьях.

Магнитное поле катушки с током

Металлический провод, намотанный кольцами на любой цилиндрический стержень (деревянный, пластмассовый и т.п.) — это и есть электромагнитная катушка. Провод должен быть изолированным, то есть покрыт каким-либо изолятором (лаком или пластиковой оплеткой) во избежание замыкания соседних витков. В результате протекания тока магнитные поля всех витков складываются и получается, что суммарное магнитное поле катушки с током идентично (полностью похоже) магнитному полю постоянного магнита.

Рис. 2. Магнитное поле катушки и постоянного магнита.

Внутри катушки магнитное поле будет однородное, как в постоянном магните. Снаружи магнитные линии поля катушки с током можно обнаружить с помощью мелких металлических опилок. Линии магнитного поля замкнуты. По аналогии с магнитной стрелкой компаса, катушка с током имеет два полюса — южный и северный. Силовые линии выходят из северного полюса и заканчиваются в южном.

Для катушек с током существуют дополнительные, отдельные названия, которые используют в зависимости от области применения:

Катушка индуктивности, или просто — индуктивность. Термин используется в радиотехнике;
Дроссель (drossel — регулятор, ограничитель). Используется в электротехнике;
Соленоид. Это составное слово происходит от двух греческих слов: solen — канал, труба и eidos — подобный). Так называют специальные катушки с сердечниками из специальных магнитных сплавов (ферромагнетиков), которые используют в качестве электромеханических механизмов. 2*S}\over l_к} $$
N — число витков катушки;
S — площадь поперечного сечения катушки;
l_к — длина катушки;
μ — магнитная проницаемость материала сердечника — справочная величина. Сердечник представляет собой металлический стержень, помещенный внутрь катушки. Он позволяет значительно увеличивать величину магнитного поля.
Что мы узнали?
Итак, мы узнали, что магнитное поле возникает только в результате движения электрических зарядов. Магнитное поле катушки с током похоже на магнитное поле постоянного магнита. Энергию магнитного поля катушки можно рассчитать, зная силу тока I и индуктивность L.
Тест по теме
Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.
- Kirill Pelipes
  10/10
- Даша Литош
  10/10
Оценка доклада
3.9
Средняя оценка: 3.9
Всего получено оценок: 250.
А какая ваша оценка?
Магнитное поле катушки с током.
Электромагниты и их применение
Урок 58. Физика 8 класс
На этом уроке мы рассмотрим магнитное поле, возникающее в катушке с током. Также мы познакомимся с таким прибором, как электромагнит и подумаем, в каких целях этот прибор можно применять.

Конспект урока «Магнитное поле катушки с током. Электромагниты и их применение»
Катушка представляет собой проволоку, намотанную на неметаллический каркас.

Как правило, катушка обладает большим числом витков, при этом витки расположены вплотную друг к другу. Таким образом, проходя через проволоку, ток будет идти по спирали. Если такую катушку подвесить на гибких проводах, то она будет вести себя, как магнитная стрелка. Значит, у катушки с током тоже есть магнитные полюса.
Как мы помним из предыдущего урока, магнитные линии направлены от южного полюса к северному. Тогда, получается, что катушка с током будет фактически являться магнитом. То есть, при прохождении тока через витки, внутри катушки образуется однородное магнитное поле.

Обратите внимание, насколько это явление похоже на возникновение магнитного поля вокруг проводника.
Мы видим полностью симметричную картину: в одном случае, вокруг прямого тока образуются круговые магнитные линии, а в другом — вокруг прямых магнитных линий идут витки электрического тока. Это ещё раз доказывает то, что электрические и магнитные явления неделимы.
Итак, катушка с током, фактически имеет свойства полосового магнита. Совсем недавно мы говорили, что магниты обладают полями разной силы. Так вот, было многократно подтверждено опытами, что
катушка с бо́льшим числом витков имеет более сильное магнитное поле.
И, конечно, сила магнитного поля зависит от силы тока в проводнике.
Если мы будем изменять силу тока в катушке, то убедимся, что её магнитное действие усиливается с увеличением силы тока. И наоборот: магнитное действие катушки ослабевает при уменьшении силы тока. Но, кроме описанных нами двух способов усилить магнитное поле катушки, есть ещё один способ. Этот способ впервые придумал Доминик Франсуа Жан Араго, поместив внутрь катушки металлический стержень.
Он сделал это следующим образом: Араго взял полую стеклянную трубку и намотал на неё проводник, а затем внутрь трубки втолкнул железный стержень.

Араго заметил, что даже при постоянной силе тока и числе витков, магнитное поле катушки значительно увеличивается, если внутри трубки находится железный стержень. Впоследствии, железный стержень начали называть сердечником, а катушку с сердечником — электромагнитом. Назначение электромагнита понятно из названия: с помощью электрического тока создаётся мощный магнит.
Электромагниты широко используются людьми. Это довольно удобно, потому что регулировать мощность магнита очень легко.

Его можно изготавливать разных размеров, с разным числом витков и пропускать через них различный ток. Мы не будем сейчас изучать, как рассчитывается сила электромагнита. Просто приведём несколько примеров их применения. Вы все знаете, что существуют магнитные замки. Они сделаны на основе электромагнита: чтобы открыть дверь, нужно ввести код.
При вводе кода, по электромагниту временно перестаёт течь ток, и дверь спокойно можно открыть. Когда по электромагниту течет ток, он с такой силой притягивает к себе дверь, что человек не в состоянии её открыть. При вводе кода, отключается ток, и магнитное поле пропадает. Поэтому, человек легко может открыть дверь.

Или, например, когда нужно поднять тяжелый металлический груз, использовать электромагнит очень удобно.
Широкое применение электромагниты нашли в сортировке. Особенно, это удобно, когда нужно отсортировать какие-то мелкие предметы. На установке, представленной на рисунке, вы видите крутящийся барабан, который является электромагнитом.
С его помощью, например, легко отделить металлический мусор от неметаллического, чтобы потом отправить отсортированный мусор на переработку.
Можно ещё долго перечислять области, в которых используются электромагниты, но для объяснения этого использования, нам нужно поднакопить знания.

Предыдущий урок 57 Магнитное поле прямого тока. Магнитные линии
Следующий урок 59 Постоянные магниты. Магнитное поле постоянных магнитов

Получите полный комплект видеоуроков, тестов и презентаций Физика 8 класс

Чтобы добавить комментарий зарегистрируйтесь или войдите на сайт
Магазин ЭМС предлагает широкий выбор катушек магнитного поля, отвечающих требованиям ЭМС, и не только.
> Оборудование для испытаний на ЭМС>Антенны ЭМС>катушки магнитного поля
катушки магнитного поля
В магазине EMC имеются различные катушки электромагнитного поля электромагнитного поля для предварительных и сертификационных испытаний.
Магнитные катушки предназначены для проведения испытаний на устойчивость к магнитному полю электрических и электронных изделий с высокой надежностью в соответствии с IEC61000-4-8, IEC61000-4-9., IEC61000-4-10 и другие.
Испытание магнитного поля промышленной частоты в основном предназначено для имитации магнитной среды в жилых, коммерческих и промышленных районах, на электростанциях, а также на подстанциях низкого и высокого уровня.
Соответствие стандартам:
- МЭК 61000-4-8
- МЭК 61000-4-9
- МЭК 61000-4-10
- и другие!
Получите поддержку приложений, цены, время выполнения заказа и многое другое: Контактная форма
- Просмотр:
- Сетка
- Список
Сортировать по —Цена: Сначала самая низкая Цена: Сначала самая высокаяНазвание продукта: от А до ЯНазвание продукта: от Я до AВ наличииСсылка: Сначала самая низкаяСсылка: Сначала самая высокая
Показать 1224 на странице
Показаны 1–12 из 14 позиций
- Петлевой датчик LSA-5M для магнитно-эмиссионных испытаний RE01 и RE101
  - Для методов испытаний RE101 по MIL-STD-461F
  - RE101 по MIL-STD-461D/E/F
    4 Диаметр: 9,5 124″ (13,3 см)
  - Разъем: BNC
  - Количество витков: 36
  - Провод: сопротивление постоянному току от 5 до 10 Ом
  - Экранирование: электростатическое
  - Вес: 2 фунта (0,9 кг)
  - Вес в упаковке: 3 фунта (1,36 кг)
  Запросить предложение
  Подробнее
  В наличии
- 3ctest HHS5024-12 Катушка Гельмгольца
  - 0017
  - Internal magnetic field calibration device
  Standard:
  - ISO 11452-8
  - MI-STD-461F RS101
  Request Quote
  More
  In Stock
- 3ctest FESP 5132 120mm Radiated Loop
  - Диапазон частот 15 Гц – 150 кГц
  - Испытание на устойчивость к низкочастотному магнитному полю в соответствии с ISO 11452-8
  - Магнитное поле до 1500 А/м кратковременно
  Стандарт:
  - EN 55103
  - ISO 11452-8
  - MIL-STD-461E
  QUOT вращение во время испытаний
- Хорошая стабильность напряженности выходного магнитного поля
- Несущая конструкция из алюминиевого профиля
Стандарт
- IEC 61000-4-8
- ГБ/т 17626,8
Цитата запроса
Подробнее
в складе
3CTEST TCXH2110 HELMHOLTZ COIL
- 90 °/180 ° ГЛАВНА ДЛЯ ДЛЯ НАПРАВЛЕНИЯ
- НЕОБХОДИМОСТЬ
- В НАЛИЧНОЙ СТАВОЙ СТАВОЙ СТАВОЙ СТАВОЙ СТАВОЙ СТАВА ДЛЯ
- НЕОрнал
  - . ДЛЯ ДЛЯ ДЛЯ НАПРАВЛЕНИЯ. выходная магнитная сила
  - Совместимость с сетью переменного/постоянного тока
  - Широкая однородная область для пространства магнитного поля
  - Хорошая линейность между магнитным полем и током
  Запросить предложение
  Подробнее
  В наличии
- 3ctest TCXS113 Катушка магнитного поля промышленной частоты
  - Вращение на 360° во время испытания
  - Высота катушки может регулироваться вверх и вниз структура
  Стандарт
  - IEC 61000-4-8
  - GB/T 17626.8
  - GB/T 17215
  10900 Запрос Больше0004
  В наличии
- PMM 1008 Генератор магнитного поля с рамочной антенной, 1200 А, 50/60 Гц, IEC/EN 61000-4-8
  - Соответствует стандарту IEC/EN 61000-4-8 Подходит для Сети питания 50/60 Гц
  - Непрерывный, прерывистый и ручной режимы работы
  - Выходной ток до 170 A (непрерывно) и 1200 A (5 с)
  - ЖК-дисплей, функциональные клавиши и светодиодные индикаторы
  - Автоматическая регулировка уровня
  - Ключ блокировки для дополнительной безопасности
  - Пользовательский порт для управления внешними переключателями
  - Доступны различные цитаты цитаты с цитатой цитаты
    Подробнее
    в складе
  - TESEQ INA 702 MAGNETIO виток Катушка магнитного поля для напряженности поля до 40 А/м непрерывно, 330 А/м кратковременно (5 с), 1200 А/м импульсно (8/20 мкс), 1 x 1 м, как указано в IEC 61000-4-8 и МЭК 61000-4-9.
    
    11 витков с отводом на 1,5 и 11 витках.
    Запросить предложение
    Подробнее
    В наличии
  - Катушка магнитного поля Teseq INA 701 для IEC 61000-4-8 и IEC 61000-4-9
    Одновитковая катушка магнитного поля для напряженности поля до 4 А/м непрерывный, 40 А/м, кратковременный (5 с), 1200 А/м, импульсный (8/20 мкс), 1 x 1 м, как указано в IEC 61000-4-8 и IEC 61000-4-9.
    Включает подставку с розеткой, поворотный механизм с тормозом, кабель для подключения к MFO 6501 или 6502
    Запросить предложение
    Подробнее
    В наличии
  Показаны 1 — 12 из 14 позиций
  Модулированная катушка: наука об электричестве, магнетизме и звуке
  Перенесите звук с iPhone, iPod или радио на динамик кассетного магнитофона, просто удерживая катушку провода возле работающего проигрывателя — без кассеты на месте.
  Тема:
  Инженерия и технологии
  Реальные проблемы и решения
  Physics
  Electricity & Magnetism
  Sound
  Keywords:
  electromagnet
  current
  sound
  magnetic field
  NGSS and EP&Cs:
  PS
  PS1
  PS2
  PS3
  PS4
  CCC
  Причина и следствие
  Системы и модели систем
  Энергия и материя
  Структура и функция
  
  Инструменты и материалы
  - Инструмент для зачистки проводов или нож (или наждачная бумага, если вы используете провод с лаковой изоляцией, а не с пластиковой)
  - Около 3 футов (1 метр) изолированного медного провода — хорошо подойдет сплошной провод № 20 или № 22 с пластиковой изоляцией; также можно использовать многожильный провод с пластиковой изоляцией или более тонкий одножильный магнитный провод с эмалевой изоляцией (убедитесь, что эмалированная изоляция не поцарапана так, чтобы оголенный провод оставался открытым, за исключением концов, как указано в шаге 1 раздела «Сборка»)
  - Стальной болт диаметром около 1/4 дюйма и длиной 2 дюйма (гайка опциональна) (точный размер болта не имеет решающего значения)
  - Два провода с зажимами типа «крокодил» и отдельный 1/8-дюймовый телефонный штекер (на фото) ИЛИ готовый аудиокабель с 1/8-дюймовым телефонным разъемом на одном конце и двумя проводами с зажимами типа «крокодил» на другом
  - iPhone, iPod или небольшой транзисторный радиоприемник
  - Портативный кассетный магнитофон с динамиком (для этого вам может понадобиться обыскать eBay, барахолки или комиссионные магазины) — если у плеера нет собственного динамика, вам придется надеть наушники)
  Сборка
  1. Используйте инструмент для зачистки проводов или нож, чтобы удалить около 1/2 дюйма (1,2 см) изоляции с каждого конца провода. (Если у вас провод с эмалированной изоляцией вместо провода с пластиковой изоляцией, используйте наждачную бумагу, чтобы удалить эмаль.)
  2. Если у вас есть гайка для болта, накрутите ее на конец болта (это может помочь удержать на месте провод, который вы собираетесь намотать на болт, но это не обязательно).
  3. Оставив свободным около 1 дюйма (2,5 см) проволоки, оберните оставшуюся часть проволоки вокруг болта. Начните как можно ближе к одному концу болта и двигайтесь к другому концу. Когда вы дойдете до другого конца, начните еще один слой и вернитесь к исходному концу, но продолжайте оборачивать в том же направлении (то есть по часовой стрелке или против часовой стрелки, в зависимости от того, с какого направления вы начали). Если вы измените направление, вы отмените эффект провода, который вы намотали изначально. Продолжайте оборачивать проволоку вокруг болта, при необходимости наращивая несколько слоев, пока не намотаете проволоку на болт как минимум 20 раз. Когда вы закончите обматывать, оставьте свободными еще 1 дюйм (2,5 см) проволоки.
  4. Если вы используете отдельный 1/8-дюймовый штекер телефона и провода с зажимом типа «крокодил», отвинтите крышку телефонного штекера и присоедините один конец каждого из проводов с зажимом типа «крокодил» к контактам на телефонном штекере.
  5. Прикрепите другие концы двух зажимов типа «крокодил» (на аудиокабеле или на проводах зажима) к двум концам провода, обернутого вокруг болта.
  Действия и уведомления
  Включите iPhone, iPod или радио и убедитесь, что у вас есть сильный и четкий сигнал. Отрегулируйте громкость до средне-высокой. Вставьте штекер телефона на конце аудиокабеля в разъем для наушников на iPhone, iPod или радио. (Когда вы это сделаете, вы больше не будете слышать радио, так как сигнал подается на наушники, а не на динамик.)
  Убедитесь, что в магнитофоне нет кассеты, а затем нажмите кнопку воспроизведения. Установите регулятор громкости на магнитофоне на средне-высокий. Поскольку в плеере нет кассеты, вы не должны слышать каких-либо значимых звуков.
  Поднесите обмотанную проволокой болт к воспроизводящей головке магнитофона (там, где открытая часть магнитной ленты в кассете находилась бы, если бы кассета была на месте). Вы должны услышать звук с iPhone, iPod или радио через динамик магнитофона. Помните: если у плеера нет собственного динамика, вам понадобятся наушники.
  Что происходит?
  Радио посылает электрический ток через аудиокабель и витки проволоки, намотанные на болт. Обмотанный проволокой болт становится электромагнитом, сила его магнитного поля частично определяется величиной тока, протекающего через катушки. Поскольку ток на самом деле является звуковым сигналом, его сила различается, что приводит к изменению магнитного поля электромагнита.
  Головка магнитофона — это, по сути, устройство для обнаружения очень малых изменений магнитного поля. Обычно он обнаруживает изменения магнитного поля на аудиокассете по мере ее прохождения. Однако в этом случае он улавливает колебания магнитного поля в витках проволоки, намотанной на болт.
  Режим «T» слухового аппарата, предназначенный для использования с телефоном, работает по принципу связи магнитного поля, продемонстрированному этим Snack. В телефоне есть магнит, поле которого меняется в зависимости от колебаний звукового сигнала. Слуховой аппарат, как и головка магнитофона, улавливает небольшие колебания магнитного поля. Это флуктуирующее магнитное поле индуцирует ток в катушках датчика слухового аппарата, и этот ток преобразуется в звук. Этот режим «Т» устраняет раздражающую высокочастотную звуковую обратную связь с микрофоном слухового аппарата, которая часто присутствует и может ухудшиться, если закрыть слуховой аппарат телефонной гарнитурой.
  Дальше
  Поэкспериментируйте, чтобы увидеть, как количество витков, намотанных на болт, влияет на результаты (например, попробуйте вдвое меньшее и удвоенное количество витков, использованных изначально).
  В принципе, вы можете использовать только моток проволоки, без болта.