Магнитное поле катушки с током – энергия системы

3.9

Средняя оценка: 3.9

Всего получено оценок: 253.

3.9

Средняя оценка: 3.9

Всего получено оценок: 253.

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: 253.

  ---

  А какая ваша оценка?

  “Катушка, вращающаяся в магнитном поле ”

      На юбилейной 20 научно-практической конференции «Шаг в будущее» учащийся 9 класса ГАООРТ ГЛРТ Менги Сан-оол с работой “Катушка, вращающаяся в магнитном поле ” занял первое место в секции «Физика» под руководством учителя физики лицея Сергеевой Натальи Александровны.

   

      В наше время быт человека невозможно представить без применения электроэнергии. Получение, передача и использование переменного тока основано на взаимосвязи электрического и магнитного полей и, в частности, на явлении электромагнитной индукции. Открыл явление электромагнитной индукции Майкл Фарадей в 1831 году. Благодаря открытиям Майкла Фарадея в домах есть свет и тепло, функционируют индукционные и микроволновые печи, возможна сотовая связь. Закон электромагнитной индукции является одним из фундаментальных законов электромагнетизма.

   

   

   

   

  Цель работы: Изготовить прибор для экспериментальной проверки закона электромагнитной индукции Фарадея.

  Для достижения цели были решены задачи:

  изучена информация по данной теме.
  изготовлен прибор для демонстрации явления электромагнитной индукции.
  экспериментально проверен закон электромагнитной индукции.
  Своими опытами, М. Фарадей доказал, что при всяком изменении магнитного потока, в проводнике возникает индукционный ток.

  ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром:

  Чтобы экспериментально это подтвердить, нужно уметь измерять ЭДС индукции и скорость изменения магнитного потока. Последнее кажется наиболее трудным, так как нет приборов для измерения величины магнитного потока. Если виток вращать в однородном постоянном магнитном поле тогда магнитный поток через него будет периодически изменяться, и скорость этого изменения можно определить по угловой скорости вращения витка. Чтобы экспериментально подтвердить теорию, необходимо работать не с отдельным витком, а с катушкой, состоящей из множества витков, так как это увеличит ЭДС индукции. Возникающая в катушке из N витков ЭДС индукции в N раз больше, чем для одного витка. В качестве измерительного прибора применен светодиод. Светодиод — это малоинерционный полупроводниковый источник света, который зажигается при определенном пороговом напряжении. Светодиод начинает светиться, когда ЭДС индукции превышает напряжение зажигания.

  Так как светодиоды пропускают ток только в одном направлении, катушка со светодиодами при вращении в магнитном поле обозначит две симметричные дуги разного цвета. Длина отрезка, соединяющего ближайшие концы светящихся дуг, обратно пропорциональна индукции магнитного поля и угловой скорости вращения в нем катушки. Если эксперимент подтвердит справедливость этого вывода, то тем самым будет обоснована справедливость закона электромагнитной индукции.

   

   

   

   

  Экспериментальное оборудование.

  Ход эксперимента

  Опыт 1. К неподвижной катушке быстро подносили магнит. При этом один из светодиодов загорался. Если резко удаляли магнит от сердечника – загорался другой светодиод. Отсюда следует, что при изменении магнитного потока в катушке возникает ЭДС индукции, в зависимости от направления которой загорается синий или зеленый светодиод.

  20Опыт 2. Катушка приводилась во вращение и к ней медленно приближался магнит. При этом возникали светящиеся дуги, разделенные промежутками. Отрезок, соединяющий эти промежутки, параллелен направлению магнитного поля. Светящиеся дуги становились ярче и увеличивались в размерах по мере роста скорости вращения катушки и приближения к ней магнита. При изменении направления вращения катушки или направления магнитного поля на противоположное разноцветные дуги меняются местами.

  Заключение

  Был собран прибор для демонстрации зависимости ЭДС индукции от скорости изменения магнитного потока. Прибор позволяет наглядно убедиться в зависимости ЭДС индукции от угла поворота витка в постоянном магнитном поле. Таким образом, поставленная цель была достигнута. Исследование по данной тематике, в перспективе, можно углубить и расширить. Например, исследовать вращение катушки в переменном магнитном поле, а также разработать компьютерную программу для исследования зависимости ЭДС индукции от угла поворота витка в постоянном магнитном поле при различных значениях скорости вращения витка и индукции магнитного поля.

   

   

   

  Источники:

  В. Майер, Р. Майер. Лаборатория на коленке. – М.: Бюро Квантум, 2009. – 160 с (Библиотечка «Квант». Вып. 112. Приложение к журналу «Квант» № 4/2009)

  Новости

  Веселая масленица.

   

           Заканчивается зима, ярче светит солнце, звучит веселая капель. В этот период на Руси праздновали Масленицу. Это один из любимых праздников. Испокон веков Масленица празднуется с размахом, за что и получила свое название — Широкая Масленица. В народе говорили, что в это время надо есть столько раз, сколько собака махнет хвостом или сколько раз прокаркает ворона. В отличие от многих других праздников, на Масленицу не только чревоугодничают дома, в семье, но и часто ходят в гости и приглашают гостей к себе.

           28 февраля в Государственном лицее провожали Масленицу. Организаторами  праздника стали учащиеся  5 «Б» и 6 «А» классов.  Лицеисты узнали о традициях празднования Масленицы, послушали традиционные русские песни, частушка, отгадали загадки, вспомнили пословицы, посмотрели заводные, разудалые танцы.

   

  Нашей Масленице рад,
  Безусловно, стар и млад.
  Мы ее блинами встретим,
  

  Праздник вместе с ней отметим,
  Встретим вешнее тепло
  С огоньком да весело!

   

   

   

  А ну-ка, мальчики!

      В преддверии Дня защитника Отечества 22 февраля в стенах Государственного лицея Республики Тыва состоялось конкурсное мероприятие «Зарница» среду учащихся мальчиков 5-11 классов. Данное мероприятие является традиционным и проводится ежегодно. Главная цель конкурса — формирование у учащихся патриотических качеств, гордости за героическое прошлое и настоящее нашей Родины, желания встать на защиту государственных интересов России в рядах её Вооруженных Сил.
  Конкурсные испытания состояли из:
      Неполная сборка и разборка автомата Калашникова;
  

  Подтягивание на перекладине;
  Сгибание и разгибание рук в упоре лежа;
  Противогаз;
  «Рота, подъем».
      От каждого класса на каждом конкурсном испытании заявлено 5 мальчиков. Некоторые мальчики принимали участие в нескольких конкурсах. Спортивный зал лицея был наполнен духом патриотизма, мужества и силы. Девочки классов активно болели за своих одноклассников мальчиков.
      Вне конкурса было решено включить стрельбу в мишень. Всем конкурсантам это испытание оказалось по душе и возможно, в следующем году, его включат в конкурсные испытания.
      В результате конкурсных испытаний получились следующие результаты:

      Неполная сборка и разборка автомата Калашникова среди 7-11 классов:
  1 место — Сундуй Тимур, 8 А;
  2 место — Кызыл-оол Аким, 10 А;
  3 место — Товуу Кан-Демир, 11 А.
      Неполная сборка и разборка автомата Калашникова среди 5-6 классов:
  1 место — Кок Айдар, 5 Б;
  2 место — Борбаанай Батыр, 5 Б;
  3 место — Серен-Чимит Намдак, 5 А.
      Подтягивание на перекладине:
  1 место — Сундуй Тимур, 8 А;
  2 место — Комбу Найдын, 10 А;
  3 место — Федотов Никита, 8 А.
      Сгибание и разгибание рук в упоре лежа:
  1 место — Чигжит Дамдын, 8 А;
  2 место — Алдын-оол Дугжут, 8 Б;
  3 место — Чооду Аяс, 10 Б.

  
      Противогаз:
  1 место — Иргит Таис, 5 А;
  2 место — Диянов Александр, 5 Б.
  3 место — Шкуратов Ярослав, 7 А.
      Общекомандные результаты:
  1 место — 8 Б;
  2 место — 8 А;
  3 место — 5 А.
      Отдельно удостоились наград Костяков Алексей, 10 Б, в номинации «Символ мужества» и Жидеев Назар, 6 А, в номинации «Последний герой».

   
  Молодцы!

   

   

   

  Тематический семинар в формате профессиональных проб В рамках плана графика цифрового образовательного кластера

      27 февраля на базе Государственного лицея Республики Тыва был организован тематический семинар в формате профессиональных проб для студентов педагогических направлений физико-математического факультета.

  Учитель информатики Государственного лицея Кагай-оол Маадыр Алексеевич поделился опытом проведения дополнительного образования и внеурочной деятельности в рамках учебной программы.

      Директор лицея Алдын-оол Вера Мартоловна рассказала студентам об организации цифрового пространства образовательного процесса, а именно об организации цифровых ресурсов и технологий для достижения высокого результата в образовательной программе.

      В подтверждение сказанному стала выставка-экскурсия в кабинете информатики и робототехники. Студенты  познакомились  с научно-исследовательской работой учащихся лицея. Студенты отметили актуальность этих работ и проявили интерес к исследовательским проектам.

   

   

    С надеждой на дальнейшее сотрудничество, студенты физико-математического факультета уходили довольные и воодушевленные.

   

   

   

  Соленоиды

  как источники магнитного поля Соленоиды

  как источники магнитного поля

  Длинная прямая катушка проволоки может быть использована для создания почти однородного магнитного поля, подобного магнитному стержню. Такие катушки, называемые соленоидами, обладают огромным количество практичный Приложения. Поле может быть очень усиленный посредством добавление железное ядро. Такие ядра типичный в электромагниты. В приведенном выше выражении для магнитного поля B n = N/L — это число витков на единицу длины, иногда называемое «плотностью витков». Магнитное поле B пропорционально току I в катушке. Выражение представляет собой идеализацию соленоида бесконечной длины, но дает хорошее приближение к полю длинного соленоида. Получение выражения поля Расчет поля Поле токовой петли Соленоид как индуктор Сверхпроводящие магниты

  Индекс Концепции магнитного поля Токи как источники магнитного поля

  Гиперфизика***** Электричество и магнетизм R 1 9002 Назад Выбрав прямоугольный путь, относительно которого можно вычислить закон Ампера, такой, что длина стороны, параллельной полю соленоида, равна L дает взнос BL внутри катушки. Поле по сути перпендикулярно стороны путь, давая незначительный вклад. Если конец взят до сих пор от катушки, которая поле пренебрежимо мало, то длина внутри катушки является доминирующим вкладом. Этот заведомо идеализированный пример закона Ампера дает Получается быть хорошим приближение для соленоида области, особенно в случае соленоид с железным сердечником. Обсуждение соленоида Поле расчета Индекс Концепции магнитного поля Токи как источники магнитного поля   Гиперфизика***** Электричество и магнетизм R Ступица Назад В центре длинного соленоида Активная формула: нажмите на количество, которое вы хотите рассчитать. Магнитное поле = проницаемость x плотность витков x ток Для соленоида длиной L = м с N = витков, плотность витков n=N/L= витков/м. Если ток в соленоиде I = ампер и относительная проницаемость ядра k = , , то магнитное поле в центре соленоида равно . B = Тесла = гаусс. Магнитное поле Земли составляет около половины гаусса. Относительная магнитная проницаемость магнитного железа составляет около 200. Введите данные, затем щелкните количество, которое вы хотите рассчитать, в активной формуле над точками ввода данных. Для неуказанных параметров будут введены значения по умолчанию, но числа не будут принудительно согласованы, пока вы не нажмете на количество для расчета. Обсуждение соленоида Получение выражения поля Относительная проницаемость Индекс Концепции магнитного поля Токи как источники магнитного поля   Гиперфизика***** Электричество и магнетизм R 1 9002 Назад Магазин ЭМС предлагает широкий выбор катушек магнитного поля, отвечающих требованиям ЭМС, и не только. > Оборудование для испытаний ЭМС>Антенны ЭМС>Катушки магнитного поля Катушки магнитного поля В магазине EMC Shop имеется широкий выбор катушек электромагнитного поля EMC 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 другими. 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! Получить поддержку приложений, цены, время выполнения заказа и многое другое: Контактная форма Просмотр: Сетка Список Название: от Z до AВ наличииАртикул: Сначала самые низкиеАртикул: Сначала самые высокие 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 MIL-STD-461F 9014D-IL MIL RE10210 RE10210 /F Размеры: диаметр 5,24 дюйма (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 брутто: 3 фунта (1,36 кг) Запрос Цитата Подробнее в складе 3CTST HHS5024-12 Gelmholtz Sale 15 Гц-150 кГц. Стандарт: ISO 11452-8 MI-STD-461F RS101 Запросить цену Подробнее 909009 В наличии0211 3CTEST FESP 5132 120 мм излучаемый цикл 15 Гц-150 кГц. EN 55103 ISO 11452-8 MIL-STD-461E Цита0243 360°rotation during test Good stability of output magnetic field strength Aluminum profile support structure Standard IEC 61000-4-8 GB/T 17626.8 Request Quote Подробнее В наличии 3ctest TCXh2110 Катушка Гельмгольца Вращение на 90°/180° для направления Внутренний испытательный стол для EUT Непрерывная работа, хорошая надежность выходной магнитной силы Совместимые с AC/DC Mains широкая однородная площадь для магнитного поля пространства Хорошая линейность между магнитом и током Запрос Цитата Подробнее В Сток 3CTEST TCXS113 PITERETITITITION 2102102102102102102102102102102102102102102102102102102102102102102ETITICIETIET. ° вращения во время испытания Высота катушки может регулироваться вверх и вниз Хорошая стабильность выходной напряженности магнитного поля Опорная конструкция из алюминиевого профиля Standard IEC 61000-4-8 GB/T 17626.8 GB/T 17215 Request Quote More In Stock PMM 1008 Magnetic Field Generator with Loop Antenna , 1200 A, 50/60 Гц, IEC/EN 61000-4-8 Соответствует стандарту IEC/EN 61000-4-8 Подходит для линий электропередач 50/60 Гц Непрерывный, прерывистый и ручной режим Выходной ток до 170 А (непрерывно) и 1200 А (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 рамочные антенны (опция) Запросить предложение Больше 6 В наличии 6 Катушка магнитного поля Teseq INA 702 до 1200 А/м, импульсный Многооборотная катушка магнитного поля для напряженности поля до 40 А/м непрерывно, 330 А/м Кратковременно (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. alexxlab Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Прост Радио Разное Своими руками Советы Схем Схемы Транзист Транзисторы Электрон Электроника