Site Loader

Содержание

Магнитное поле — Физика

О магнитном поле

Магнитное поле (МП) это то, что существует в области пространства, в которой на электрически нейтральный проводник с током действует сила, называемая магнитной. ИСТОЧНИКОМ МП является движущаяся электрически заряженная частица (заряд), которая создает также и электрическое поле.

Если вблизи одной движущейсяп заряженной частицы (заряда №1) будет находиться вторая движущаяся с такой же скоростью V заряженная частица (заряд №2), то на второй заряд будут действовать 2 силы: электрическая (кулоновская) Статья 36 - Картинка 1 и магнитная сила Статья 36 - Картинка 2, которая будет меньше электрической в Статья 36 - Картинка 3раз, где с – скорость света.

Для практически любых ПРОВОДОВ с током выполняется ПРИНЦИП КВАЗИНЕЙТРАЛЬНОСТИ: несмотря на наличие и движение заряженных частиц внутри проводника, любой (не слишком малый) его отрезок имеет нулевой суммарный электрический заряд. Поэтому между обычными проводами с током наблюдается только магнитное взаимодействие.

МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ — характеристика силового действия МП на проводник с током, векторная величина, обозначаемая символом Статья 36 - Картинка 4.

ЛИНИИ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ — линии, в любой точке которых вектор индукции МП направлен по касательной.

Анализ взаимодействия движущихся зарядов с учетом эффектов теории относительности (релятивизма) дает выражение для индукции Статья 36 - Картинка 5МП, создаваемого элементарным отрезком Статья 36 - Картинка 6

c током I , расположенным в начале координат (закон Био-Савара-Лапласа или Б-С-Л):

Статья 36 - Картинка 7,

где Статья 36 - Картинка 8— радиус-вектор точки наблюдения, Статья 36 - Картинка 9 — единичный радиус-вектор, направленный в точку наблюдения, m0 — магнитная постоянная.

МП подчиняется ПРИНЦИПУ СУПЕРПОЗИЦИИ: индукция МП нескольких источников является суммой индукций полей, создаваемых независимо каждым источником

Статья 36 - Картинка 10.

ЦИРКУЛЯЦИЕЙ МП называется интеграл по замкнутому контуру от скалярного произведения индукции МП на элемент контура: Статья 36 - Картинка 11.

ЗАКОН ЦИРКУЛЯЦИИ МП: циркуляция МП по замкнутому контуру L0 пропорциональна суммарному току, пронизывающему поверхность S(L0), ограниченную этим контуром L0 . Статья 36 - Картинка 12.

Закон Б-С-Л и принцип суперпозиции МП позволяют получить многие другие закономерности, в частности, индукцию магнитного поля прямого бесконечно длинного проводника с током:

Статья 36 - Картинка 13.

Линии магнитной индукции поля прямого проводника с током представляют собой концентрические окружности, лежащие в плоскостях, перпендикулярных проводнику, с центрами, расположенными на его оси.

Индукция МП на оси кругового контура (витка) радиуса R с током I на расстоянии r от центра: Статья 36 - Картинка 14,

где Статья 36 - Картинка 15— МАГНИТНЫЙ МОМЕНТ витка площадью S, Статья 36 - Картинка 16

— единичный вектор нормали к поверхности витка.

СОЛЕНОИДОМ называется длинная прямая катушка с током. Величина индукции МП вблизи центра соленоида меняется очень мало. Такое поле можно считать практически однородным.

Из закона циркуляции МП можно получить формулу для индукции МП в центре соленоида B = m0In , где n – число витков, приходящихся на единицу длины соленоида.

МЕТОДИКА и ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЙ

Закройте окно теории. Рассмотрите внимательно рисунок, изображающий компьютерную модель. Найдите на нем все основные регуляторы и поле эксперимента. Зарисуйте необходимое в конспект.

Статья 36 - Картинка 17

Статья 36 - Картинка 18

Статья 36 - Картинка 19

ТАБЛИЦА 1. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ

ТАБЛИЦА 2. Значения величины тока (не перерисовывать)

r (см) =

2

3

10

Вариант

I1

I2

I3

I4

1/r, м-1

1 и 5

5

10

15

20

B1, Тл

2 и 6

-5

-10

-15

-20

B2, Тл

3 и 7

-15

-10

5

10

B3, Тл

4 и 8

-20

-15

-10

5

B4, Тл

Подготовьте таблицу 1, используя образец. Подготовьте также таблицы 3 и 4, аналогичные табл.1, за исключением второй строчки, содержание которой см. в следующем разделе.

ИЗМЕРЕНИЯ

ЭКСПЕРИМЕНТ 1.

  1. Закройте окно эксперимента 3, нажав кнопку в правом верхнем углу внутреннего окна. Запустите, дважды щелкнув мышью, следующий эксперимент «Магнитное поле прямого тока». Наблюдайте линии индукции МП прямого провода.
  2. Зацепив мышью, перемещайте движок регулятора тока. Зафиксируйте величину тока, указанную в таблице 2 для вашего варианта.
  3. Перемещая мышью «руку» вблизи провода, нажимайте левую кнопку мыши на расстояниях r до оси провода, указанных в таблице 1. Значения r и Bзанесите в табл.1. Повторите измерения для трех других значений тока из табл.2.

ЭКСПЕРИМЕНТ 2.

  1. Закройте окно эксперимента 1, нажав кнопку в правом верхнем углу внутреннего окна. Запустите, дважды щелкнув мышью, следующий эксперимент «Магнитное поле кругового витка с током». Наблюдайте линии индукции МП кругового витка (контура).
  2. Зацепив мышью, перемещайте движок регулятора тока. Зафиксируйте величину тока, указанную в таблице 2 для вашего варианта.
  3. Перемещая мышью «руку» по оси витка, нажимайте левую кнопку мыши на расстояниях r до оси витка, указанных в таблице 1. Значения r и Bзанесите в табл.3, аналогичную табл.1 (кроме второй строки, в которой здесь надо записать 1/(R2+r2)3/2-3)). Повторите измерения для трех других значений тока из табл.2.

ЭКСПЕРИМЕНТ 3.

  1. Закройте окно эксперимента 2, нажав кнопку в правом верхнем углу внутреннего окна. Запустите, дважды щелкнув мышью, следующий эксперимент «Магнитное поле соленоида». Наблюдайте линии индукции МП соленоида.
  2. Зацепив мышью, перемещайте движок регулятора тока. Зафиксируйте величину тока, указанную в таблице 2 для вашего варианта.
  3. Перемещая мышью «руку» по оси соленоида, нажимайте левую кнопку мыши на расстояниях r до оси соленоида, указанных в таблице 1. Значения r и B
    занесите в табл.4, аналогичную табл.1 (кроме второй строки, в которой здесь не надо записывать ничего). Повторите измерения для трех других значений тока из табл.2.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА

  1. Вычислите и запишите в таблицы 1, 3 и 4 значения для второй строки.
  2. Постройте на одном листе графики зависимости индукции МП (B) прямого провода с током от обратного расстояния (1/r).
  3. Постройте на втором листе графики зависимости индукции МП (B) на оси витка с током от куба обратного расстояния 1/(R2+r2)3/2.
  4. На третьем листе постройте графики зависимости индукции МП на оси соленоида от расстояния до его центра.
  5. По тангенсу угла наклона графиков на первых двух листах определите постоянную, используя формулы
    Статья 36 - Картинка 20
    для первого чертежа и Статья 36 - Картинка 21для второго (площадь витка S = pR2).
  6. Вычислите среднее значение магнитной постоянной.
  7. Для магнитного поля соленоида при каждом токе определите протяженность Dr области однородности, в которой индукция меняется не более, чем на 10% от максимальной. Вычислите среднее значение области однородности.
  8. Запишите ответы и проанализируйте ответ и график.

Вопросы и задания для самоконтроля

Вопросы и задания для самоконтроля

  1. Что такое магнитное поле (МП)?
  2. Назовите источники МП.
  3. Какие силы действуют между движущимися зарядами?
  4. Во сколько раз магнитная сила меньше электрической для двух движущихся точечных электрических зарядов?
  5. Сформулируйте определение квазинейтральности проводов с током.
  6. Какие силы и почему действуют между проводами с током?
  7. Дайте определение линии индукции МП. Зачем их рисуют?
  8. Запишите закон Био-Савара-Лапласа. В чем он похож на закон Кулона?
  9. Сформулируйте принцип суперпозиции для МП.
  10. Дайте определение циркуляции МП.
  11. Сформулируйте и запишите формулу закона циркуляции МП.
  12. Сформулируйте и запишите формулу для МП прямого провода с током.
  13. Как выглядят линии индукции МП прямого провода с током?
  14. Сформулируйте и запишите формулу для МП на оси кругового витка (контура) с током.
  15. Что такое магнитный момент витка с током?
  16. Какую форму имеет линия индукции, проходящая через центр витка с током?
  17. Что такое соленоид и для чего он используется?
  18. Чему равно магнитное поле в центре соленоида?
  19. Является ли МП внутри соленоида точно однородным?
  20. Как определить протяженность области однородности МП внутри соленоида, если задана точность?

Магнитное поле — МАГНИТ СТАНДАРТ

Как известно, появление магнитных взаимодействий происходит за счет движения заряженных частиц. Стационарные магнитные поля возникают вокруг проводников с постоянным электрическим током.

В зависимости от направления, по которому движутся заряженные частицы, два проводника, расположенные в непосредственной близости, могут взаимно отталкиваться или притягиваться. Это обуславливается силами, которые создают возникающие магнитные поля.

Основные характеристики магнитного поля, используемые в системах СИ и СГС

Магнитное поле имеет следующие основные характеристики:

  • Напряженность (H). Для измерения значения этой векторной величины в международной системе СИ используются амперы на метр (А/м). В системе «Сантиметр-Грамм-Секунда» для этого применяются Эрстеды (Э). Взаимосвязь выглядит следующим образом: 1 А/м = 4π/103 Э. 1 А/м ≈ 0,0125663 Э.
  • Индукция (B). Для измерения значения этой векторной величины в международной системе СИ используются Теслы (Тл). В системе «Сантиметр-Грамм-Секунда» для этого применяются Гауссы (Гс). Взаимосвязь выглядит следующим образом: 1 Тл = 10000 Гс.

Магнитная индукция в системе «Сантиметр-Грамм-Секунда»

В системе СГС связь индукции и напряженности в присутствии магнитного материала определяется следующим соотношением:

B=H+4πI

В этой формуле I — магнитный момент единицы объема материала (намагниченность). В системе СГС для измерения этой величины используются Гауссы (Гс).

Индукция характеризует поле, возникающее в веществе. Напряженность определяет параметры внешних магнитных полей и магнитных полей в вакууме. Величина B также может использоваться для внешних магнитных полей.

В вакууме значения индукции и напряженности равны (по системе СГС).

Магнитная индукция в международной системе СИ

В системе СИ используется следующее соотношение:

B=µ0(H+I)

В этой формуле µ0 — магнитная проницаемость вакуума. µ0 = 4π*10-7 Гн/м.

Векторы индукции, намагниченности и напряженности

На рисунке 1 показаны векторы намагниченности, индукции и напряженности в постоянном магните при отсутствии внешнего поля.

Рисунок 1 — Намагниченность, индукция и напряженность в постоянном магните.

Напряженность — это поле, создаваемое самим магнитом. Вектор H направлен противоположно вектору I. Напряженность иначе называется размагничивающим полем.

Таблица характеристик магнитного поля

Характеристика СИ СГС Связь между СИ и СГС Напряженность (Н) А/м (ампер на метр) Э (Эрстед) 1 А/м = 4π/1000 Э 1 А/м ≈ 0,0125663 Э 1 Э ≈ 79,57 А/м Магнитный поток (Ф) Вб (Вебер) Гс*см2 (Максвелл) 1 Вб = 100000000 Гс*см2 Индукция (В) Тл (Тесла) Гс (Гаусс) 1 Т = 10000 Гс 1 Гс = 0,0001 Т Намагниченность (I) А/м (ампер на метр) Гс (Гаусс) 1 А/м = 0,001 Гс 1 Гс = 1000 А/м

Магнитный диполь

На рисунке 2 представлены силовые линии магнитного поля, которые создают магнитные диполи (рамки с током).

Рисунок 2 — Силовые линии магнитного диполя.

Постоянный магнит можно также рассматривать как рамку с током. Создаваемые в окружающем пространстве силовые линии идентичны.

Основные параметры магнитного поля

Параметры магнитного поля

 

 

 

Пространство, где проявляется действие магнитных сил. Графически магнитное поле изображается магнитными силовыми линиями направленными от северного полюса к южному.

Магнитное поле в проводниках с электрическим током

Если по проводнику протекает ток, то вокруг проводника создаётся магнитное поле направление которого определяется по правилу Буравчика.

Соленоид – проводник, свёрнутый в спираль.

Если по соленоиду протекает постоянный ток, то он ведёт себя как обыкновенный магнит, на его торцах образуется северный и южный полюс.

Намагничивающая сила соленоида прямо пропорционально ампер – витков.

Ф = К × I × W

Ф – намагничивание

В радиотехнике применяются соленоиды с сердечниками для увеличения интенсивности магнитного поля.

Ф = К × I × W × µ

µ – магнитная проницаемость

Параметры магнитного поля

Магнитная индукция ( В )

Магнитная индукция, характеризует интенсивность магнитного поля, численно определяемая величиной приложенной силы, с которой она действует на проводник длинной в 1 метр и при этом по проводнику протекает ток в .

Размерность 1Тл (тесла)

Магнитный поток Ф

Количество силовых линий приходится на данную площадь

Ф = B × S     1Вб (Вебер)

Напряжённость магнитного поля (Н)

Н =

Σ × I

l

    Н – 1

A

M

Н – это отношение полного тока пронизывающего данную поверхность к длине магнитной силовой линии.

Магнитная проницаемость (µ) – она показывает , во сколько раз магнитное поле в данном веществе больше или меньше проницаемости в вакууме.

µ (раз)

  • µ > 1 – парамагнитные материалы
  • µ – диамагнитные материалы
  • µ >> 1 – ферромагнитные материалы

Намагничивание ферромагнитного материала

В ферромагнитном сердечнике находится малые по объёму домены, которые хаотично расположены по объёму сердечника, при наличии внешнего поля происходит внешняя переориентация доменов и интенсивность магнитного поля возрастает. Это явление видно по графику.

B = f(Н)

Из графика видно с увеличением Н растёт магнитная индукция.

При некотором значении Н, B наибольшая, наступает магнитное насыщение.

Перемагничивание ферромагнитного материала

Кривая 0,A,B,C,D,F,E обозначает процесс перемагничивания ферромагнитного материала, из графика видно что между A и B имеется некоторое отставание, так называемый магнитный гистерезис.

В зависимости от вида петли гистерезиса, различают магнитные материалы.

Магнитомягкие материалы, – петля гистерезиса узкая магнитная индукция малой величины, такие материалы работают в качестве сердечников трансформаторов и дросселей в цепях переменного тока.

Магнитотвердые материалы – магнитная индукция значительной величины, из таких материалов выполняют постоянные магниты.

В радиотехнике применяют также ферриты с прямой петлёй гистерезиса.

Проводник с током в магнитном поле

Если по проводнику протекает ток, то вокруг него возникает магнитное поле которое взаимодействует с внешним магнитным полем. И в результате проводник какбы выталкивается из магнитного поля.

Такое явление применяется в электродвигателях, тестерах и т.д.

Электрон в магнитном поле (кинескопа)

Если электрон движется в магнитном поле то его собственное магнитное поле взаимодействует с магнитным полем отклоняющей системы (ОС) и в результате траектория электрона изменяется.

Характеристики электрического и магнитного полей | Формулы и расчеты онлайн

В нижеследующей таблице дана сводка величин, уравнений и единиц, описывающих электрические и магнитные поля.

Электрические величины Магнитные величины
Уравнение Единица Уравнение Единица
Сила тока Напряжение индукции
$ I = \frac{dQ}{dt} $ Ампер $ U = -N \frac{dΦ}{dt} $ Вольт
Заряд Магнитный поток
$ Q = It $ Кулон = Ампер · Секунда $ Φ = BS $ Вебер = Вольт · Секунда
Напряжение (электродвижущая сила) Магнитодвижущая сила
$ U = Ed $ Вольт $ F = Hl $ Ампер
Напряженность электрического поля Напряженность магнитного поля
$ E = \frac{U}{d} $ Вольт/метр $ H = \frac{IN}{l} $ Ампер/метр
Поверхностная плотность заряда или Электрическое смещение Магнитная индукция
$ D = \frac{Q}{S} $ Кулон/метр2 $ B = \frac{Φ}{S} $ Тесла = (Вольт · Секунда)/метр2
$ \vect{D} = ε_{0} \vect{E} $ Кулон/метр2 $ \vect{B} = μ_{0} \vect{H} $ Тесла = (Вольт · Секунда)/метр2
Электрическая постоянная Магнитная постоянная
$ ε_0 = \frac{1}{μ_0 c^2} $ Фарад/метр $ μ_0 = \frac{1}{ε_0 c^2} $ Генри/метр
Относительная диэлектрическая проницаемость Относительная магнитная проницаемость
$ ε $ $ μ $
Абсолютная диэлектрическая проницаемость Абсолютная магнитная проницаемость
$ ε_{а} = ε_{0} ε $ Фарад/метр $ μ_{а} = μ_{0} μ $ Генри/метр
Емкость Индуктивность
$ С = \frac{Q}{U} $ Фарад $ L = \frac{ΦN}{I} $ Генри
Емкость плоского конденсатора Индуктивность цилиндрической катушки
$ С = ε_{а} \frac{S}{d} $ Фарад $ L = μ_{а} \frac{SN^2}{l} $ Генри
Энергия электрического поля Энергия магнитного поля
$ W = \frac{CU^2}{2} $ Джоуль $ W = \frac{LI^2}{2} $ Джоуль
Энергия плоского конденсатора Энергия цилиндрической катушки
$ W = ε_{а} \frac{E^2 V}{2} $ Джоуль $ W = μ_{а} \frac{H^2 V}{2} $ Джоуль
Плотность электрической энергии Плотность магнитной энергии
$ ω = ε_{а} \frac{E^2}{2} = \frac{DE}{2} $ Джоуль/метр3 $ ω = μ_{а} \frac{H^2}{2} = \frac{BH}{2} $ Джоуль/метр3

Комплект таблиц. Магнитное поле (12 таблиц)

Комплект таблиц. Магнитное поле (12 таблиц)

Серия: «Учебные таблицы. Физика»

Учебный альбом из 12 листов. Артикул — 5-8669-012. Магнитное взаимодействие. Магнитное поле электрического тока. Линии магнитной индукции. Действие магнитного поля на проводник с током. Рамка с током в однородном магнитном поле. Действие магнитного поля на движущиеся заряженные частицы. Масс-спектрограф. Циклотрон. Пространственныетраектории заряженных частиц в магнитном поле. Взаимодействие электрических токов. Магнитный поток. Энергия магнитного потока. Магнитное поле в веществе. Диа- и парамагнетизм. Ферромагнетики. Таблицы отпечатаны на плотном полиграфическом картоне. По желанию могут быть приобретены удобные самоклеющиеся держатели для настенного крепления и быстрой смены таблиц во время урока. Держатель круглый. Держатель полоса.

Издательство: «Спектр (пособия)» (2008)

Купить за 3063 руб в My-shop

Другие книги схожей тематики:

    АвторКнигаОписаниеГодЦенаТип книги
    Комплект таблиц. Физика. 9 класс (20 таблиц)Учебный альбом из 20 листов. Материальная точка. Координаты движущегося тела. Ускорение. Законы Ньютона. Закон всемирного тяготения. Прямолинейное и криволинейное движение. Движение тела по… — @Спектр (пособия), @ @Учебные таблицы. Физика @ @ Подробнее…2007
    5104бумажная книга
    Комплект таблиц. Физика. 8 класс (20 таблиц)Учебный альбом из 20 листов. Внутренняя энергия. Количество теплоты. Удельная теплоемкость. Удельная теплота сгорания. Закон сохранения и превращения энергии. Плавление и отвердевание кристаллических… — @Спектр (пособия), @ @Учебные таблицы. Физика @ @ Подробнее…
    5104бумажная книга

    Открытый урок физики по теме «Магнитное поле». 9-й класс

    Цель урока: выявление основных свойств магнитного поля и способов его изображения через эксперимент.

    Задачи.

    Образовательные:

    • выявить существование магнитного поля в процессе решения поставленной ситуации;
    • дать определение магнитного поля;
    • исследовать зависимость величины магнитного поля магнита от расстояния до него;
    • исследовать взаимодействие полюсов двух магнитов;
    • выяснить свойства магнитного поля;
    • познакомиться с изображением магнитного поля через силовые линии.

    Развивающие:

    • развитие логического мышления; умения анализировать, сравнивать, систематизировать информацию;

    Воспитательные:

    • формировать навыки работы в группах;
    • формировать ответственность в выполнении учебной задачи.

    Оборудование: компьютер, интерактивная доска, мультимедийный проектор, презентация в программе Smart notebook, магниты полосовые, кольцеобразные и дугообразные, железные опилки, магнитная стрелка, источник тока, соленоид, соединительные провода.

    Ход урока

    Ситуация. Много веков назад это было. В поисках овцы пастух зашёл в незнакомые места, в горы. Кругом лежали чёрные камни. Он с изумлением заметил, что его палку с железным наконечником камни притягивают к себе, словно её хватает и держит какая-то невидимая рука. Поражённый чудесной силой камней пастух принёс их в ближайший город – Магнесу. Здесь каждый мог убедиться в том, что рассказ пастуха не выдумка – удивительные камни притягивали к себе железные вещи! Более того, стоило потереть таким камнем лезвие ножа, и тот сам начинал притягивать железные предметы: гвозди, наконечники стрел. Будто из камня, принесённого с гор, в них перетекала какая-то сила, разумеется, таинственная.

    Учитель. О каком камне идёт речь в предании? (О магните.) Как объяснить описанное явление? Какие ещё необычные свойства есть у камня?

    Тела, длительное время сохраняющие намагниченность, называются постоянными магнитами или просто магнитами.

    Учитель. У вас на партах лежат магниты < Рисунок 1> . Я предлагаю взять магниты и поднести их друг к другу, не касаясь. Что вы наблюдаете? Как объясняете? Почему происходит взаимодействие магнитов? Выходит между магнитами есть нечто такое, что мы не видим и не можем потрогать руками. Тогда это называют особой формой материи – полем. Магнитным полем. Выясняем тему урока и ставим цель урока – изучение магнитного поля. Не просто понятия магнитного поля, а его свойств.

    Записываем тему в тетради. Работаем с учебником, выявляем ключевые слова этой темы.

    Рисунок 1

    Опыт Эрстеда. Демонстрация < Рисунок 2>. Попытки объяснить опыт. Здесь мы видим один магнит (магнитная стрелка), выходит проводник с током тоже представляет собой магнит, т.е. вокруг проводника с током существует магнитное поле. Вспоминаем, что такое электрический ток. Даем понятие магнитного поля.

    Рисунок 2

    Магнитное поле – особая форма материи (силовое поле), которое образуется вокруг проводника, по которому протекает электрический ток. Оно связано с движущимися зарядами.

    Учитель. Выясним причину магнетизма. Если магнит пытаться разделить на части, то любой самый маленький кусочек будет иметь северный и южный полюс. В результате рассуждений приходим к гипотезе Ампера.

    Французский ученый Ампер объяснял намагниченность железа и стали существованием электрических токов <Рисунок 3>, которые циркулируют внутри каждой молекулы этих веществ. Во времена Ампера о строении атома еще ничего не знали, поэтому природа молекулярных токов оставалась неизвестной. Теперь мы знаем, что в каждом атоме имеются отрицательно заряженные частицы — электроны. При движении электронов возникает магнитное поле, которое и вызывает намагниченность железа и стали. В подтверждение своей теории Ампер провел ряд опытов, один из которых “Взаимодействие параллельных токов” <Рисунок 4>. В 1897г. гипотезу подтвердил английский учёный Томсон, а в 1910г. измерил токи американский учёный Милликен.

    Рисунок 3

    Рисунок 4

    Вывод: движение электронов представляет собой круговой ток, а вокруг проводника с электрическим током существует магнитное поле.

    Учитель. Записываем основные свойства магнитного поля <Рисунок 5>.

    Рисунок 5

    Исследование магнитного поля.

    Демонстрация. Рамка с током поворачивается во внешнем магнитном поле (силовое действие). Можно заменить опыт – поднести постоянный магнит к катушке с током, подвешенной на гибких проводах.

    Вывод: магнитное поле определяется по его действию на движущийся заряд

    Учащиеся подносят магнит к магнитной стрелке.

    Вывод: магнитное поле оказывает силовое действие.

    Учащиеся выполняют эксперименты по определению полюсов магнита и их взаимодействию (п.1 — 4 инструкции для учащихся) < Рисунок 6>.

    Рисунок 6

    Учитель. Ответьте на вопросы:

    Как взаимодействуют два магнита?

    Выводы: < Рисунок 7>

    Рисунок 7

    Одноименные полюса магнитов отталкиваются, а разноименные притягиваются.

    На нейтральной линии отсутствует магнитное действие

    Учитель. Как сделать магнитное поле видимым?

    2. Учащиеся выполняют эксперименты по определению магнитного спектра (п. 5-9 инструкции для учащихся). Графическое изображение силовых линий магнитного поля (работа в группах) <Рисунок 8>.

    Рисунок 8

    № опыта Объект эксперимента Результат – графическое изображение линий магнитного поля
    1 Полосовой магнит  
    2 Кольцевой магнит  
    3 Дугообразный магнит  

    Подводим итоги II части эксперимента.

    Выводы: железные опилки выстраиваются вдоль линий магнитного поля.

    Линии, вдоль которых располагаются железные опилки, называются силовыми линиями магнитного поля (магнитный спектр). Магнитная линия – воображаемая линия, вдоль которой выстраивались бы оси магнитных стрелок <Рисунок 9>.

    Рисунок 9

    Учитель. Какую форму имеют силовые линии магнитного поля? Как зависит густота силовых линий от расстояния до магнита?

    Вывод: силовые линии всегда имеют форму замкнутых закругленных линий.

    Учитель. На рисунке изображена магнитная линия, линия изогнутая, направление магнитной линии определяется направлением магнитной стрелки. Направление указывает северный полюс магнитной стрелки. Очень удобно изображать линии именно при помощи стрелок.

    Инструкция.

    I часть

    1. Положите полосовой магнит на стол.
    2. Поднесите к нему другой магнит сначала одним полюсом, а затем другим.
    3. Соедините два магнита противоположными полюсами. Сделайте вывод о взаимодействии полюсов магнита.
    4. Поднесите скрепку к полюсам магнита и к нейтральной линии. Сделайте вывод о силовом действии магнита.

    II часть

    1. Поместите на полосовой магнит кусок плотной бумаги.
    2. Сверху аккуратно насыпьте металлические опилки. Аккуратно постучите по листочку. Зарисуйте картину силовых линий в таблице.
    3. Проделайте опыт с кольцевым магнитом. Зарисуйте силовые линии в таблице.
    4. Тоже повторите с дугообразным магнитом.

    Подводим итоги II части эксперимента. Свойства магнитных линий <Рисунок 10> .

    Рисунок 10

    1. У магнитных линий нет ни начала, ни конца. Это линии замкнутые. Раз магнитные линии замкнуты, то не существует магнитных зарядов.

    2. Это линии, которые не пересекаются, не прерываются, не свиваются каким-либо образом. При помощи магнитных линий мы можем характеризовать магнитное поле, представить себе не только его форму, но и говорить о силовом воздействии. Если изображать большую густоту таких линий, то в этом месте, в этой точке пространства, у нас силовое действие будет больше.

    Учитель. Рассмотрим магнитное поле прямого тока (видео). Из опыта видим, что магнитные стрелки <Рисунок 11> устанавливаются вокруг проводника в зависимости от направления тока в нем.

    Рисунок 11

    Учитель. Рассмотрим силовые линии катушки с током. С понятием соленоид мы знакомы с 8 класса.

    Соленоид — это катушка в виде намотанного на цилиндрическую поверхность изолированного проводника, по которому течёт электрический ток <Рисунок 12>.

    Рисунок 12

    3. По расположению силовых линий различают однородное и неоднородное магнитное поле.

    Если линии располагаются параллельно друг другу, их густота одинакова, то в этом случае говорят, что магнитное поле однородно. Если, наоборот, этого не выполняется, т.е. густота разная, линии искривлены, то такое поле будет называться неоднородным.

    Примеры однородного магнитного поля – это поле, которое встречается внутри катушки с большим числом витков или внутри прямолинейного, полосового магнита. Магнитное поле вне полосового магнита или то, что мы сегодня наблюдали на уроке, это поле неоднородное. Заполняем таблицу <Рисунок 13>.

    Рисунок 13

      Неоднородное магнитное поле Однородное магнитное поле
    Расположение линий Искривлены, их густота различна Параллельны, их густота одинакова
    Густота линий неодинакова Одинакова
    Сила неодинакова одинакова

    Закрепление.

    По рисунку определите тип магнитного поля < Рисунок 14>.

    Рисунок 14

    • Определите, в какой точке магнитное поле сильнее или слабее.
    • Решите упр 35(2)
    • Ответьте на вопросы.

    Рефлексия <Рисунок 15> .

    Рисунок 15

    1. О каком предмете шла речь в легенде?
    2. Что существует возле проводника с током?
    3. Перечислите основные свойства магнитного поля?
    4. Что я узнал сегодня нового?
    5. Что я уже знал до этого урока?
    6. Что я понял, чему научился?
    7. Какие задания вызвали наибольший интерес?
    8. Какие трудности испытывали?

    Д/з. Параграф 43,44 упр. 33; 34(2) < Рисунок 16>

    Рисунок 16

    По желанию — сообщения о магнитах и магнитных явлениях.

    Приложение.

    Литература.

    1. Перышкин А.В. Физика. 9кл.: учебник для общеобразоват. учреждений.- М.: Дрофа, 2010.
    2. http://school-collection.edu.ru/
    3. Дж. Уокер. Физический фейерверк. – М.: Мир, 1988.

    Презентация к уроку по физике (11 класс) по теме: Электрические и магнитные поля в таблицах и схемах.

    Слайд 1

    Электрические и магнитные поля В таблицах и схемах Выполнила: Козьякова Сусанна Айказовна, учитель физики ГБОУ СОШ № 341 Невского района Санкт-Петербурга

    Слайд 2

    Гравитационное взаимодействие Электростатическое взаимодействие Возникает между частицами вещества Наличие взаимодействия определяется особым свойством частиц вещества: Гравитационная масса, m Электрический заряд, q Зависит от расстояния между частицами Не зависит от свойств среды Зависит от свойств среды Основной закон, описывающий взаимодействие в вакууме Закон всемирного тяготения Закон Кулона Силы центральные Границы применимости: Материальные точки, сферические тела Неподвижные точечные электрические заряды. Гравитационное взаимодействие Электростатическое взаимодействие Возникает между частицами вещества Наличие взаимодействия определяется особым свойством частиц вещества: Гравитационная масса, m Электрический заряд, q Зависит от расстояния между частицами Не зависит от свойств среды Зависит от свойств среды Основной закон, описывающий взаимодействие в вакууме Силы центральные Границы применимости: Материальные точки, сферические тела Неподвижные точечные электрические заряды. Электростатическое поле таблица № 1

    Слайд 3

    Теория дальнодействия А ′ А B q 2 q 1 Действие одного тела на другое, удаленное от него тело, происходит непосредственно через пустоту и это действие передается мгновенно т.е. с бесконечно большой скоростью.

    Слайд 4

    Теория близкодействия Взаимодействие между телами, находящимися на некотором расстоянии друг от друга, осуществляется с помощью промежуточных звеньев или среды (агентов), которые передают взаимодействием от одной точки к другой с некоторой конечной скоростью. Данную теорию разработал М. Фарадей, а окончательно завершил Д. Максвелл. А ′ А B q 2 q 1

    Слайд 5

    Теория близкодействия Неподвижный заряд , q 1 Электрическое поле, Е 1 Электрическое поле, Е 2 → → Другой заряд , q 2 Действует на Создает Создает Действует на

    Слайд 6

    Неподвижный заряд , q 1 Теория близкодействия Создает Электрическое поле, Е 1 Не действует! →

    Слайд 7

    Теория близкодействия Движущийся заряд , q 1 Электрическое поле, Е 1 Магнитное поле, В 1 → → Другой заряд , q 2 Действует на Создает Создает Действует на

    Слайд 8

    Виды материи Вещество Поле Из вещества состоят тела мегамира и макромира ? Тела локализованы в пространстве Не локализовано в пространстве Оказывают воздействие на органы чувств человека и животных Оказывает воздействие на человека на уровне клетки Могут регистрироваться приборами Могут регистрироваться приборами Обладает энергией Обладает энергией Двигается как целое Распространяется в виде волн Скорости при движении значительно меньше скорости света Скорость распространения равна скорости света Виды материи таблица № 2

    Слайд 9

    Магнитное поле Опыт Эрстеда Опыт Ампера Ток , I Магнитное поле, B → Магнитная стрелка создает д ействует на Движущийся заряд (Ток , I ) Магнитное поле, B → Другой движущийся заряд (Ток , I ) создает д ействует на

    Слайд 10

    Полная цепь Замкнутый контур Ток появляется, когда… Замыкается ключ и сторонние силы внутри источника тока начинают «работать» Контур пронизывает изменяющийся во времени поток магнитной индукции Параметры контура Полное сопротивление цепи R+r = const Сопротивление контура R= const Сила тока в контуре увеличивается, если Увеличивается ЭДС источника Увеличивается скорость изменения потока магнитной индукции Направление тока зависит… От знака ЭДС От знака изменения потока магнитной индукции через контур Природа ЭДС источника тока и катушки таблица № 3

    Слайд 11

    Неподвижный заряд Электростатическое поле, (Е, φ ) Другие неподвижные или движущиеся заряды создает д ействует на Движущийся заряд Электрическое стационарное поле, (Е, φ ) → создает д ействует на → Другие неподвижные или движущиеся заряды

    Слайд 12

    Переменное магнитное поле Вихревое электрическое поле Движущиеся или неподвижные заряды создает д ействует на

    Слайд 13

    Электрическое поле Электрическое вихревое поле Создается Неподвижными или движущимися и создающими постоянное пространственное распределение зарядов Изменяющимся во времени магнитным полем Действует на Неподвижные или движущиеся электрические заряды Неподвижные или движущиеся электрические заряды Силовая характеристика Напряженность электрического поля Напряженность электрического поля Электрическое вихревое поле таблица № 4 Электрическое поле Электрическое вихревое поле Потенциальное или непотенциальное поле, работа по замкнутому контуру Потенциальное, Непотенциальное, Силовые линии Незамкнутые, начинаются на положительном заряде, оканчиваются на отрицательном заряде Замкнутые, охватывают силовые линии магнитного поля, создавшего данное поле Обладает энергией Изменяет кинетическую энергию заряженной частицы Изменяет кинетическую энергию заряженной частицы Электрическое поле Электрическое вихревое поле Потенциальное или непотенциальное поле, работа по замкнутому контуру Силовые линии Незамкнутые, начинаются на положительном заряде, оканчиваются на отрицательном заряде Замкнутые, охватывают силовые линии магнитного поля, создавшего данное поле Обладает энергией Изменяет кинетическую энергию заряженной частицы Изменяет кинетическую энергию заряженной частицы

    Слайд 14

    Инертность Индуктивность Свойство тела Свойство тела Обнаруживается При изменении его скорости При изменении силы тока в нем Состоит в том, что Скорость не изменяется мгновенно Сила тока в цепи не изменяется мгновенно Физическая величина (мера свойства) Масса Индуктивность (коэффициент самоиндукции) От чего зависит От формы, размеров и вещества От формы, размеров и среды От чего не зависит От скорости, от значения и направления действующей силы От значения и направления силы тока, от скорости изменения силы тока Свойство проводника. Индуктивность. таблица № 5

    Слайд 15

    Поле (электрическое, магнитное) действует Переменное поле (электрическое, магнитное) Заряд (движущийся, неподвижный ) Заряд (движущийся, неподвижный ) создает Переменное поле (магнитное, электрическое) Заряд (движущийся, неподвижный ) действует создает

    Слайд 16

    Переменное электрическое поле Переменное магнитное поле Электрический заряд создает действует

    Слайд 17

    Запомни: Заряд неподвижен – электростатическое поле. Заряд движется равномерно – постоянное (стационарное) электрическое поле и постоянное магнитное поле. Заряд движется ускоренно – переменное магнитное поле → переменное электрическое поле → переменное магнитное поле → … Единое электромагнитное поле . Литература: Г.Н. Степанова. Физика. Учебник. 10 класс. Электродинамика.

    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *