Как определить направление магнитной индукции. I. Актуализация опорных знаний. Тема: Сила Лоренца п.6

29.01.2019

Урок 1

Тема: Взаимодействие токов. Вектор магнитной индукции. п.1,2

Цели урока:

Дидактические – создавать условия для усвоения нового учебного материала по взаимодействию токов, линий магнитной индукции используя проблемно – деятельностный подход.

Образовательные – формировать представления о природе взаимодействия электрических токов; направлении вектора магнитной индукции

Развивающие – формировать представление о процессе научного познания по изучению нового материала по логической цепочке: создание проблемной ситуации – формулировка проблемы – выдвижение гипотезы – ее обоснование – проверка; умение пользоваться правилом буравчика.

Воспитательные – прививать культуру умственного труда.

Тип урока – урок освоения новых знаний.

Оборудование:

Для учителя : компьютер, диски с электронными видеоматериалами по теме: «Магнитные поля», интерактивная доска, мультимедийный проектор.

Для учащихся : слайды по этапам урока; демонстрационный эксперимент по взаимодействию токов, учебник 11 класса

ХОД УРОКА

I. Актуализация опорных знаний

Презентация , слайд 3, слайд 4, слайд 5, слайд 6>

Учитель. Вспомним, что мы знаем об истории открытия магнитного поля?

Учащиеся представляют историю открытия магнитного поля.

Презентация , слайд 3, слайд 4>.

Учитель. Какую гипотезу о существовании магнитного поля предложил Ампер?

Учащийся 1. Исторический экскурс о биографии Ампера Презентация , слайд 5>.

Учащийся 2. Рассказывают о «гипотезе Ампера»

Презентация , слайд 6>.

II. Изучение нового материала

Учитель. Особого внимания заслуживают многочисленные открытия Ампера. В конце 1820 года он открыл закон взаимодействия проводников с током. Запишем тему урока Презентация , слайд 1, слайд 2>.

Между неподвижными электрическими зарядами действуют силы, определяемые законом Кулона . Согласно теории близкодействия это взаимодействие осуществляется так: каждый из зарядов создает электрическое поле, которое действует на другой заряд.

Однако между электрическими зарядами могут существовать силы и иной природы. Их можно обнаружить с помощью следующего опыта.

Возьмем два гибких проводника, укрепим их вертикально, а затем присоединим нижними концами к полюсам источника тока (рис. 1.1). Притяжения или отталкивания проводников при этом не обнаружится 1 .

Если теперь другие концы проводников замкнуть проволокой так, чтобы в проводниках возникли токи противоположного направления, то проводники начнут отталкиваться друг от друга (рис. 1.2). В случае же токов одного направления проводники притягиваются (рис. 1.3).

Взаимодействия между проводниками с током, т. е. взаимодействия между направленно движущимися электрическими зарядами , называют магнитными. Силы, с которыми проводники с током действуют друг на друга, называются магнитными силами.

1 Проводники заряжаются от источника тока, но заряды проводников при разности потенциалов между ними в несколько вольт ничтожно малы. Поэтому кулоновские силы никак не проявляются.

Магнитное поле . Согласно теории близкодействия, подобно тому как в пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает электрическое поле, в пространстве, окружающем токи, возникает поле, называемое магнитным .

Электрический ток в проводнике создает вокруг себя магнитное ионе, котоpoe действует на ток в другом проводнике. А поле, созданное электрическим током второго проводника, действует на первый.

Магнитное поле представляет собой особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами.

Перечислим основные свойства магнитного поля, которые установлены экспериментально.

1. Магнитное поле порождается электрическим током (движущимися зарядами).

2. Магнитное поле обнаруживается по действию на электрический ток (на движущиеся заряды).

Подобно электрическому полю, магнитное поле существует реально, независимо от нас, от наших знаний о нем.

Экспериментальным доказательством реальности магнитного поля, как и реальности электрического поля, может служить факт существования электромагнитных волн.

Замкнутый контур с током в магнитном поле. Для изучения магнитного поля можно взять замкнутый контур малых (по сравнению с расстояниями, на которых магнитное поле заметно изменяется) размеров. Например, можно взять маленькую плоскую проволочную рамку произвольной формы (рис. 1.4). Подводящие ток проводники нужно расположить близко друг к другу (рис. 1.4, а) или сплести их вместе (рис. 1.4, б). Тогда результирующая сила, действующая со стороны магнитного поля на эти проводники, будет равна нулю.

Выяснить характер действия магнитного поля на контур с током можно с помощью следующего опыта.

Подвесим на тонких гибких проводниках, сплетенных вместе, маленькую плоскую рамку, состоящую из нескольких витков проволоки. На расстоянии, значительно большем размеров рамки, вертикально расположим провод (рис. 1.5, а). Рамка при пропускании электрического тока через нее и через провод поворачивается и располагается так, что провод оказывается в плоскости рамки (рис. 1.5,6). При изменении направления тока в проводе рамка поворачивается на 180°.

Опыт показывает, что магнитное поле создается не только токами в проводниках. Любое направленное движение электрических зарядов вызывает появление магнитного поля. Так, например, токи в газах, полупроводниках вызывают возникновение в окружающем их пространстве магнитного поля. Смещение связанных электрических зарядов в диэлектрике , помещенном в переменное электрическое поле, также вызывает появление магнитного поля.

Из курса физики вам известно, что магнитное поле создается не только электрическим током, но и постоянными магнитами. Если мы подвесим на гибких проводах плоскую рамку с током между полюсами магнита, то рамка будет поворачиваться до тех пор, пока ее плоскость не установится перпендикулярно линии, соединяющей полюсы магнита (рис. 1.6). Таким образом, магнитное поле оказывает на рамку с током ориентирующее действие 1 .

Движущиеся заряды (электрический ток) создают магнитное поле.

Вокруг любых направленно движущихся зарядов возникает магнитное поле. Оно также появляется в случае, если в пространстве существует электрическое поле , изменяющееся со временем.

Обнаруживается магнитное поле но действию на электрический ток.

Закрепление по п.1 Вопросы классу:

1. Какие взаимодействия называют магнитными!
2. Перечислите основные свойства магнитного поля.

1 Однородное магнитное поле оказывает на рамку, как показывает опыт, лишь ориентирующее действие. В неоднородном магнитном поле рамка, кроме того, будет двигаться поступательно, притягиваясь к проводнику с током или отталкиваясь от него.

Переходим ко п.2: ЛИНИИ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

Электрическое поле характеризуется векторной величиной - напряженностью электрического поля . Надо бы ввести также и величину, характеризующую магнитное поле количественно. Дело это непростое, так как магнитные взаимодействия сложнее электрических. Векторную характеристику магнитного поля называют вектором магнитной индукции и обозначают буквой . Сначала мы рассмотрим вопрос только о направлении вектора .

Магнитная стрелка. Мы видели, что в магнитном поле рамка с током на гибком подвесе, со стороны которого не действуют силы упругости, препятствующие ориентации рамки, поворачивается до тех пор, пока она не установится определенным образом. Вам известно, что так же ведет себя и магнитная стрелка - маленький продолговатый магнит с двумя полюсами на концах - южным S и северным N.
Направление вектора магнитной индукции . Ориентирующее действие магнитного поля на магнитную стрелку или рамку с током можно использовать для определения направления вектора магнитной индукции.

За направление вектора магнитной индукции принимается направление , которое показывает северный полюс N магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле (рис. 1.7, а). Это направление совпадает с направлением положительной нормали к замкнутому контуру с током (рис. 1.7, б). Положительная нормаль направлена в ту сторону, куда перемещается буравчик (с правой нарезкой), если вращать его по направлению тока в рамке (рис. 1.7, в).

Используя рамку с током или магнитную стрелку, можно определить направление вектора магнитной индукции в любой точке поля.

На рисунках 1.8, 1.9 показаны опыты с магнитной стрелкой, повторяющие опыты с рамкой (см. рис. 1.5, 1.6).

В магнитном поле прямолинейного проводника с током магнитная стрелка в каждой точке устанавливается по касательной к окружности (см. рис. 1.9). Плоскость такой окружности перпендикулярна проводу, а центр ее лежит на оси провода.

Направление вектора магнитной индукции устанавливают с помощью правила буравчика: если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика указывает направление вектора магнитной индукции.

Опыт по определению направления вектора индукции магнитного поля Земли проводит каждый, кто ориентируется на местности по компасу.

Линии магнитной индукции. Наглядную картину магнитного поля можно получить, если построить так называемые линии магнитной индукции . Линиями магнитной индукции называют линии, касательные к которым в любой их точке совпадают с вектором в данной точке поля (рис. 1.10). Линии вектора магнитной индукции аналогичны линиям вектора напряженности электростатического поля.

Для магнитного поля прямолинейного проводника с током из приведенных ранее опытов следует, что линии магнитной индукции - концентрические окружности, лежащие в плоскости, перпендикулярной этому проводнику с током (см. рис. 1.9). Центр окружностей находится на оси проводника. Стрелки на линиях указывают, в какую сторону направлен вектор магнитной индукции, касательный к данной линии.

На рисунке 1.11 показана картина магнитного поля катушки с током (соленоида). Если длина соленоида много больше его диаметра, то магнитное поле внутри соленоида можно считать однородным. Линии магнитной индукции такого поля параллельны и находятся на равных расстояниях друг от друга.

На рисунке 1.12 показано магнитное поле Земли. Линии магнитной индукции поля Земли подобны линиям магнитной индукции поля соленоида.

Магнитный северный полюс N близок к Южному географическому полюсу, а магнитный южный полюс S - к Северному географическому полюсу. Ось такого большого магнита составляет с осью вращения Земли угол 11,5°. Периодически магнитные полюсы меняют свою полярность. Последняя такая замена произошла около 30 000 лет назад.

Картину линий магнитной индукции можно сделать видимой, воспользовавшись мелкими железными опилками. С этим методом вы уже знакомы.

В магнитном поле каждый кусочек железа , насыпанный на лист картона, намагничивается и ведет себя как маленькая магнитная стрелка. Большое количество таких стрелок позволяет в большем числе точек определить направление магнитного поля и, следовательно, точнее выяснить расположение линий магнитной индукции. Примеры картин магнитного поля приведены на рисунках 1.13-1.16.

Вихревое поле. Важная особенность линий магнитной индукции состоит в том, что они не имеют ни начала, ни конца. Они всегда замкнуты. Вспомним, что с электростатическим полем дело обстоит иначе. Его силовые линии во всех случаях имеют источники: они начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных.

Поля с замкнутыми векторными линиями называют вихревыми. Магнитное поле - вихревое поле .

Замкнутость линий магнитной индукции представляет собой фундаментальное свойство магнитного поля. Оно заключается в том, что магнитное ноле не имеет источников. Магнитных зарядов, подобных электрическим, в природе не существует.

Магнитное поле - вихревое поле, в каждой точке поля вектор магнитной индукции имеет определенное направление. Это направление указывает магнитная стрелка или его можно определить по правилу буравчика. Магнитное поле не имеет источников; магнитных зарядов в природе не существует.

закрепление материала к п.2 Вопросы классу:
1. Как ориентируются в однородном магнитном поле замкнутый контур с током и магнитная стрелка!
2. Что называют линиями магнитной индукции !
3. Какие поля называют вихревыми!
4. Чем вихревое поле отличается от потенциального!(Электрическое поле делится на две составляющие: потенциальную и вихревую.Вихревая составляющая образует замкнутые цепочки (силовые линии), а потенциальная – сходящиеся или расходящиеся не замкнутые на себя цепочки. Так же известно, что вихревое поле не является потенциальным, т.к. оно не обладает потенциальной энергией.)

IV. Подведение итогов урока

Выводы делают сами учащиеся.

V. Домашнее задание п.1,2(уметь отвечать на вопросы п.)

Уро к 2

Тема: Закон Ампера и его применение п.3-5

Цель: Сформулировать закон Ампера и показать его практическую применимость; развивающие: продолжить работу по развитию мышления (операций анализа и синтеза, умения выделять главное, самую суть вещей), овладению методами научного исследования (уметь собирать электрическую схему, проводить эксперимент, делать выводы из него и из фронтальных экспериментов).
Воспитательные: продолжить работу по формированию у учащихся положительных мотивов учения, коммуникативных умений; гуманности, дисциплинированности, эстетического восприятия мира.

Ход урока

1.орг.момент

2.Актуализация знаний

Опишите опыт Эрстеда

Каким является магнитное поле

Что можно сказать об основных линиях маг.поля

Что такое соленоид

Сформулируйте правило для опр.направлений силовых линий м.поля

Тест

Свечение провода;

Беспорядочно;

По кругу;

Зигзагом;

По силовым линиям?

3. По проводнику пропустили постоянный ток. Магнитное поле этого тока можно обнаружить с помощью:

Амперметра;

Вольтметра;

Термометра;

Стальных опилок.

4. Как направлен вектор магнитной индукции в точке А

5. Как направлен вектор магнитной индукции в точке А около прямого проводника с током?

6. Уточните приведенные формулировки.

Неподвижными
Движущимися

7. Уточните приведенные формулировки:

Гилбертом

Эрстедом

Фарадеем
Отталкивание
Притяжение

3.Изучение материала

ИНДУКЦИИ. СИЛА АМПЕРА
Магнитное поле действует на все участки проводника с током. Зная силу, действующую на каждый малый участок проводника, можно вычислить силу, действующую на весь замкнутый проводник в целом.

Закон, определяющий силу, действующую на отдельный небольшой участок проводника (элемент тока), был установлен в 1820 г. А. Ампером 1 . Так как создать обособленный элемент тока нельзя, то Ампер проводил опыты с замкнутыми проводниками. Меняя форму проводников и их расположение, он сумел установить выражение для силы, действующей на отдельный элемент тока.

Модуль вектора магнитной индукции. Выясним экспериментально, от чего зависит сила, действующая на проводник с током в магнитном поле. Это позволит нам дать определение модуля вектора магнитной индукции, а затем найти силу Ампера.

Действие магнитного поля на проводник с током будем изучать на установке, изображенной на рисунке 1.17. Свободно подвешенный горизонтально проводник находится в поле постоянного подковообразного магнита.

1 Точнее говоря. Ампер установил закон для силы взаимодействия между двумя небольшими участками (элементами) проводников с током. Он был сторонником теории дальнодействия и не пользовался понятием поля. Однако по традиции и в память о заслугах этого ученого выражение для магнитной силы, действующей на проводник с током со стороны магнитного поля, также называют законом Ампера.

Ампер Андре Мари (1775-1836) - великий французский физик и математик, один из основоположников электродинамики. Ввел в физику понятие «электрический ток » и разработал первую теорию магнетизма, основанную на гипотезе молекулярных токов, открыл механическое взаимодействие электрических токов и установил количественные соотношения для силы этого взаимодействия. Назван Максвеллом «Ньютон электричества». Работал также в области механики, теории вероятностей и математического анализа.

Поле магнита сосредоточено в основном между его полюсами, поэтому магнитная сила действует практически только на часть проводника длиной , расположенную непосредственно между полюсами. Сила измеряется с помощью специальных весов, связанных с проводником двумя стерженьками. Она направлена горизонтально, перпендикулярно проводнику и линиям магнитной индукции.

Увеличивая силу тока в 2 раза, можно заметить, что и действующая на проводник сила также увеличивается в 2 раза. Добавив еще один такой же магнит, мы в 2 раза увеличим размеры области, где существует магнитное поле, и тем самым в 2 раза увеличим длину части проводника, на которую действует магнитное поле. Сила при этом также увеличится в 2 раза. И наконец, сила Ампера зависит от угла, образованного вектором с проводником.

В этом можно убедиться, меняя наклон подставки, на которой находятся магниты, так, чтобы изменялся угол между проводником и линиями магнитной индукции . Сила достигает максимального значения , когда вектор магнитной индукции перпендикулярен проводнику.

Итак, максимальная сила, действующая на отрезок проводника длиной , но которому идет ток, прямо пропорциональна произведению силы тока I на длину участка

Этот опытный факт можно использовать для определения модуля вектора магнитной индукции. В самом деле, не будет зависеть ни от силы тока и проводнике, ни от длины участка проводника. Именно поэтому это отношение можно принять за характеристику магнитного поля в том месте, где расположен участок проводника длиной .

Модуль вектора магнитной индукции определяется отношением максимальной силы, действующей со стороны магнитного поля на отрезок проводника с током, к произведению силы тока на длину этого отрезка:

Магнитное поле полностью характеризуется вектором магнитной индукции В каждой точке магнитного поля можно определить направление вектора магнитной индукции и его модуль, если измерить силу, действующую на отрезок проводника с током.

Модуль силы Ампера. Пусть вектор магнитной индукции составляет угол (рис. 1.18) с направлением отрезка проводника с током (элементом тока). (За направление элемента тока принимают направление, в котором по проводнику идет ток.) Опыт показывает, что магнитное поле, вектор индукции которого направлен вдоль проводника с током, не оказывает никакого действия на ток. Модуль силы зависит лишь от модуля составляющей вектора , перпендикулярной проводнику, т. е. от , и не зависит от составляющей 1 , направленной вдоль проводника.

Максимальная саля Ампера согласно формуле (1.1) равна:

ей соответствует угол . При произвольном значении угла а сила пропорциональна не В, а составляющей .

Поэтому выражение для силы F, действующей на малый отрезок проводника , при силе тока в нем l, со стороны магнитного поля с индукцией , составляющей с элементом тока угол , имеет вид

Это выражение называют законом Ампера . Сила Ампера равна произведению модуля силы тока, вектора магнитной индукции, длины, отрезка проводника и синуса угла между направлениями векторов магнитной индукции и тока.
Направление силы Ампера. В рассмотренном выше опыте вектор перпендикулярен элементу тока и вектору . Его направление определяется правилом левой руки: если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная проводнику составляющая вектора магнитной индукции . входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90° большой палец укажет направление силы, действующей на отрезок проводника (рис. 1.19).

Это правило справедливо во всех случаях.

Единица магнитной индукции. Мы ввели новую величину - вектор магнитной индукции. За единицу модуля век тора магнитной индукции можно принять магнитную индукцию однородного поля, в котором на отрезок провод пика длиной 1 м при силе тока в нем 1 А действует со стороны поля максимальная сила F m = 1 Н . Согласно формуле (1.1) единица магнитной индукции равна .

Единица магнитной индукции получила название тесла (Тл) в честь югославского ученого-электротехника II. Тее л а (1856-1943).

Измеряя силу, действующую со стороны магнитного поля на участок проводника с током, можно определить модуль вектора магнитной индукции. Сформулирован закон Ампера для силы, действующей на участок проводника с током в магнитном поле.

1. Как определяется модуль вектора магнитной индукции!
2. Чему равен модуль вектора силы Ампера!
3. Сформулируйте правило для определения направления силы Ампера.
4. В каких единицах измеряется магнитная индукция!
ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
Ориентирующее действие магнитного поля на контур с током (см. § 2) используют в электроизмерительных приборах магнитоэлектрической системы - амперметрах и вольтметрах .

Измерительный прибор магнитоэлектрической системы устроен следующим образом (рис. 1.20). На легкую алюминиевую рамку 2 прямоугольной формы с прикрепленной к ней стрелкой 4 намотана катушка. Рамка укреплена на двух полуосях ОО". В положении равновесия ее удерживают две тонкие спиральные пружины Я. Силы упругости со стороны пружин, возвращающие катушку в положение равновесия, пропорциональны углу отклонения стрелки от положения равновесия. Катушку помещают между полюсами постоянного магнита М с наконечиками специальной формы. Внутри катушки расположен цилиндр l из железа. Такая конструкция обеспечивает радиальное направление линий магнитной индукции в той области, где находятся витки катушки (рис. 1.21). В результате при любом положении катушки силы, действующие на нее со стороны магнитного поля, максимальны и при неизменной силе тока постоянны. Векторы и -изображают силы, действующие на катушку со стороны магнитного поля и поворачивающие ее. Катушка с током поворачивается до тех пор, пока силы упругости со стороны пружин не уравновесят силы, действующие на рамку со стороны магнитного поля.

Увеличивая силу тока и 2 раза, мы обнаружим, что стрелка поворачивается на угол, вдвое больший, и т. д. Это происходит потому, что силы, действующие на катушку со стороны магнитного поля, прямо пропорциональны силе тока: F m ~ I . Благодаря этому можно определить силу тока по углу поворота катушки, если проградуировать прибор. Для этого надо установить, каким углам поворота стрелки соответствуют известные значения силы тока.

Такой же прибор может измерять и напряжение. Для этого нужно градуировать прибор так, чтобы угол поворота стрелки соответствовал определенным значениям напряжения. Кроме того, сопротивление вольтметра должно быть много больше сопротивления амперметра .

В основе устройства электроизмерительных приборов магнитоэлектрической системы лежит действие магнитного поля на рамку с током.

Закрепление материала Вопросы
1. Почему магнитные силы, действующие на проводники катушки прибора, не зависят от угла поворота катушки!
2. Что удерживает рамку от вращения в магнитном поле!
3. Чем амперметр отличается от вольтметра!

ГРОМКОГОВОРИТЕЛЬ
Зная направление и модуль силы, действующей на любой участок проводника с током, можно вычислить суммарную силу, действующую на весь замкнутый проводник. Для этого надо найти сумму сил, действующих на каждый участок проводника с током.

Закон Ампера используют для расчета сил, действующих на проводники с током , во многих технических устройствах. В частности - в электродвигателях, с которыми ны ознакомились в предыдущих классах.

Разберем устройство громкоговорителя.

Громкоговоритель служит для возбуждения звуковых волн под действием переменного электрического тока, меняющегося со звуковой частотой. В электродинамическом громкоговорителе (динамике) используется действие магнитного поля постоянного магнита на переменный ток в подвижной катушке.

Схема устройства громкоговорителя показана на рисунке 1.22, а. Звуковая катушка ЗК располагается в зазоре кольцевого магнита М. С катушкой жестко связан бумажный конус - диафрагма D. Диафрагма укреплена на упругих подвесах, позволяющих ей совершать вынужденные колебания вместе с подвижной катушкой.

По катушке проходит переменный электрический ток с частотой, paвной звуковой частоте сигнала с микрофона или с выхода радиоприемника, проигрывателя, магнитофона. Под действием силы Ампера катушка колеблется вдоль оси громкоговорителя ОО 1 (см. рис. 1.22, а) в такт с колебаниями токa. Эти колебания передаются диафрагме, и поверхность диафрагмы излучает звуковые волны.

Первоклассные громкоговорители воспроизводят без значительных искажений звуковые колебания в диапазоне 40-15 000 Гц. Но такие устройства очень сложны. Поэтому обычно применяют системы из нескольких громкоговорителей, каждый из которых воспроизводит звук в определенном небольшом интервале частот. Общим недостатком всех громкоговорителей является их малый КПД . Они излучают лишь 1 - 3% проводимой энергии.

Звук в радиоприемнике, проигрывателе и магнитофоне возникает в результате движения катушки с током в поле постоянного магнита.

Наряду с электромеханическими громкоговорителями в настоящее время широкое применение получили громкоговорители, основаннью на пьезоэлектрическом эффекте. Этот эффект проявляется в виде деформации некоторых типов кристаллов в электростатическом поле . Две пьезопластинки склеивают. Пластинки подбирают так, что одна из них увеличивается но длине под действием поля, а другая уменьшается (см. рис. 1.22, б). В результате получают элемент, который сильно изгибается под действием поля и при переменном электрическом поле создает акустическую волну. Пьезогромкоговорители очень удобны в изготовлении и могут быть совсем маленькими. Вследствие этого они нашли широкое применение в радиотелефонах, мобильных телефонах, ноутбуках и микрокомпьютерах.

Взаимодействие токов и пьезоэлектрический эффект положены в основу принципа работы современных громкоговорителей.

Закрепление материала Вопросы

Укажите направление вектора магнитной индукции, электрического тока и силы Ампера на схеме громкоговорителя (см. рис. 1.22).

4.Итог урока д/з п.3-5

1. Что наблюдалось в опыте Эрстеда:

Свечение провода;

Взаимодействие двух магнитных стрелок;

Взаимодействие двух параллельных проводников с током;

Поворот магнитной стрелки вблизи проводника при пропускании через него тока?

2. Вокруг плоского магнита рассыпаны железные опилки. Как расположены опилки вокруг магнита:

Беспорядочно;

По кругу;

Зигзагом;

По силовым линиям?

3. По проводнику пропустили постоянный ток. Магнитное поле этого тока можно обнаружить с помощью:

Амперметра;

Вольтметра;

Термометра;

Стальных опилок.

4. Как направлен вектор магнитной индукции в точке А

5. Как направлен вектор магнитной индукции в точке А около прямого проводника с током?

6. Уточните приведенные формулировки.

Согласно теории близкодействия токи […] взаимодействовать непосредственно друг на друга. В пространстве, окружающем токи, возникает магнитное поле.

Магнитное поле первого проводника воздействует на магнитное поле второго проводника. Магнитное поле представляет собой особую форму существования материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между […] заряженными частицами.

Неподвижными
Движущимися

7. Уточните приведенные формулировки:

Взаимодействие токов было открыто и изучено в 1820 году […], который исследовал поведение подвижных контуров различной формы с током.

Ампер обнаружил […] токов, текущих в одном направлении и […] токов, текущих в противоположных направлениях.

Гилбертом

Эрстедом

Фарадеем
Отталкивание
Притяжение

ПОЗНАВАТЕЛЬНАЯ ЦЕЛЬ: изучение поведения движущихся электрических зарядов в магнитном поле.

РАЗВИВАЮЩАЯ ЦЕЛЬ: развитие логического мышления, отработка практических навыков в понимании законов физики.

ХОД УРОКА:

I. Устные ответы на повторение пройденного материала по предлагаемым планам:

1. Магнитные взаимодействия. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции.

Какие взаимодействия относятся к магнитным?

Как осуществляются магнитные взаимодействия?

Что такое магнитное поле?

Почему характеристикой магнитного поля должна быть векторная величина?

а) как ведет себя рамка с током в магнитном поле;

б) как ведет себя магнитная стрелка в магнитном поле;

в) как определить вращающий момент?

2. Сила Ампера. Модуль вектора магнитной индукции.

Что взяли для опыта?

Что проделали?

Что получили?

Какие выводы сделали?

Дать определение модуля вектора магнитной индукции?

Единицы измерения В?

3. Объяснить:

Какая электрическая единица измерения устанавливается через взаимодействие проводников?

Дополнительный вопрос: для чего вращение рамки можно использовать?

II. Задание классу:

Физический диктант по 2-ум вариантам ("а" и "б")

а. Как взаимодействуют параллельные проводники?

б. В чем суть опыта Эрстеда?

а. В чем причина взаимодействия параллельных проводников?

б. Укажите источник магнитного поля?

а. Как можно обнаружить магнитное поле?

(рис.1)

б. Определение линии магнитного поля.

а. Изобразить магнитное поле прямого тока.

б. Изобразить магнитное поле кругового тока.

а. Что такое магнитный поток?

б. 1 Вб = 1 ед.Ф Исходя из определения "Ф", найти размерность.

8. Решить задачу (Учебник 10 кл. Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев)

III. Калейдоскоп формул, рисунков, используемых на уроке

2  m		3) A = F S cos  4) M = F d

	I  l sin 

							m v 2

9) I = e n v S 10) Ф = B S cos  11) F = B I l sin  12) F = m a

14) V = S  l 15) n =	16) W k =	m v 2

17)

18)

Указание, как использовать калейдоскоп:

1. Не дописать буквы, цифры в формулах. Ученик должен определить, что пропущено при записи формулы.

2. Какие формулы относятся к теме урока.

IY. Объяснение.

1) Опыт с осциллографом. Вопрос: Почему отклоняется электронный луч в магнитном поле?

3) Чему равен F A ? F = I l B sin 

4) I - ? I = e n v S

5) F = e n v S l B sin 

6) F = e v N B sin  - сила, действующая на "N" электронов.

9) Как направлена сила Лоренца F л?

Y. Где нашло отражение такое поведение частиц?

1) циклотрон

а) устройство

б) теория

Вывод r ~ v

Вывод: T не зависит от r, где

T-время движения частицы внутри дуанты;

m-масса частицы;

q-заряд частицы;

B-магнитная индукция.

2) Решить задачу N 839 P

3) Поведение частиц, заряженных в магнитном поле Земли.

Задание: $ 65 Упр. 11 (1-4) повтор.темы " Электростатика ";
Учебник 10 кл. Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев

Урок 4

Тема: Сила Лоренца п.6

Цель урока : сформировать представление о силе, которая действует на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля; научить вычислять радиус окружности, по которой движется заряженная частица в магнитном поле; выяснить, где применяется сила Лоренца.

Ход урока

1. орг.момент

2. Изучение нового материала

Сила, которая действует на единичную, движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля назвали силой Лоренца. В честь основателя электронной теории голландского физика Х. Лоренца.

Формулу силы Лоренца можно найти с помощью силы Ампера.

Так как Fл= F/N” где F- сила Ампера, N – число заряженных частиц

I = q n V S – сила тока; F= |I | ΔL В QUOTE ; Подставим выражение для силы тока и получим:

F=|q| n V S ΔL Bsinα = V |q| N В sinα; где N = n S ΔL- число заряженных частиц в единице объема.

Значит, на каждую движущуюся заряженную частицу магнитное поле действует с силой Лоренца:

Fл= F/N = |q| V B QUOTE , где α- угол между вектором скорости и вектором

Сила Лоренца магнитной индукции

Направление силы Лоренца определяют с помощью правила левой руки.

Ладонь левой руки располагают так, чтобы составляющая магнитной индукции входила в ладонь, четыре, вытянутые пальца, показывали направление движения положительного заряда

(против движения отрицательного), то тогда отогнутый на 90˚большой палец укажет направление

действующей на заряд силы Лоренца

На заряженную частицу одновременно действуют магнитное и электрическое поля, значит полная сила будет равна: F̄= F̄ЭЛ+F̄Л Под действием силы Лоренца не меняется модуль ее скорости, а меняется только направление скорости частицы.

Демонстрация наблюдения силы Лоренца с помощью осциллографа и постоянного магнита.

Рассмотрим, как движется заряженная частица в однородном магнитном поле.

Частица в магнитном поле движется по окружности радиусом – r. Определим его.

Если посмотреть на рисунок и вспомнить 2 – ой закон Ньютона, то

mV2/r = |q| V B; отсюда найдем r= mV/ |q|B

Применение силы Лоренца.

1). Телевизионные трубки (кинескопы)

2). Масс – спектрографы (приборы, позволяющие разделять заряженные частицы по их удельным зарядам)

Закрепление изученного материала

Определить, используя рисунок направления В, FЛ, V; применяя правило левой руки.

№ 2.Электрон под действием однородного магнитного поля обращается по окружности радиуса R

с периодом Т. Какими станут значения радиуса окружности и периода обращения электрона при увеличении индукции магнитного поля в 2 раза?

Решение. R= mV/ |q| B; Если В в 2 раза увеличится, то R в 2 раза уменьшится, так как эти величины находятся в обратно пропорциональной зависимости друг от друга. Период при этом уменьшится в 2раза, так как увеличится скорость (зависимость прямо пропорциональная) и частица за меньший промежуток времени будет проходить расстояние по окружности.

Домашнее задание: § 6, №851, 855

ДВИЖУЩИЙСЯ ЗАРЯД. СИЛА ЛОРЕНЦА

Электрический ток - это упорядоченно движущиеся наряженные частицы. Поэтому действие магнитного поля на проводник с током есть результат действия поля на движущиеся заряженные частицы внутри проводника. Найдем силу, действующую на одну частицу.

Модуль силы Лоренца равен отношению модуля силы F, действующей на участок проводника длиной , к числу N заряженных частиц, упорядоченно движущихся в этом участке проводника:

Рассмотрим отрезок тонкого прямого проводника с током (рис. 1.23). Пусть длина отрезка и площадь поперечного сечения проводника S настолько малы, что вектор индукции магнитного поля можно считать одинаковым в пределах этого отрезка проводника. Сила тока l в проводнике связана с зарядом частиц q, концентрацией заряженных частиц (числом зарядов в единице объема) и скоростью их упорядоченного движения следующей формулой:

Модуль силы, действующей со стороны магнитного поля на выбранный элемент тока, равен:

Подставляя в эту формулу выражение (1.4) для силы тока, получаем:

где N = nS - число заряженных частиц в рассматриваемом объеме. Следовательно, на каждый движущийся заряд со стороны магнитного поля действует сила Лоренца, равная:

где - угол между вектором скорости и вектором магнитной индукции. Сила Лоренца перпендикулярна векторам и . Ее направление определяется с помощью того же правила левой руки, что и направление силы Ампера: если левую руку распололсить так, чтобы составляющая магнитной индукции , перпендикулярная скорости заряда, входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по движению положительного заряда (против движения отрицательного), то отогнутый на 90° большой палец укажет направление действующей на заряд силы ЛоренцаF л (рис. 1.24).

Электрическое поле действует на заряд q с силой . Следовательно, если есть и электрическое поле, и магнитное поле, то суммарная сила , действующая на заряд, равна:

= эл + л .

Так как сила Лоренца перпендикулярна скорости частицы, то она не совершает работы. Согласно теореме о кинетической энергии (см. учебник физики для 10 класса) это означает, что сила Лоренца не меняет кинетическую энергию частицы и, следовательно, модуль ее скорости. Под действием силы Лоренца меняется лишь направление скорости частицы.

Движение заряженной частици в однородном магнитном поле. Рассмотрим движение частицы с зарядом q в однородном магнитном поле , направленном перпендикулярно к начальной скорости частицы (рис. 1.25).

Сила Лоренца зависит от модулей векторов скорости частицы и индукции магнитного поля.
Так как магнитное поле не меняет модуль скорости движущейся частицы, то остается неизменным и модуль силы Лоренца. Эта сила перпендикулярна скорости и, следовательно, определяет центростремительное ускорение частицы. Неизменность по модулю центростремительного ускорения частицы, движущейся с постоянной по модулю скоростью, означает, что частица равномерно движется по окружности радиусом r. Определим этот радиус.

Использование действия магнитного поля на движущийся заряд. Действие магнитного поля на движущийся заряд широко используют в современной технике . Достаточно упомянуть телевизионные трубки (кинескопы), в которых летящие к экрану электроны отклоняются с помощью магнитного поля, создаваемого особыми катушками.

Сила Лоренца используется и ускорителе заряженных частиц (циклотрон) для получения частиц с большими энергиями. Циклотрон состоит из двух полых полуцилиндров (дуантов) 3, находящихся в однородном магнитном поле (рис. 1.26). Между дуантами создается переменное электрическое поле. Согласно формуле (1.6) при увеличении скорости частицы / радиус окружности (траектории 2), по которой движется частица, увеличивается. Период обращения частицы не зависит от скорости (см. формулу (1.7)), и, следовательно, через полпериода, вследствие изменения направления электрического поля , частица снова оказывается в ускоряющем ее поле и т. д. На последнем витке частица вылетает из циклотрона.

На действии магнитного поля основано также и устройство приборов, позволяющих разделять заряженные частицы по их уденьиым зарядам, т. е. по отношению заряда частицы к ее массе, и по полученным результатам точно определять массы частиц. Такие приборы получили название масс-электрографов.

На рисунке 1.27 изображена принципиальная схема простейшего масс-электрографа. Вакуумная камера прибора помещена в магинитое поле (вектор индукции перпендикулярен рисунку). Ускорение электрическим полем заряженные частицы (электроны или ионы), описав дугу, попадают на фотопластинку, где оставляют след, позволяющий с высокой точностью измерить радиус траектории r. По этому радиусу определяется удельный заряд иона. Зная заряд иона, легко вычислить его массу.

На движущуюся заряженную часчицу со стороны магнитного поля действует сила Лоренца. Эта сила перпендикулярна скорости и не совершает работы.

1. Чему равен модуль силы Лоренца !
2. Как движется заряженная частица в однородном магнитном поле, если начальная скорость частицы перпендикулярна линиям магнитной индукции!
3. Как определить направление силы Лоренца!

Тема: § 7 МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА

Цель урока : сформировать представление о том, что магнитные поля образуются не только электрическим током, но и постоянными магнитами; рассмотреть область применения постоянных магнитов. Наша планета – большой магнит!!! Воспитательные: продолжить работу по формированию у учащихся положительных мотивов учения, коммуникативных умений; гуманности, дисциплинированности, эстетического восприятия мира.

Ход урока

1.орг.момент

2.Проверка домашнего задания методом выполнения самостоятельной работы.

Вариант – 1

№ 1. На проводник длиной 0,3 м при токе 0,5 А действует со стороны магнитного поля максимальная сила 10 мН. Найти индукцию магнитного поля.

Решение. F= IBΔL; B= F/I ΔL; F= 0.067 Тл

Решение. FЛ= q I Bsin α; α= 90˚; sin90˚= 1; FЛ= q I B; FЛ= 1,6 ·10-13H

R= mV/Bq; R= 1cм

Вариант -2

№ 1. Электрон движется в однородном магнитном поле с магнитной индукцией 2 ·10 -2 Тл со скоростью 5 Мм/с перпендикулярно, линиям индукции. Вычислить радиус окружности, по которой движется электрон

Решение. r=mV/q B; r= 14,2·10-4м = 1,42мм

Решение. A= FS, F= BI ΔL sinα; A= BI ΔLsinα ·S; A= 3·10-2 Дж

3.Изучение нового материала

1. Намагничивание вещества.

Постоянные магниты можно изготовить из Fe, Co, Ni и из сплавов с этими металлами.

Все вещества, помещенные в МП – намагничиваются.

2. Гипотеза Ампера

Согласно гипотезе Ампера внутри молекул и атомов циркулируют элементарные электрические токи. Циркулирующие токи расположены беспорядочно, поэтому их действия взаимно компенсируются и тело не обнаруживает магнитных свойств.

В намагниченном состоянии элементарные токи обладают преимущественной ориентацией и их магнитные действия складываются.

В настоящее время известно, что эти токи образуются в результате движения электронов в атомах.

Температура Кюри. Температура, при которой, исчезают магнитные свойства у ферромагнетиков, называют температурой Кюри.

TK = 753˚C – для железа; ТК= 365˚С – для никеля; ТК= 1000˚С – для кобальта

Ферромагнетики имеют наибольшее практическое применение. Железный сердечник в катушке во много раз усиливает создаваемое ею магнитное поле, без увеличения силы тока.

Постоянные магниты изготавливают из материалов, у которых упорядоченная ориентация элементарных токов не пропадает при выключении внешнего магнитного поля.

4.Закрепление изученного материала.

Какие тела относят к ферромагнетикам?

Где используют ферромагнетики?

Как производят запись информации в ЭВМ?

5.Домашнее задание: § 7, № 846

Вариант – 1 № 1.

№ 2. Протон движется со скоростью 10 6 м/с перпендикулярно к линиям индукции однородного магнитного поля с индукцией 1 Тл. Вычислите силу, действующую на протон и радиус окружности, по которой протон вращается.

Вариант -2

№ 2. При перемещении на расстояние 20 см проводника длиной 2 м, по которому течет ток 10 А магнитное поле совершает работу. Индукция однородного магнитного поля – 0,015 Тл. Перемещение происходит в направлении действия сил. Проводник размещен под углом 30˚к направлению линий магнитной индукции. Найти работу магнитного поля.

Вариант – 1 № 1. На проводник длиной 0,3 м при токе 0,5 А действует со стороны магнитного поля максимальная сила 10 мН. Найти индукцию магнитного поля.

Вариант -2 № 1. Электрон движется в однородном магнитном поле с магнитной индукцией 2 ·10 -2 Тл со скоростью 5 Мм/с перпендикулярно, линиям индукции. Вычислить радиус окружности, по которой движется электрон

Намагничивание вещества. Постоянные магниты могут быть изготовлены лишь из сравнительно немногих веществ, но все вещества, помещенные в магнитное поле, намагничеваются т. е. сами становятся источниками магнитного поля. В результате этого вектор магнитной индукции при наличии вещества отличается от вектора магнитной индукции в вакууме.

Гипотеза Ампера. Причина, вследствие которой тела обладают магнитными свойствами, была установлена французским ученым Ампером . Сначала, под непосредственным впечатлением от наблюдения за поворачивающейся вблизи проводника с током магнитной стрелкой в опытах Эрстеда Лмиер предположил, что магнетизм Земли вызван токами, проходящими внутри земного шара. Главный шаг был сделан: магнитные свойства тела можно объяснить циркулирующими внутри него токами. Далее Ампер пришел к общему заключению: магнитные свойства любого тела определяются замкнутыми электрическими токами внутри него. Этот решающий шаг от возможности объяснения магнитных свойств тела токами к категорическому утверждению, что магнитные взаимодействия - это взаимодействия токов, - свидетельство большой научной смелости Ампера.

Согласно гипотезе Ампера внутри молекул и атомов циркулируют элементарные электрические токи. (Теперь мы хорошо знаем, что эти токи образуются вследствие движения электронов в атомах.) Если плоскости, в которых циркулируют эти токи, расположены беспорядочно по отношению друг к другу из-за теплового движения молекул (рис. 1.28, а), то их действия взаимно компенсируются, и никаких магнитных свойств тело не обнаруживает. В намагниченном состоянии элементарные токи в теле ориентированы так, что их действия складываются (рис. 1.28, б).

Гипотеза Ампера объясняет, почему магнитная стрелка и рамка (контур) с током в магнитном поле ведут себя одинаково (см. § 2). Стрелку можно рассматривать как совокупность маленьких контуров с током, ориентированных одинаково.

Наиболее сильные магнитные поля создают вещества, называемые ферромагнетиками. Магнитные поля создаются ферромагнетиками не только вследствие обращения электронов вокруг ядер, но и вследствие их собственного вращения.

Собственный вращательный момент (момент импульса) электрона называется спином. Электроны всегда как бы вращаются вокруг своей оси и, обладая зарядом, создают магнитное поле наряду с полем, появляющимся за счет их орбитального движения вокруг ядер. В ферромагнетиках существуют области с параллельными ориентациями спинов, называемые доменами; размеры доменов порядка 0,5 мкм. Параллельная ориентация спинов обеспечивает минимум потенциальной энергии. Если ферромагнетик не намагничен, то ориентация доменов хаотична, и суммарное магнитное поле, создаваемое доменами, равно нулю. При включении внешнего магнитного поля домены ориентируются вдоль линий магнитной индукции этого поля, и индукция магнитного поля в ферромагнетиках увеличивается, становясь в тысячи и даже миллионы раз больше индукции внешнего поля.

Температура Кюри. При температурах, больших некоторой определенной для данного ферромагнетика, его ферромагнитные свойства исчезают. Эту температуру называют температурой Кюри по имени открывшего данное явление французского ученого. Если достаточно сильно нагреть намагниченный гвоздь, то он потеряет способность притягивать к себе железные предметы. Температура Кюри для железа 753 °С, для никеля 365 °С, а для кобальта 1000 °С. Существуют ферромагнитные сплавы, у которых температура Кюри меньше 100 °С.

Первые детальные исследования магнитных свойств ферромагнетиков были выполнены выдающимся русским физиком А. Г. Столетовым (1839-1896).

Ферромагнетики и их применение. Хотя ферромагнитных тел в природе не так уж много, именно их магнитные свойства получили наибольшее практическое применение. Железный или стальной сердечник в катушке во много раз усиливает создаваемое ею магнитное поле, не увеличивая силу тока в катушке. Это экономит электроэнергию. Сердечники трансформаторов, генераторов, электродвигателей и т. д. изготовляют из ферромагнетиков.

При выключении внешнего магнитного поля ферромагнетик остается намагниченным, т. е. создает магнитное поле в окружающем пространстве. Это объясняется тем, что домены не возвращаются в прежнее положение и их ориентация частично сохраняется. Благодаря этому существуют постоянные магниты.

Постоянные магниты находят широкое применение в электроизмерительных приборах, громкоговорителях и телефонах, звукозаписывающих аппаратах, магнитных компасах и т. д.

Большое применение получили ферриты ферромагнитные материалы, не проводящие электрического тока. Они представляют собой химические соединения оксидов железа с оксидами других веществ. Один из известных ферромагнитных материалов - магнитный железняк - является ферритом.

Магнитная запись информации. Из ферромагнегикои изготовляют магнитные ленты и тонкие магнитные пленки. Магнитные ленты широко используют для звукозаписи в магнитофонах и для видеозаписи в видеомагнитофонах.

Магнитная лента представляет собой гибкую основу из полихлорвинила или других веществ. На нее наносится рабочий слой в виде магнитного лака, состоящего из очень мелких игольчатых частиц железа или другого ферромагнетика и связующих веществ.

Запись звука производят на ленту с помощью электромагнита, магнитное поле которого изменяется в такт со звуковыми колебаниями. При движении ленты вблизи магнитной головки различные участки пленки намагничиваются. Схема магнитной индукционной головки показана на рисунке 1.29, а, где 1 - сердечник электромагнита; 2 - магнитная лента; 3 - рабочий зазор; 4 - обмотка электромагнита.

При воспроизведении звука наблюдается обратный процесс: намагниченная лента возбуждает в магнитной головке электрические сигналы, которые после усиления поступают на динамик магнитофона.

Тонкие магнитные пленки состоят из слоя ферромагнитного материала толщиной от 0,03 до 10 мкм.

Их применяют в запоминающих устройствах электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Магнитные пленки предназначены для записи, хранения и воспроизведения информации . Их наносят на тонкий алюминиевый диск или барабан. Информацию записывают и воспроизводят примерно так же, как и в обычном магнитофоне. Запись информации в ЭВМ можно производить и на магнитные ленты.

Развитие технологии магнитной записи привело к появлению магнитных микроголовок, которые используются в ЭВМ, позволяющих создавать немыслимую ранее плотность магнитной записи. На ферромагнитном жестком диске диаметром меньше 8 см хранится до нескольких терабайт (10 12 байт) информации. Считывание и запись информации на таком диске осуществляется с помощью микроголовки, расположенной на поворотном рычаге (рис. 1.29, б). Сам диск вращается с огромной скоростью, и головка плавает над ним в потоке воздуха, что предотвращает возможность механического повреждения диска.

Все вещества, помещенные в магнитное поле, создают собственное поле. Наиболее сильные поля создают ферромагнетики. Из них делают постоянные магниты, так как поле ферромагнетика не исчезает после выключения намагничивающего поля. Ферромагнетики широко применяются на практике.

1. Какие вещества называют ферромагнетиками!
2. Для каких целей применяют ферромагнитные материалы!
3. Как осуществляется запись информации в ЭВМ!

Тема: ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ . Сила Ампера

Цель: отработать практический навык при решении задач

1.2 Вектор магнитной индукции

Величина, характеризующая магнитное поле количественно называется вектором магнитной индукции и обозначают

Ориентирующее действие магнитного поля на магнитную стрелку или рамку с током можно использовать для определения направления вектора магнитной индукции.

За направление вектора магнитной индукции принимается направление от южного полюса S к северному N магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле. Это направление совпадает с направлением положительной нормали к замкнутому контуру с током. рис. 4

Положительная нормаль направлена в ту сторону, куда перемещается буравчик, если вращать его по направлению тока в рамке.

Располагая рамкой с током или магнитной стрелкой, можно определить направление вектора магнитной индукции в любой точке поля.

В магнитном поле прямолинейного проводника с током магнитная стрелка в каждой точке устанавливается по касательной к окружности. Плоскость окружности перпендикулярна проводу, а центр ее лежит на оси провода. Направление вектора магнитной индукции устанавливают с помощью правила буравчика: если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции.

1.3 Линии магнитной индукции

Наглядную картину магнитного поля можно получить, если построить линии магнитной индукции. Линиями магнитной индукции называют линии, касательные к которым направлены так же, как и вектор в данной точке поля.

Для прямолинейного проводника с током линии магнитной индукции представляют собой концентрические окружности, лежащие в плоскости, перпендикулярной этому проводнику с током. Центр окружностей находится на оси проводника. Стрелки на линиях указывают, в какую сторону направлен вектор магнитной индукции, касательный к данной линии.

Для катушки с током картина линий магнитной индукции, построенная с помощью магнитных стрелок или малых контуров с током, показана на рис. 6. Если длина соленоида много больше его диаметра, то магнитное поле внутри! соленоида можно считать однородным. Линии магнитной индукции такого поля параллельны.

Картину линий магнитной индукции можно сделать видимой, воспользовавшись мелкими железными опилками.

В магнитном поле каждый кусочек железа, насыпанный на лист картона, намагничивается и ведет себя как маленькая магнитная стрелка. Наличие большого количестве таких стрелок позволяет в большее числе точек определить направление магнитного поля и, следовательно более точно выяснить расположение линий магнитной индукции.

Важная особенность линий магнитной индукции состоит в том, что они не имеют ни начала, ни конца. Они всегда замкнуты.

Поля с замкнутыми силовыми линиями называют вихревыми. Магнитное поле – вихревое поле.

Замкнутость линий магнитной индукции представляет собой фундаментальное свойство магнитного поля. Оно заключается в том, что магнитное поле не имеет источников. Магнитных зарядов, подобных электрическим в природе нет.

2. Сила Ампера

Магнитное поле действует на все участки проводника с током. Зная силу, действующую на каждый малый участок проводника, можно вычислить силу, действующую на весь замкнутый проводник в целом. Закон, определяющий силу, действующую на отдельный участок проводника, был установлен в 1820 г. А. Ампером. Так как создать обособленный элемент тока нельзя, то Ампер проводил опыты с замкнутыми проводниками. Меняя форму проводников и их расположение, Ампер сумел установить выражение для силы, действующей на отдельный элемент тока.

2.1 Биография и научная деятельность Андре Мари Ампера

Андре Мари Ампер – французский физик и математик. Ампер родился в г. Лионе. Его отец, хорошо образованный человек, был коммерсантом и впоследствии Королевским прокуром г. Лиона.

В раннем возрасте у Ампера проявились любовь к чтению, математические способности, стремление к разносторонним знаниям. Под руководством отца он получил так называемое домашнее образование. Юный Ампер самостоятельно изучал книги по математике, сочинения, по ботанике, занимался физикой. Он рано проникся любовью к естественным наукам и философии. Важнейшим источником знаний для него была «Энциклопедия», издававшаяся под редакцией знаменитых французских просветителей Д. Дидро и Ж. Даламбера. Амперу было 14 лет, когда он уже прочитал все 20 томов «Энциклопедии».

Трудовую деятельность Ампер начал в качестве домашнего учителя: он стал давать частные уроки математики, физики, химии. Уроки Ампера имели успех. В 1801 г. он был принят на должность учителя физики и химии в Центральную школу в Бурк-ан-Брес. Первые труды Ампера по математике получают высокую оценку Даламбера и Лапласа – известных французских ученых того времени. В 1805 г. Ампер занимает место преподавателя математики в одном из лучших учебных заведений Франции – Политехнической школе в Париже. В 1814 г. Ампера избирают членом Парижской академии наук. В 1824 г. после 20 лет работы в Политехнической школе Ампер занимает должность профессора физики Нормальной школы в Париже.

Научные работы Ампера до 1820 г. относятся преимущественно к математике и химии. Известие об опытах Эрстеда чрезвычайно заинтересовало Ампера. Оно натолкнуло его на мысль о том, что магнитные взаимодействия сводятся к взаимодействию электрических токов. 18 сентября 1820 г. он выступил на заседании Парижской академии наук с первым и 25 сентября – со вторым докладами о результатах проведенных им исследований электромагнитных явлений.

В протоколе Академии наук о заседании 25 сентября записано: «Я придал большое развитие этой теории и известил о новом факте притяжения и отталкивания двух электрических токов без участия какого-либо магнита, а также о факте, который я наблюдал со спиралеобразными проводниками. Я повторил эти опыты во время этого заседания». Таким образом, Ампер открыл механическое взаимодействие токов. Далее он ставит перед собой задачу – установить закон, которому подчиняется это явление. Эта нелегкая задача была им решена.

На основании гипотезы о существовании молекулярных токов Ампер построил первую теорию магнетизма.

Преподавательская работа требовала от Ампера большой затраты времени. Ампер в одном из своих писем сообщал: «Я принужден бодрствовать глубокой ночью… Будучи нагружен чтением двух курсов лекций, я тем не менее не хочу полностью забросить мои работы о вольтаических проводниках и магнитах. Я располагаю считанными минутами». Несмотря на такую загруженность, Ампер подготовил и издал в 1826 г. свой основной труд – «Теория электродинамических явлений, выведенная исключительно из опыта».

Основные законы электродинамики и их технические применения 8 ч. 2 ч. 2 ч. 2 ч. 2 ч. 2 ч. 2 ч. 2.2. Разработка технологических карт по курсу физики 10 кл. Технологическая карта в педагогической технологии Монахова В.М. – “ предельно наглядная, образная, ...

Для графа на рис. 3, приняв, что дерево образовано ветвями 2, 1 и 5 Ответ: B= Решить задачу 5, используя соотношения (8) и (9). Теория / ТОЭ / Лекция N 3. Представление синусоидальных величин с помощью векторов и комплексных чисел. Переменный ток долгое время не находил практического...

«Колебательные системы» - Крутильный маятник. Трение в системе должно быть достаточно мало. Колебательное движение. Свободные и вынужденные колебания. Вынужденными колебаниями называются колебания тел под действием внешних периодически изменяющихся сил. Условия возникновения свободных колебаний. Физический маятник. Силы, действующие между телами колебательной системы, называют внутренними.

«Ускорение свободного падения» - От чего зависит ускорение при свободном падении? Ускорение тел в данном месте Земли не зависит ни от плотности, ни от массы, ни от формы тел. Особенностью свободного падения является то, что все тела в данном месте Земли падают с одинаковым ускорением. Свободно падающее тело движется с постоянным ускорением.

«Кинематическая схема» - Расчетно-графическая работа №1. Расстояние АС = 20 см. Вектор скорости точки А перпендикулярен звену ОА. Кинематическое исследование движения звеньев плоского механизма. Вращательное движение. Расстояние ОО1 = 40 см. Масштаб. Длина кривошипа ОА = 30см. Длина DE = 40 см. Расстояния О1D = CD = 30 см. Рассмотрим звено ОА.

«Электростатическое поле» - Главное свойство любого электрического поля? Энергетическая характеристика электрического поля. Принцип суперпозиции (наложения) полей. Закон Кулона. Электростатика. Какой закон определяет силу взаимодействия зарядов? Электризация через влияние (электростатическая индукция). Создаем ли мы заряды при электризации тел?

«Электромагнитная индукция» - Изменение силы тока в цепи первой катушки. Движение магнита относительно катушки. Можно ли в проводнике (без подключения источника питания) создать электрический ток с помощью магнитного? Электрический ток существует в течение всего процесса изменения магнитного потока. Английский ученый Майкл Фарадей пришел к выводу о существовании явления э/м индукции.

«Ток в цепи» - Как называют прибор для измерения силы тока? Что нужно создать в проводнике, чтобы в нём возник и существовал ток? Как обозначается и в чём измеряется сила тока в цепи? Какой опыт показывает зависимость силы тока от напряжения? По каким действиям тока мы можем судить о наличии его в цепи? Какой вид имеет график зависимости силы тока от напряжения?

Всего в теме 18 презентаций