Взаимодействие токов. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. - презентация

1 Взаимодействие токов. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца.

2 Магнитное поле - особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися заряженными частицами. 1)Поле материально 2)Оно обладает определенными свойствами, которые можно обнаружить экспериментально

3 Магнитное поле Основные свойства 1)Порождается электрическим током 2)Обнаруживается по действию на электрический ток

4 Магнитное поле Чтобы описать магнитное взаимодействие токов решить три задачи Ввести величину, количественно характеризующую магнитное поле Установить закон, определяющий распределение магнитного поля в пространстве в зависимости от тока Найти выражение для силы, действующей на ток со стороны магнитного поля 1 2 3

5 Опыт Эрстеда Ганс Христиан Эрстед ( ) датский физик. Профессор Копенгагенского университета г. - важнейшее открытие. Опыт Эрстеда – прямое доказательство взаимосвязи электричества и магнетизма. Показано, что электрический ток оказывает магнитное действие, влияя на стрелку компаса. А) тока нет, стрелка компаса направлена вдоль проводника. Б) ток течет в одном направлении, стрелка компаса поворачивается и устанавливается перпендикулярно проводнику с током. В) ток течет в противоположном направлении, стрелка компаса делает оборот и опять устанавливается перпендикулярно

6 Магнитное действие проводника с током Магнитное действие проводника с током в перпендикулярной плоскости: А) на железные опилки Б) на магнитные стрелки В плоскости, перпендикулярной проводнику с током, железные опилки и магнитные стрелки располагаются по касательным к концентрическим окружностям Пространственная ориентация опилок и стрелок изменяется на противоположную (на 180 °) при изменении направления тока в проводнике. В пространстве вокруг проводника с током возникает поле, называемое магнитным.

7 Магнитное взаимодействие токов Электрические токи магниты действие Магнитное взаимодействие токов было открыто практически одновременно с действием тока на магнитные стрелки в 1820 г. И подробно изучено Ампером, который исследовал поведение подвижных проволочных контуров различной формы, укрепленных в специальных приспособлениях (станки Ампера)

8 Вектор магнитной индукции В магнитном поле тока магнитная стрелка устанавливается в определенном направлении Величина, характеризующая магнитное поле должна быть векторной и связанной с ориентацией магнитной стрелки вектор магнитной индукции - векторная физическая величина, характеризующая магнитное поле Единица магнитной индукции = Тесла

9 Направление вектора магнитной индукции Направление вектора магнитной индукции совпадает с направлением северного полюса магнитной стрелки Для определения направления вектора магнитной индукции поля, созданного вокруг проводника с током, следует использовать любое из правил: А) правило буравчика (правого винта, штопора) для прямого тока Б) правило правой руки для прямого тока

10 Направление вектора магнитной индукции Правило буравчика (правого винта, штопора): Если ввинчивать буравчик по направлению тока в проводнике, то направление скорости движения конца рукоятки в данной точке совпадает с направлением вектора магнитной индукции в этой точке. Правило правой руки для прямого тока: Если охватить проводник правой рукой, направив отогнутый большой палец по направлению тока, то кончики остальных пальцев в данной точке покажут направление вектора индукции в данной точке.

11 Направление вектора магнитной индукции Правило буравчика: позволяют находить направление вектора магнитной индукции, созданной только прямым током Правило правой руки для прямого тока: НО! Мысленно разделив криволинейный проводник на прямолинейные участки, можно найти направление вектора магнитной индукции от каждого участка, а затем сложить эти векторы. Для магнитного поля также как и для электрического выполняется принцип суперпозиции!!!

12 Принцип суперпозиции для магнитного поля Принцип суперпозиции: Результирующий вектор магнитной индукции в данной точке складывается из векторов магнитной индукции, созданной различными токами в этой точке:

13 Принцип суперпозиции для магнитного поля Правило буравчика для витка с током (контурного тока): Если вращать рукоятку буравчика по направлению тока в витке, то поступательное перемещение буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции, созданной током в витке на своей оси

14 Линии магнитной индукции Подобно линиям электрического поля дают наглядную картину магнитного поля линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора магнитной индукции в этой точке. Линии магнитной индукции

15 Линии магнитной индукции всегда замкнуты: они не имеют начала и конца. Особенность: Магнитное поле (в отличие от электрического) не имеет источников: магнитных зарядов (подобных электрическим) не существует!!!

16 Линии магнитной индукции ВИХРЕВОЕ!!! Магнитное поле: ПОЛЕ С ЗАМКНУТЫМИ ЛИНИЯМИ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ =

17 Закон Ампера Внутри молекул вещества циркулируют элементарные электрические токи (круговые) Гипотеза: В намагниченном состоянии они ориентированы так, что их действия складываются Магнитное поле действует на все участки проводника с током с некоторой силой. Зная направление и величину силы, действующей на каждый малый отрезок проводника, можно найти силу, действующую на весь проводник г. Ампер: установил направление силы и от каких величин она зависит.

18 Закон Ампера Тока в проводнике нет (I=0) Сила на проводник не действует

19 Закон Ампера По проводнику течет ток. Направление тока составляет угол α с вектором магнитной индукции на отрезок проводника действует сила Определяется – по закону Ампера

20 Закон Ампера Сила, с которой магнитное поле действует на помещенный в него отрезок проводника с током, равна произведению силы тока, модуля вектора магнитной индукции, длины отрезка проводника и синуса угла между направлениями тока и магнитной индукции. Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки

21 Закон Ампера Правило левой руки: Если кисть левой руки расположить так, что четыре вытянутых пальца указывают направление тока в проводнике, а вектор магнитной индукции входит в ладонь, то отогнутый (в плоскости ладони) на 90° большой палец покажет направление силы, действующей на отрезок проводника Сила Ампера перпендикулярна направлению тока и вектору магнитной индукции

22 Закон Ампера Максимальная сила F А max действует на отрезок проводника, расположенный перпендикулярно вектору магнитной индукции, так как при α = 90°, sin α = 1

23 Закон Ампера Модуль вектора магнитной индукции: - физическая величина, равная отношению максимальной силы, действующей со стороны магнитного поляна отрезок проводника с током, к произведению силы тока на длину отрезка проводника

24 Сила Лоренца - сила, действующая на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля Хендрик Антон Лоренц ( – ) Нидерландский физик Создатель электронной теории строения вещества =

25 Сила Лоренца

26 Направление силы Лоренца определяет правило левой руки Правило левой руки: Если кисть левой руки расположить так, что четыре вытянутых пальца указывают направление скорости положительного заряда (или противоположное скорости отрицательного заряда), а вектор магнитной индукции входит в ладонь, то отогнутый в плоскости ладони на 90° большой палец покажет направление силы, действующей на данный заряд

27 Сила Лоренца Правило левой руки:

28 Сила Лоренца

29