Добавил:
ota
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:
курс лекций по физике 2 семестр_5 модуль.pdf
Скачиваний:
80
Добавлен:
26.07.2016
Размер:
605.69 Кб
Скачать
υ = υ sinα
υ = υ +υ || ; υ = υсosα
||
|
h = υ || T = ϑ T cosα = υ cosα 2mπ qB – шаг винтовой линии |
(37.3) |
Рис. 37.1 Рис. 37.2
Направление, в котором закручивается винтовая линия зависит от знака заряда (+q), электрон и протон, влетевшие в одно поле с одинаковой скоростью закручиваются в разные стороны.
Рис. 38.1
На проводник с током в МП действуют силы, определяемые законом Ампера. Если проводник не закреплен (например, одна из сторон контура изготовлена в виде подвижной перемыч-
ки), то под действием FА он будет в МП перемещаться. Следовательно, МП совершает работу по перемещению проводника с током.
1. Для определения этой работы рассмотрим проводник длиной l с током I (он может свободно перемещаться), помещенный в однородное м.п. перпендикулярное к плоскости контура. Направление силы определяется по правилу левой руки, а значение – по закону АмпераF = IBl .
Под действием этой силы проводник переместится параллельно самому себе на отрезок dx из положения 1 в положение 2. Работа, совершаемая МП равна:
|
dA = FAdx = IBAdx = IBdS = IdФ |
(38.1) |
т.к.
41
|
Adx = dS – площадь, пересекаемая проводником при его перемещении в |
(38.2) |
|
магнитном поле. |
|
|
Поток вектора магнитной индукции, пронизывающей эту площадь равен: |
|
|
dΦ = BdS |
(38.3) |
Таким образом, работа по перемещению проводника с током в МП, равна произведению силы тока на магнитный поток, пересеченный движущимся проводником:
Полученная формула справедлива и для произвольного направления вектора B .
2. Вычислим работу по перемещению замкнутого контура с постоянным током в м.п. (произвольное движение). Предположим, что контур М перемещается в плоскости чертежа и в результате бесконечно малого перемещения займет положение M ′ . Направление тока в контуре
– по часовой стрелке и м.п. перпендикулярно плоскости чертежа.
Рис. 38.2
Контур М мысленно разобьем на два соединенных своими концами проводника: АВС и СDА. Работа dA, совершаемая силами Ампера при рассматриваемом перемещении контура в м.п., равна алгебраической сумме работ по перемещению проводников АВС и СDА (dA1 и dA2), то есть:
Силы приложенные к участку CDA контура образуют с направлением перемещения острые углы, поэтому совершаемая ими работа dA2>0. Эта работа, согласно формулам равна:
|
dA2 = I (dФ0 + dФ2 ) , |
(38.6) |
где dФ0 – поток, который пересекает проводник CDA при движении; dФ2 – поток, пронизывающий контур в его конечном положении.
Силы, действующие на участок АВС контура, образуют с направлением перемещения тупые углы, следовательно dA1 <0. Проводник АВС пересекает при своем движении поток dФ0 сквозь поверхность и dФ1 – поток, пронизывающий контур в начальном положении.
Следовательно:
42
|
dA1 = −I (dФ0 + dФ1 ) . |
(38.7) |
Подставляя выражения для dA1 и dA2 в формулу (38.5), получим выражение для элементарной работы:
|
dA = −I (dФ0 + dФ1 ) + I (dФ0 + dФ2 ) , |
(38.8) |
|
dA = I (dФ2 − dФ1 ) , |
(38.9) |
|
где |
|
|
dФ2 − dФ1 = dФ′ |
(38.10) |
|
изменение магнитного потока сквозь площадь, ограниченную контуром с током. |
|
|
Таким образом, |
|
|
dA = IdФ′ . |
(38.11) |
Проинтегрировав это выражение, определим работу, совершаемую силами Ампера при конечном произвольном перемещении контура в м.п.:
Работа по перемещению замкнутого контура с током в МП равна произведению силы тока в контуре на приращение магнитного потока, сцепленного с контуром.
Формула (38.12) остаётся справедливой для контура любой формы в произвольном магнитном поле.
43
Соседние файлы в предмете Физика
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Как и любая другая сила, сила Ампера имеет возможность совершить работу. По определению механической работы:
(1)
Рис. 1. Работа силы Ампера
Пусть в нашей системе проводник длиной 
, получим:
(2)
Пометим — площадь, «заметаемая» при движении проводника. Т.е. площадь, которую «прошёл» проводник во время движения. Тогда, в общем случае:
(3)
Соотношение (3) указывает на работу сил Ампера. Однако, если использовать определение изменения потока магнитного поля:
(4)
получим:
Ф (5)
- где
Тема: Магнитный поток.
Работа по перемещению
проводника с током
в магнитном поле.
Цель:
- сформулировать понятие магнитный поток, показать от чего он зависит, и записать формулу для его вычисления;
- показать, какая работа совершается магнитным полем при перемещении проводника с током;
- научить решать задачи по данной теме.
Контур, помещенный в однородное магнитное
поле, пронизывается магнитным потоком
( потоком векторов магнитной индукции ).
Магнитный поток ─ это физическая величина,
пропорциональная числу линий магнитной
индукции, пронизывающих площадь замкнутого
контура S.
Магнитный поток обозначается (Ф)
Единица магнитного потока в СИ –
вебер (Вб)
Магнитный поток Ф
характеризует магнитное поле, пронизывающее поверхность S
Ф – магнитный поток , пронизывающий площадь
контура, зависит от величины вектора магнитной
индукции , площади контура и его ориентации
относительно линий индукции магнитного поля .
Если вектор магнитной индукции перпендикулярен площади контура, то магнитный поток максимальный.
Магнитный поток Ф – физическая величина,
численно равная произведению модуля магнитной
индукции на площадь контура и на косинус угла
между нормалью к контуру и вектором магнитной
индукции.
Магнитный поток через контур равен нулю, если контур
располагается параллельно магнитному полю.
Магнитный поток Ф
– физическая величина, пропорциональная числу линий магнитной индукции, пронизывающих площадь замкнутого контура S .
Магнитный поток Ф
– физическая величина, пропорциональная числу линий магнитной индукции, пронизывающих площадь замкнутого контура S .
Площадь контура не менялась
Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле
Сила Ампера:
При перемещении проводника под действием F A на расстояние dx совершается работа:
Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле равна произведению силы тока на магнитный поток, пересеченный движущимся проводником.
Формула остаётся справедливой, если проводник любой формы движется под любым углом к линиям вектора магнитной индукции.
Физкультминутка
- Колебательные движения головы
- Колебательные движения головы
влево – вправо (5 раз)
2.Вращательное движение головы,
подбородком касаясь груди
влево – вправо (5 раз)
3.Наклоны влево – вправо (5 раз)
Чему равен магнитный поток, пронизывающий контур, площадь которого 60см 2 ? Модуль вектора магнитной индукции однородного магнитного поля равен 50мТл. Контур расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции.
Магнитный поток через квадратную проволочную рамку со стороной 20см, плоскость которой перпендикулярна линиям магнитной индукции однородного магнитного поля, равен 0,1мВб. Каков модуль вектора магнитной индукции поля? Ответ в мТл.
Прямой проводник длиной 15см помещён в однородное магнитное поле с индукцией 0,4Тл, направленной перпендикулярно направлению тока. Сила тока, протекающего по проводнику, равна 6А. Найдите силу Ампера, действующую на проводник.
В проводнике с длиной активной части 8см сила тока равна 50А. Он находится в однородном магнитном поле с индукцией 20мТл. Какую работу совершил источник тока, если проводник переместился на 10см перпендикулярно линиям индукции?
Индукция однородного магнитного поля В=0,3Тл направлена в положительном направлении оси Х. Найдите модуль и направление силы Лоренца, действующей на протон, движущийся в положительном направлении оси Y со скоростью ʋ=5∙10 6 м/с.
Магнитный поток (Ф)
Продолжить фразу:
Магнитный поток Ф изменяется, если…
Как будет изменятся магнитный поток при вращении контура вокруг оси ОО ‘?
Как надо ориентировать рамку в однородном магнитном поле, чтобы поток через рамку был равен нулю?
А) перпендикулярно линиям магнитной индукции
Б) параллельно линиям магнитной индукции
В) под любым углом к линиям магнитной индукции
Домашнее задание:
§153, §154 повторить
§155 и §156 законспектировать
Подготовиться к физ. диктанту
Решить задачи 17.62, 17.63
Рефлексия:
- Довольны ли вы тем , как прошло занятие?
- Было ли вам интересно?
- Что больше всего вам понравилось на уроке?
- Сумели ли вы закрепить свои знания?
- Сумели ли вы показать свои знания?
- Были ли вы активны на уроке?
- Преподаватель был внимателен к вам?
Спасибо за внимание!
Как определить индукцию магнитного поля?
Индукция магнитного поля численно равна силе, с которой действует магнитное поле на единичный элемент тока (i*Dl = 1), расположенный перпендикулярно к направлению поля. Индукция магнитного поля — величина векторная. Направление вектора магнитной индукции совпадает с направлением магнитного поля.
Как определяется работа по перемещению проводника с током и контура с током в магнитном поле?
Работа по перемещению замкнутого контура с током в МП равна произведению силы тока в контуре на приращение магнитного потока, сцепленного с контуром.
Как найти работу по силе Ампера?
Работа, совершаемая силами Ампера при перемещении в магнитном поле проводника, ток в котором постоянен, равна произведению силы тока на магнитный поток сквозь поверхность, которую прочерчивает проводник при своем движении.
Как рассчитывается поток вектора магнитной индукции?
Магнитный поток (Φ) через площадку S (поток вектора магнитной индукции) – это скалярная величина: Φ=BScos α=BnS=→B→S Φ = B S cos α = B n S = B → S → с углом между →n и →B , обозначаемым α , →n является нормалью к площадке S .
Как определить напряженность магнитного поля?
Напряженность магнитного поля можно определить с помощью силы, которая действует на помещенный в поле пробный магнит. Так как магнитные полюсы не существуют по отдельности, на северный и южный полюсы пробного магнита действуют противоположно направленные силы, и возникает момент пары сил.
Сколько магнитное поле Земли?
В среднем интенсивность магнитного поля Земли колеблется от 25 до 65 мкТл (0,25—0,65 Гс) и сильно зависит от географического положения. Это соответствует средней напряжённости поля около 0,5 Э (40 А/м). На магнитном экваторе её величина около 0,34 Э, у магнитных полюсов — около 0,66 Э.
Как определяется магнитный момент контура?
Формулы для вычисления магнитного момента — единичный вектор нормали к плоскости контура. Направление магнитного момента обычно находится по правилу буравчика: если вращать ручку буравчика в направлении тока, то направление магнитного момента будет совпадать с направлением поступательного движения буравчика.
Как определить работу электрического поля по перемещению заряда?
A = W1 — W2 Работа по перемещению заряда в электрическом поле равна разности потенциальных энергий начальной и конечной точек.
Чему равна работа силы Лоренца?
Следствия свойств силы Лоренца Так как сила Лоренца направлена всегда перпендикулярно направлению скорости заряда, то ее работа над частицей равна нулю. Получается, что воздействуя на заряженную частицу при помощи постоянного магнитного поля нельзя изменить ее энергию.
Как меняет сила Лоренца скорость движения заряженной частицы?
При движении заряженной частицы в магнитном поле сила Лоренца работы не совершает. Поэтому модуль вектора скорости при движении частицы не изменяется.
Чему равен поток магнитной индукции?
Ф = В S cos α. Магнитный поток — это скалярная величина. Так как густота силовых линий произвольного магнитного поля равняется его индукции, то магнитный поток равен всему числу силовых линий, которые пронизывают данный контур.
Чему равен поток вектора через замкнутую поверхность?
Это теорема Гаусса для (в интегральной форме): поток вектора магнитной индукции через любую замкнутую поверхность равен нулю. Этот результат является математическим выражением того, что в природе нет магнитных зарядов – источников магнитного поля, на которых начинались и заканчивались бы линии магнитной индукции.
Что называется напряженностью магнитного поля?
Напряжённость магнитного поля Напряжённость магнитного поля, векторная физическая величина (Н), являющаяся количественной характеристикой магнитного поля.
Что называют магнитным напряжением?
Произведение напряженности магнитного поля и участка длины магнитной линии называется магнитным напряжением: Магнитное напряжение вдоль произвольного замкнутого контура называется магнитодвижущей силой — м. д. с.
Какое магнитное поле у Земли?
В среднем интенсивность магнитного поля Земли колеблется от 25 до 65 мкТл (0,25—0,65 Гс) и сильно зависит от географического положения. Это соответствует средней напряжённости поля около 0,5 Э (40 А/м). На магнитном экваторе её величина около 0,34 Э, у магнитных полюсов — около 0,66 Э.
Кто открыл магнитное поле?
М. Фарадей
Впервые термин «магнитное поле» ввел в 1845 году М. Фарадей, классическая теория электромагнитного поля была создана Дж. Максвеллом (1873), квантовая теория — в 20-х годах XX века.
Как рассчитать магнитный момент?
Его можно записать и в иной форме: М = m l, где m — эквивалентный магнитный заряд контура, а l — расстояние между «зарядами» противоположных знаков (+ и -).
Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле.
На проводник с током в магнитном поле действуют силы, которые определяются с помощью закона Ампера. Если проводник не закреплен (например, одна из сторон контура сделана в виде подвижной перемычки, рис. 1), то под действием силы Ампера он в магнитном поле будет перемещаться. Значит, магнитное поле совершает работу по перемещению проводника с током.
Для вычисления этой работы рассмотрим проводник длиной l с током I (он может свободно двигаться), который помещен в однородное внешнее магнитное поле, которое перпендикулярно плоскости контура. Сила, направление которой определяется по правилу левой руки, а значение — по закону Ампера, рассчитывается по формуле
Под действием данной силы проводник передвинется параллельно самому себе на отрезок dx из положения 1 в положение 2. Работа, которая совершается магнитным полем, равна
так как ldx=dS — площадь, которую пересекает проводник при его перемещении в магнитном поле, BdS=dФ — поток вектора магнитной индукции, который пронизывает эту площадь. Значит,
т. е. работа по перемещению проводника с током в магнитном поле равна произведению силы тока на магнитный поток, пересеченный движущимся проводником. Данная формула справедлива и для произвольного направления вектора В.
Рассчитаем работу по перемещению замкнутого контура с постоянным током I в магнитном поле. Будем считать, что контур М перемещается в плоскости чертежа и в результате бесконечно малого перемещения перейдет в положение М’, изображенное на рис. 2 штриховой линией. Направление тока в контуре (по часовой стрелке) и магнитного поля (перпендикулярно плоскости чертежа — за чертеж или от нас) дано на рисунке. Контур М условно разобьем на два соединенных своими концами проводника: AВС и CDА.
Работа dA, которая совершается силами Ампера при иссследуемом перемещении контура в магнитном поле, равна алгебраической сумме работ по перемещению проводников AВС (dA1) и CDA (dA2), т. е.
Силы, которые приложенны к участку CDA контура, образуют острые углы с направлением перемещения, поэтому совершаемая ими работа dA2>0. .Используя (1), находим, эта работа равна произведению силы тока I в нашем контуре на пересеченный проводником CDA магнитный поток. Проводник CDA пересекает при своем движении поток dФ0 сквозь поверхность, выполненную в цвете, и поток dФ2, который пронизывает контур в его конечном положении. Значит,
Силы, которые действуют на участок AВС контура, образуют тупые углы с направлением перемещения, значит совершаемая ими работа dA1<0. Проводник AВС пересекает при своем движении поток dФ0 сквозь поверхность, выполненную в цвете, и поток dФ1, который пронизывает контур в начальном положении. Значит,
Подставляя (3) и (4) в (2), найдем выражение для элементарной работы:
где dФ2—dФ1=dФ’ — изменение магнитного потока сквозь площадь, которая ограничена контуром с током. Таким образом,
Проинтегрировав выражение (5), найдем работу, которая совершается силами Ампера, при конечном произвольном перемещении контура в магнитном поле:
значит, работа по перемещению замкнутого контура с током в магнитном поле равна произведению силы тока в контуре на изменение магнитного потока, сцепленного с контуром. Выражение (6) верно для контура любой формы в произвольном магнитном поле.
