Опыт Эрстеда. Опыт Ампера. Магнитное поле. Конфигурации магнитных полей. Характеристики магнитного поля. Объяснение магнитных свойств вещества. Магнитное поле Земли. Применение магнитов. Явление электромагнитной индукции.

« Следует испробовать. Не производит ли электричество… каких-либо действий на магнит…» Ганс Христиан Эрстед

Опыт Эрстеда (1820г) Под неподвижным проводником, параллельно ему, поместим магнитную стрелку. При пропускании электрического тока через проводник магнитная стрелка поворачивается и располагается перпендикулярно к проводнику. При размыкании цепи магнитная стрелка возвращается в первоначальное положение. Этот фундаментальный опыт показывает, что в пространстве, окружающем проводник с током, действуют силы, вызывающие движение магнитной стрелки, подобные тем, которые действуют вблизи магнитов. Таким образом, опыт Эрстеда доказывает, что в пространстве, окружающем проводник с током, возникает магнитное поле.

I B Опыт Эрстеда.

Анри Ампер французский физик Впервые указал на тесную «генетическую» связь между электрическими и магнитными процессами

Опыт Ампера (1820г). Ампер установил взаимодействие между двумя проводниками по которым идёт ток. По двум параллельным проводникам он пропустил электрический ток. Если токи в них имеют одинаковое направление, то проводники будут друг к другу притягиваться; если в них токи противоположны по направлению, то проводники будут друг от друга отталкиваться. Таким образом. в пространстве, окружающем токи, возникает магнитное поле.

Вокруг проводника с током существует магнитное поле. B B Опыт Ампера

Магнитное поле - это особый вид материи, обладающий следующими свойствами: существует вокруг движущихся заряженных частиц(проводников с током) или образуется переменным электрическим полем; действует на движущиеся заряженные частицы (проводники с током); по мере удаления от них ослабевает; имеет определённую конфигурацию в пространстве.

Магнитные линии – воображаемые линии, вдоль которых расположились бы магнитные стрелки, помещённые в магнитное поле. Магнитная линия Свойства линий магнитного поля: всегда замкнуты; непрерывны; не пересекаются; расположены гуще там, где магнитное поле сильнее.

Конфигурации магнитных полей: Проводник с током; Катушка с током; Соленоид; Постоянный магнит;

I B B I B I Проводник с током. + - ток от нас - ток к нам

Катушка с током I B

I соленоид

Постоянный магнит S N N N

Характеристики магнитного поля: а)Вектор магнитной индукции б)Магнитный поток.

В – вектор магнитной индукции. В = F l l – длина проводника; I – сила тока в проводнике; 2.Единица магнитной индукции называется тесла (Тл). 1 Тл = 1 Н А м 3.Направление вектора магнитной индукции. 1.Модуль вектора магнитной индукции:

1.Правило магнитной стрелки: 2.Правило буравчика: 3. Правило правой руки:

1.Правило магнитной стрелки: В Направление В совпадает с направлением от южного полюса S к северному полюсу N. N S 1.Правило магнитной стрелки:

2.Правило буравчика: Если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитного поля тока. I В

3. Правило правой руки: Если охватить соленоид ладонью правой руки, направив четыре пальца по направлению тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида. I В

Ф – магнитный поток. В В 1 2 В 1 В 2 < 1.Магнитный поток пропорционален модулю вектора магнитной индукции Ф 1 < Ф 2

В 1 В 2 = S 1 S 2 S 2 S 1 < 2.Магнитный поток пропорционален площади контура. В 1 В 2 Ф 1 < Ф 2

В 1 В 2 = S 2 S 1 = 3.Магнитный поток зависит от того, как расположена плоскость контура по отношению к линиям магнитной индукции. В 2 В 1 S 1 S 2 Ф 2 = 0

Магнитное поле Земли. Арктика Антарктика (южный географический полюс) (северный географический полюс) N S SMSM NMNM Космическое излучение Магнитные бури Аномалии справка

Вокруг Земли существует магнитное поле. Предполагается, что он связан с электрическими токами, протекающими в земных недрах. Магнитные полюсы Земли не совпадают с её географическими полюсами: северный магнитный полюс Земли находится вблизи Южного географического полюса (координаты – 66,5 0 южной широты и восточной долготы); южный магнитный полюс Земли вблизи Северного географического полюса (координаты 75 0 северной широты и 99 0 западной долготы, удалён примерно на 2100 км) Магнитные аномалии - области, в которых направление магнитной стрелки постоянно отклонено от направления магнитной линии Земли Причина – огромные залежи железной руды (Курская магнитная аномалия). Магнитные бури – в период усиления солнечной активности увеличивается поток заряженных частиц от Солнца, магнитное поле которых изменяет магнитное поле Земли.

Примеры применения магнитного поля. Электромагнит Магнитный сепаратор Электрический двигатель Генератор переменного тока Магнитные мины.

А Магнитное поле катушки с током сердечник

Магнитное поле катушки с током можно изменять в широких пределах 1.ввести внутрь катушки железный сердечник; 2.увеличить число витков в катушке; 3.увеличить силу тока в катушке. Железная катушка с сердечником внутри называется э л е к т р о м а г н и т о м.

В зерно подмешивают очень мелкие железные опилки. Эти опилки не прилипают к гладким зёрнам полезных злаков, но прилипают к зёрнам сорняков. Зерна из бункера высыпаются на вращающийся барабан, внутри которого находится сильный магнит. Притягивая железные частицы он очищает зерно от сорняков.

Зерно Вращающийся барабан электромагнит Железные частицы и зёрна сорняков

Генератор переменного тока. Электрический генератор – машина, преобразующая механическую энергию вращения в электрическую энергию постоянного или переменного тока. Действие генератора основано на явлении электромагнитной индукции: при вращении витка в магнитном поле в витке возникает индукционный ток. Неподвижная часть генератора называется статор, а вращающаяся – ротором. В промышленных генераторах вращается магнит, а роль статора выполняет катушка. К концам катушки присоединены полукольца, к которым прижаты щётки, с помощью которых катушка соединяется с внешней цепью.

Статор (магнит) Ротор ( катушка) щётки полукольца V 0 5

Электрический двигатель. Явление вращения проводника с током в магнитном поле используют в устройстве электрического двигателя. Якорь (ротор) состоит из большого числа витков, находящихся в пазах железного цилиндра. Коллектор – устройство, состоящее из двух полуколец, насаженных на ту же ось, что и якорь. С помощью щёток, которые касаются пластин коллектора, проводники якоря включают в цепь источника тока. Первый в мире электродвигатель изобрёл Борис Семёнович Якоби в 1834г.

S N якорь щётки коллектор электромагнит

Принцип действия магнитной мины. Каждый корабль можно уподобить огромному плавающему постоянному магниту, ибо его металлический корпус и механизмы под действием магнитного поля Земли намагничиваются. Наличие у кораблей собственного магнитного поля использовалось для создания магнитных мин. В некоторых типах взрывателей магнитных мин реагирующим элементом, вызывающим действие мины, служила магнитная стрелка. Когда в районе расположения мины оказывался корабль, магнитное поле последнего вызывало перемещение магнитной стрелки, замыкавшей электрическую цепь, в которую включены батарея элементов и запал. Мина взрывалась

Магнитные мины Магнитная стрелка Запал

Магнитные мины на индукционном взрывателе. Магнитное поле корабля, проходившего вблизи мины, вызывало в катушке взрывателя появление индукционного тока. Благодаря этому чувствительное реле, включенное в цепь катушки, срабатывало и замыкало цепь батареи, в которую был включен электрический запал. Он воспламенял взрывчатое вещество мины, и происходил взрыв. В годы Великой Отечественной войны под руководством А.П. Александрова и И. В. Курчатова была решена проблема по защите кораблей от магнитных мин: все боевые корабли подвергались в портах «антимагнитной» обработке и выходили в море в море размагниченными.

Магнитные мины катушка взрывателя реле электрический запал магнитное поле корабля

Гипотеза Ампера: магнитные свойства тела определяются замкнутыми электрическими токами внутри него.

Современная физика: Электроны при движении вокруг ядра атома создают магнитное поле, что и вызывает намагниченность тела.

Явление электромагнитной индукции. Майкл Фарадей английский физик При всяком изменении магнитного потока, пронизывающего контур замкнутого проводника, в этом проводнике возникает электрический ток, существующий в течение всего процесса изменения магнитного потока. «Превратить магнетизм в электричество».

G 0 55