🗊Презентация Физика. Часть 2. Разделы физики

ФИЗИКА ЧАСТЬ 2

ИЗУЧАЕМЫЕ РАЗДЕЛЫ ФИЗИКИ ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ ОПТИКА ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ АТОМНОГО ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ

ЛЕКЦИЯ 1

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ– ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ– физическое поле посредством которого осуществляется взаимодействие электрически заряженных частиц и частиц обладающих магнитным моментом. Условно делится на ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ и МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКИ

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ – одна из форм проявления элек-тромагнитного поля, отличающаяся только тем, что действует только на движущиеся электрически заря-женые частицы и тела, на проводники с током и тела обладающие магнитным моментом. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ создается проводниками с током, движущимися электрически заряженными частицами и телами с магнитным моментом отличным от нуля. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ имеет количественные характерис-тики : МАГНИТНУЮ ИНДУКЦИЮ и НАПРЯЖЕННОСТЬ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Все постоянные магниты имеют два разноимен-ных полюса: северный и южный. Все постоянные магниты имеют два разноимен-ных полюса: северный и южный. Одноименные полюса взаимно отталкиваются, а разноименные взаимно притягиваются. Существует магнитное поле Земли, обусловлен-ное, в основном, процессами происходящими в жидком ядре Земли. Магнитные полюса Земли не совпадают с географическими (северный маг-нитный находится около южного географическо-го), угол между осью вращения Земли и линией соединяющей магнитные полюса 11,5°.

Магнитное поле не действует на неподвижные электри-ческие заряженные тела, но и эти частицы (тела) не действуют на помещенную около них магнитную стрелку, то есть не создают магнитного поля. Магнитное поле не действует на неподвижные электри-ческие заряженные тела, но и эти частицы (тела) не действуют на помещенную около них магнитную стрелку, то есть не создают магнитного поля. При пропускании по проводнику постоянного тока, нахо-дящаяся под ним магнитная стрелка вращалась вокруг своей оси, стараясь расположиться перпендикулярно проводнику. Ось стрелки тем точнее перпендикулярна, чем больше сила тока и слабее влияние Земли. Было обнаружено, что направление поворота северного по-люса стрелки под действием электрического тока из-меняется на противоположное, при изменении тока в проводнике (опыт Эрстеда). Вывод: при прохождении по проводнику электрического тока, вокруг проводника возникает магнитное поле.

МАГНИТНЫЙ МОМЕНТ МАГНИТНЫЙ МОМЕНТ – векторная величина, характеризующая магнитные свойства тел и частиц тела, для плоского замкнутого элект-рического контура численно равный произ-

За положительное направление может быть принято направление, совпадающее с направлением силы, которая действует на северный полюс магнит- За положительное направление может быть принято направление, совпадающее с направлением силы, которая действует на северный полюс магнит- ной стрелки, помещенной в данную точку. Так как, оба полюса магнитной стрелки лежат в близ- ких точках поля, то силы действующие на оба полюса примерно равны друг другу. Значит, на магнитную стрелку действует пара сил, поворачивающих её так, что бы ось стрелки совпадала с направлением поля. Рамка с током испытывает ориентирующее действие поля, и на неё в магнитном поле действует пара сил. Вращающий момент этих сил зависит как от свойств поля в данной точке, так и от свойств контура.

МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ – ВЕКТОР МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ – силовая характе-ристика магнитного поля равная отношению силы, действующей со стороны магнитного поля на ма-лый элемент проводника с электрическим током, и произведения силы тока на длину элемента . Если в данную точку поля помещать контуры с разными магнитными моментами, то на них действуют различ-ные вращающие моменты, однако, отношение макси-мальных вращающих моментов к магнитным мо-ментам будет для всех контуров одинаковым.

МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ – в точке од- нородного магнитного поля опреде-ляется максимальным вращающим моментом, равным единице, когда нормаль к контуру перпендикуляр- на направлению поля. МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ – в точке од- нородного магнитного поля опреде-ляется максимальным вращающим моментом, равным единице, когда нормаль к контуру перпендикуляр- на направлению поля. Так как магнитное поле является сило-вым, то его, как и электрическое изо-

Линии магнитной индукции всегда замкнуты !!! Линии магнитной индукции всегда замкнуты !!! Этим они отличаются отлиний напряженности электри-ческого поля, которые разомкнуты (начинаются на по-ложительных зарядах, заканчиваются на отрицатель-ных).

НАПРЯЖЕННОСТЬ МАГНИТНОГО ПОЛЯ Ампер (1775-1836) предположил что в любом теле суще-ствуют микроскопические токи обусловленные движе-нием электронов в атомах и молекулах. Эти микротоки создают своё магнитное поле, и могут поворачиваться в магнитном поле макротоков. Если вблизи тела поместить проводник с током (макро-ток), то под действием его магнитного поля, микротоки во всех атомах определенным образом ориентируются, создавая в теле дополнительное магнитное поле. Маг-нитная индукция характеризует результирующее маг-нитное поле, создаваемое всеми макро и микротоками. То есть: при одном и том же токе и равных условиях,в различных средах значения вектора магнитной индук-ции будут иметь различные значения.

Магнитное поле макротоков описывается ВЕКТОРОМ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ . Для одно-родной изотропной среды вектор магнитной индукции связан с вектором напряженности соотношением: Магнитное поле макротоков описывается ВЕКТОРОМ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ . Для одно-родной изотропной среды вектор магнитной индукции связан с вектором напряженности соотношением: – магнитная постоянная. – магнитная проницаемость среды, показывающая во сколько раз магнитное поле макротоков усилива-ется за счет магнитного поля микротоков среды. Сравнивая векторные характеристики электростатическо-кого и магнитного полей, можно заметить что аналогом вектора электрического смещения явля-ется вектор напряженности магнитного поля , а ана-логом вектора напряженности электрического поля , является вектор магнитной индукции .

ЗАКОН БИО-САВАРА-ЛАПЛАСА

ЗАКОН БИО – САВАРА – ЛАПЛАСА Магнитное поле постоянного тока изучалось французами Био (1774-1862), Саваром (1791-1842) и результаты исследований были обобщены Лапласом.

Направление перпендикулярно и то есть перпенди-кулярно плоскости в которой они лежат, и совпадает с касательной к линиям магнитной индукции. Это нап-равление может быть найдено с помощью правила правого винта, где направление вращения головки поступательное движение винта – направление тока . Направление перпендикулярно и то есть перпенди-кулярно плоскости в которой они лежат, и совпадает с касательной к линиям магнитной индукции. Это нап-равление может быть найдено с помощью правила правого винта, где направление вращения головки поступательное движение винта – направление тока . Закон Био – Савара – Лапласа в скалярной форме – угол между векторами и . Для магнитного как и для электрического полей справед-лив ПРИНЦИП СУПЕРПОЗИЦИИ: Магнитная индукция создаваемая в одной точке несколькими движущимися зарядами или токами равна векторной сумме магнит-ных индукций создаваемых каждым током (зарядом) в отдельности.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ПРЯМОГО ТОКА Магнитное поле тока текущего по прямому, тонкому, бесконечно длинному проводу. В произвольной точке А, удаленной от про-водника на расстояние , векторы от

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ЦЕНТРЕ КРУГОВОГО ПРОВОДНИКА С ТОКОМ Все элементы проводника в центре окруж-ности создают магнитное поле одинакого-во направления (вдоль нормали витка). Поэтому сложение векторов можно за-

ЗАКОН АМПЕРА. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ТОКОВ

ЗАКОН АМПЕРА Магнитное поле ориентирует контур тока (рамку) в про-странстве, значит, вращающий момент, испытываемый рамкой, есть результат действия сил на её отдельные элементы. Ампер установил , что сила действующая на малый элемент равна геометрической сумме сил, которые действуют со стороны магнитного поля и вы-вел закон: Сила с которой магнитное поле действует на элемент проводника с током , находящийся в магнитном поле , равна произведению силы тока на векторное произведение элемента длины проводника на магни-тную индукцию поля. Закон Ампера в векторной форме

Закон Ампера в скалярной форме Направление вектора может быть оп-ределено по правилу левой руки: В ладонь входит вектор магнитной индук-ции , четыре пальца показывают нап-

СИЛА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДВУХ ТОКОВ Закон Ампера может приме-няться для определения силы взаимодействия двух токов. Пусть расстояние между дву-

Направление задается правилом «правого винта», его абсолютное значение: Направление задается правилом «правого винта», его абсолютное значение: Направление силы с которой поле действует на участок второго проводника с током определяется по правилу левой руки. Модуль силы : Аналогично для проводника с током : Два параллельных тока одинакового направления будут притягиваться друг к другу с силой

МАГНИТНАЯ ПОСТОЯННАЯ. ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ И НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ Если два параллельных проводника с токами находятся в вакууме , то сила их действия на единицу проводника: Для определения численного значения магнитной пос-тоянной , воспользуемся определением ампера (единицы измерения силы тока), согласно которому: АМПЕР- сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолиней-ным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого поперечного сечения, расположенного в

вакууме на расстоянии 1 м один от другого, создаёт между проводниками силу равную 2*10⁻⁷ Н на каж-дый метр длины. вакууме на расстоянии 1 м один от другого, создаёт между проводниками силу равную 2*10⁻⁷ Н на каж-дый метр длины. Следовательно, если и то Где Гн (генри) единица индуктивности (НЕ ИНДУКЦИИ!!)

Единица измерения магнитной индукции – Тл (Тесла). Единица измерения магнитной индукции – Тл (Тесла). 1 Тл – магнитная индукция такого однородного магнит-ного поля, которое действует с силой 1 Н на каждый метр прямого проводника,перпендикулярного полю с током 1 А. Единица измерения напряженности магнитного поля – А/м (ампер/метр). 1 А/м – напряженность такого поля, магнитная индук-ция которого в вакууме 4π·10¯⁷ Тл.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ДВИЖУЩЕГОСЯ ЗАРЯДА

Каждый проводник с током создает в пространстве маг-нитное поле. Ток – упорядоченное движение электри-ческих зарядов. Значит любой движущийся заряд соз-дает вокруг себя магнитное поле. Каждый проводник с током создает в пространстве маг-нитное поле. Ток – упорядоченное движение электри-ческих зарядов. Значит любой движущийся заряд соз-дает вокруг себя магнитное поле. Свободно двигающийся заряд ( заряд двигающийся с постоянной нерелятивистской скоростью ), созда-ет в точке М, на расстоянии магнитное поле с индукцией . Вектор направлен перпендикулярно плоскости в которой расположены и . Его направление – пос-тупательное движение правого винта, при его враще-нии от к .

Формула магнитной индукции свободно двигающегося заряда в скалярной форме: Формула магнитной индукции свободно двигающегося заряда в скалярной форме: Движущийся заряд по своим свойствам эквивалентен элементу тока Эти закономерности справедливы только при малых скоростях движущегося заряда, когда электрическое поле свободно двигающегося заряда можно считать электростатическим , то есть неподвижным зарядом в той точке в которой находится двигающийся заряд.

ДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ДВИЖУЩИЙСЯ ЗАРЯД Магнитное поле действует не только на проводники с то-ком, но и отдельные движущиеся заряды. Сила действующая на электрический заряд , движу-щийся в магнитном поле со скоростью называется: Сила Лоренца

Абсолютное значение Силы Лоренца: Абсолютное значение Силы Лоренца: α – угол между и . Магнитное поле действует только на движущиеся заряды Сила Лоренца всегда перпендикулярна скорости движе-ния заряженной частицы, она изменяет только НАП-РАВЛЕНИЕ скорости, но не изменяет её МОДУЛЯ. СИЛА ЛОРЕНЦА НЕ СОВЕРШАЕТ РАБОТЫ. Постоянное магнитное поле не совершает работы над движущейся в ней заряженной частицей, и кинетичес-кая энергия этой частицы при движении в магнитном поле не изменяется.

Если на движущийся электрический заряд помимо маг-нитного поля действует и электрическое поле с нап-ряженностью , то результирующая сила прило-женная к заряду равна векторной сумме сил дейст-вующих со стороны обоих полей. Если на движущийся электрический заряд помимо маг-нитного поля действует и электрическое поле с нап-ряженностью , то результирующая сила прило-женная к заряду равна векторной сумме сил дейст-вующих со стороны обоих полей. Формула Лоренца