Магнитостатика. Постоянное магнитное поле - презентация, доклад, проект скачать

Нажмите для полного просмотра!

Магнитостатика. Постоянное магнитное поле, слайд №1

Магнитостатика. Постоянное магнитное поле, слайд №2

Магнитостатика. Постоянное магнитное поле, слайд №3

Магнитостатика. Постоянное магнитное поле, слайд №4

Магнитостатика. Постоянное магнитное поле, слайд №5

Магнитостатика. Постоянное магнитное поле, слайд №6

Магнитостатика. Постоянное магнитное поле, слайд №7

Магнитостатика. Постоянное магнитное поле, слайд №8

Магнитостатика. Постоянное магнитное поле, слайд №9

Магнитостатика. Постоянное магнитное поле, слайд №10

Магнитостатика. Постоянное магнитное поле, слайд №11

Магнитостатика. Постоянное магнитное поле, слайд №12

Магнитостатика. Постоянное магнитное поле, слайд №13

Магнитостатика. Постоянное магнитное поле, слайд №14

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Магнитостатика. Постоянное магнитное поле. Доклад-сообщение содержит 14 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

Лекция 8 МАГНИТОСТАТИКА Постоянное магнитное поле.

Слайд 2

Описание слайда:

3.1. Взаимодействие проводников с током. Закон Ампера. 3.1. Взаимодействие проводников с током. Закон Ампера. 3.2. Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции магнитных полей. 3.3. Примеры вычисления магнитных полей с помощью закона Био-Савара-Лапласа.

Слайд 3

Описание слайда:

3.1. Взаимодействие проводников с током. Закон Ампера. Известно, что постоянный магнит оказывает действие на проводник с током (например, рамку с током); известно также обратное явление – проводник с током оказывает действие на постоянный магнит (например, на магнитную стрелку компаса). Естественно поставить вопрос: а не может ли один проводник с током оказывать непосредственное действие на другой проводник с током? Положительный ответ на этот вопрос дал в 1820г. Ампер (Ampere A., 1775-1836), установивший силовой закон взаимодействия проводников с током. Так, два прямолинейных параллельных проводника притягиваются, если токи в них текут в одном направлении и отталкиваются, если токи имеют противоположное направление.

Слайд 4

Описание слайда:

Для того, чтобы сформулировать закон Ампера в современном виде, введем понятие элемента тока как вектора, равного произведению силы тока I на элемент длины проводника. Элемент тока в магнитостатике играет ту же роль, что и точечный заряд в электростатике. Для того, чтобы сформулировать закон Ампера в современном виде, введем понятие элемента тока как вектора, равного произведению силы тока I на элемент длины проводника. Элемент тока в магнитостатике играет ту же роль, что и точечный заряд в электростатике. Своими опытами Ампер установил, что сила взаимодействия двух элементов тока: 1) ; 2) ; 3) - зависит от взаимной ориентации элементов тока. Объединяя эти результаты, можем написать закон Ампера в виде: Углы θ1 и θ2 характеризуют ориентацию элементов тока; Коэффициент пропорциональности k зависит от выбора системы единиц измерения. В системе СИ: , где - магнитная постоянная.

Слайд 5

Описание слайда:

Закон Ампера является аналогом закона Кулона в магнитостатике и выражает собой силу взаимодействия двух элементов тока. Однако в отличие от закона Кулона, он имеет более сложное написание, что обусловлено тем, что элемент тока (в отличие от точечного заряда) характеризуется не только величиной, но и направлением в пространстве. Заметим, что согласно закону Ампера Закон Ампера является аналогом закона Кулона в магнитостатике и выражает собой силу взаимодействия двух элементов тока. Однако в отличие от закона Кулона, он имеет более сложное написание, что обусловлено тем, что элемент тока (в отличие от точечного заряда) характеризуется не только величиной, но и направлением в пространстве. Заметим, что согласно закону Ампера . Это кажущееся противоречие с третьим законом Ньютона связано с тем, что в действительности мы имеем дело не с элементами токов, а с замкнутыми макроскопическими токами, для которых третий закон Ньютона выполняется. В векторной форме закон Ампера записывается следующим образом:

Слайд 6

Описание слайда:

Сила Ампера направлена перпендикулярно вектору магнитной индукции Сила Ампера направлена перпендикулярно вектору магнитной индукции и направлению тока, текущего по проводнику. Для определения направления силы Ампера обычно используют правило левой руки: если расположить левую руку так, чтобы линии индукции входили в ладонь, а вытянутые пальцы были направлены вдоль тока, то отведенный большой палец укажет направление силы, действующей на проводник. Если угол α между направлениями вектора и тока в проводнике отличен от 90°, то для определения направления силы Ампера более удобно пользоваться правилом буравчика: воображаемый буравчик располагается перпендикулярно плоскости, содержащей вектор и проводник с током, затем его рукоятка поворачивается от направления тока к направлению вектора . Поступательное перемещение буравчика будет показывать направление силы Ампера . Правило буравчика часто называют правилом правого винта.

Слайд 7

Описание слайда:

Для определения направления вектора магнитного поля прямолинейного проводника также можно пользоваться правилом буравчика: направление вращения рукоятки буравчика совпадает с направлением вектора если при вращении буравчик перемещается в направлении тока. Для определения направления вектора магнитного поля прямолинейного проводника также можно пользоваться правилом буравчика: направление вращения рукоятки буравчика совпадает с направлением вектора если при вращении буравчик перемещается в направлении тока.

Слайд 8

Описание слайда:

3.2. Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции магнитных полей. Движущиеся электрические заряды (токи) изменяют свойства окружающего их пространства – создают в нем магнитное поле. Это поле проявляется в том, что на помещенные в нем проводники с током действуют силы. Силовой характеристикой магнитного поля является индукция поля , играющая роль аналога напряженности электрического поля , которая характеризует силовое действие электрического поля на заряды. Как установили на опыте Био (Biot J., 1774-1862) и Савар (Savart F., 1791-1841) индукция магнитного поля, создаваемого проводниками с током различной конфигурации, во всех случаях пропорциональна силе тока в проводнике I и зависит от расстояния r до точки, в которой определяется поле. Анализируя результаты опытов Био и Савара, Лаплас (Laplace P., 1749-1827) пришел к выводу, что магнитное поле любого тока может быть вычислено как результат векторного сложения (суперпозиции) магнитных полей, создаваемых отдельными элементами тока. Это правило получило название принципа суперпозиции магнитных полей.

Слайд 9

Описание слайда:

Для магнитной индукции поля, создаваемого элементом тока , Лаплас получил формулу, названную впоследствии законом Био-Савара-Лапласа: Для магнитной индукции поля, создаваемого элементом тока , Лаплас получил формулу, названную впоследствии законом Био-Савара-Лапласа: , где коэффициент k имеет то же значение, что и в законе Ампера (в СИ: ). Направление вектора образует с векторами и правовинтовую систему.

Слайд 10

Описание слайда:

Наряду с индукцией , для характеристики магнитного поля вводят также понятие напряженности магнитного поля - величины, определяемой в вакууме как: Наряду с индукцией , для характеристики магнитного поля вводят также понятие напряженности магнитного поля - величины, определяемой в вакууме как: . Единицей измерения индукции поля в СИ является Т (Тесла) ; напряженность магнитного поля измеряется в А/м. С помощью закона Био-Савара-Лапласа напряженность магнитного поля, создаваемого элементом тока в точке , рассчитывается по формуле: . Или в скалярном виде: , где θ – угол между элементом длины тока и радиус-вектором , проведенным в точку наблюдения.

Слайд 11

Описание слайда:

Возвращаясь к закону Ампера, мы можем сказать, сила взаимодействия между двумя элементами тока есть результат действия магнитного поля одного элемента тока на другой. Другими словами, можем написать: Возвращаясь к закону Ампера, мы можем сказать, сила взаимодействия между двумя элементами тока есть результат действия магнитного поля одного элемента тока на другой. Другими словами, можем написать: , где - напряженность магнитного поля, созданного элементом первого тока в том месте, где находится элемент второго тока. Следовательно, на любой элемент проводника с током, находящегося в магнитном поле с индукцией , действует сила: . Эта формула является аналогом соответствующей формулы в электростатике , определяющей силу, действующую на точечный заряд q, помещенный в электрическое поле напряженностью . Полная сила, действующая на проводник с током, находящийся в магнитном поле, определяется по формуле: , где интегрирование производится по всей длине проводника. В частности, для прямолинейного отрезка проводника с током длиной l, расположенного под углом θ к силовым линиям однородного магнитного поля с индукцией В, имеем: Эту формулу часто называют силой Ампера.

Слайд 12

Описание слайда:

3.3. Примеры вычисления магнитных полей с помощью закона Био-Савара-Лапласа. 1) Напряженность магнитного поля в центре кругового витка с током. В данном случае имеем, согласно закону Био-Савара-Лапласа: , откуда находим после интегрирования по всей длине витка – окружности радиуса R: .

Слайд 13

Описание слайда:

2) Отрезок проводника с током конечной длины и бесконечно длинный проводник с током 2) Отрезок проводника с током конечной длины и бесконечно длинный проводник с током В этом случае имеем

Слайд 14

Описание слайда:

3) Магнитное поле движущегося заряда. 3) Магнитное поле движущегося заряда. Любой проводник с током создает в окружающем пространстве магнитное поле. Но ток в проводнике – есть направленное движение зарядов. Следовательно, можно допустить, что источником магнитного поля являются движущиеся заряды. Тогда магнитное поле, созданное проводником с током в некоторой точке пространства, будет представлять собой суперпозицию магнитных полей, созданных в этой же точке пространства каждым из движущихся зарядов в отдельности. Пусть – скорость упорядоченного движения зарядов в проводнике; q – заряд носителя тока (в металлах q = - e). Для элемента тока можно написать: dNq , где n = dN/dV – концентрация зарядов, dN – число зарядов в элементе объема dV = Sdl. На основании закона Био-Савара-Лапласа, напряженность магнитного поля, созданного одним движущимся зарядом, будет: или в векторном виде . Эта формула отражает релятивистскую (относительную) сущность магнитного поля. Она показывает, что магнитное поле проявляется как результат относительного движения заряда. Отметим, что приведенная формула справедлива при скоростях движения заряда (с=3∙108 м/с – скорость света в вакууме).