Магнитное поле. Первое знакомство

1. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

2. Историческая справка

► Первое знакомство
► Название пошло от
местности в Малой
человека с магнитом
Азии «Магнезии», где
произошло в глубокой
добывали железную
древности. Люди
руду. Примерно в III
наблюдали притяжение
в. до н.э. в летописях
магнитным железняком
упоминают в первые
железных опилок.
- компас.
► Об этом свойстве знали в
► В последствии эта
IV в до н.э. Платон
находка исчезла и
(др. гр. ученый) в своих
появлялась вновь у
трудах упоминал магнит.
разных народов.

3. Магнитное поле -

Магнитное поле особая форма материи
- создается движущимися
зарядами, магнитами,
электрическим током
- действует только на
магнит на движущиеся
заряды (проводники с
током или магниты).
Свойства магнитного поля:
- по размерам бесконечно;
- вихревое;
- имеет два полюса;
- обладает силовыми и
энергетическими
свойствами.
Историческая справка:
Первое знакомство человека с
магнитом произошло в глубокой
древности. Люди наблюдали
притяжение магнитным
железняком железных
предметов. Об этом свойстве
знали в IV в до н. э. Платон
(древнегреческий философ) в
своих трудах упоминал о
магните. Этот термин
предложил использовать
Лукреций (в I в. н. э.) в поэме «О
природе вещей».
Название пошло от местности в
Малой Азии «Магнезии», где
добывали железную руду.
Примерно в III в. до н.э. в
летописях упоминают в первые
- космос. В последствии эта
находка исчезла и появлялась
вновь у разных народов.

4. Открытие магнитного поля

В 1820г. Андре Ампер установил, что два
проводника расположенные параллельно
взаимодействуют.

5.

В 1820г. Ханс
Эрстед установил, что
магнитная стрелка взаимодействует с проводником
с током.
Посмотреть демонстрацию

6. МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ -

векторная силовая
характеристика м.п.
- по направлению совпадает с
направлением магнитной
стрелки.
В = Тл. (Тесла).
Линии магнитной индукции:
- позволяют графически
изображать магнитное поле;
- силовые линии, касательные к
которым в каждой точке
совпадает с вектором
магнитной индукции;
- силовые линии замкнуты
вокруг проводника с током (так
как нет магнитных зарядов);
- не обрываются, не
пересекаются;

7. Направление линии магнитной индукции определяют по правилу буравчика

если вращать буравчик по
направлению тока в рамке, то
можно определить
направление магнитной
индукции по
поступательному движению
буравчика.
- если направление
поступательного движения
буравчика совпадает с
направлением ока, то
направление ручки
буравчика совпадает с
направлением магнитной
индукции.

8.

Гироскоп
- компас - прибор,
использующий свойство
оси (волчка)
ориентироваться вдоль
оси вращения Земли (с
севера на юг) и не зависит
от магнитного поля
Земли, указывает
истинное направление на
географические полюса.

9. Виды магнитного поля.

Вихревое
Однородное
- поле с замкнутыми
силовыми
линиями.
- поле, с одинаковым по
модулю и направлению
вектором магнитной
индукции (в соленоиде).
Работа по замкнутой
Работа по замкнутой
траектории не равна 0.
А не равно 0
Поле не потенциально.
траектории равна 0.
Поле потенциально.

10. Сила Ампера

Исследования магнитного поля происходили экспериментально.
Никола Тесла (10 июля 1856г. родился - 1943г - умер)
Закон Ампера
- сила, действующая со стороны
магнитного поля на проводник с током.
F =IBL sin α
B - магнитная индукция; Тл.
I - сила тока; А.
L - длина проводника; м.
α - угол между направлением тока и вектором магнитной
индукции.
Fа - сила с которой магнитное поле действует на проводник с
током равна произведению силы тока I , магнитной индукции
B и длины проводника L на sin угла между B и I.

11. ПРАВИЛО ЛЕВОЙ РУКИ ДЛЯ СИЛЫ АМПЕРА

- четыре вытянутых
пальца направляют
по току, вектор
магнитной индукции
должен быть
перпендикулярен
ладони, тогда
большой отогнутый
на 90 палец укажет
направление силы
Ампера.

12. Сила Лоренца.

- сила действующая на
Сила
заряженные частицы со стороны
Лоренца. магнитного тока.
F =q B Vsin α
q - заряд частицы; Кл.
B - магнитная индукция;
Тл =____
V - скорость частицы; м/с
α - между вектором скорости
частицы и вектором магнитной
индукции.

13.

Правило левой руки
для силы Лоренца.
- если вектор магнитной индукции
входит в ладонь перпендикулярно,
четыре вытянутых пальца
направленных вдоль скорости
положительной частицы, тогда
отогнутый на 90 большой палец
укажет направление силы Лоренца.
Сила Лоренца не действует на:
- нейтральные частицы;
- покоящиеся частицы;
- движущиеся вдоль линии
магнитной индукции.
Сила Лоренца не влияет на
скорость частицы, но
влияет на ее траекторию:
- если , то по окружности.
- если произвольным
углом, то по винтовой
линии.

14. Циклотрон - ускоритель частиц.

Масс-спектограф
- определяет
характеристики
частиц и их
сортирует по
удельному
заряду q/m и
кривизне
траектории.
Электронно-
лучевая трубка.

15.

Циклотрон
- под действием магнитного поля
меняется траектория частицы.
Летящие с большой скоростью
частицы бомбардируют ядра
атомов, исследуя их внутреннюю
структуру.
Используются сильные
электромагниты. Между двумя
полюсами находятся два электрода
(дуанты D) разгоняющие
заряженную частицу ( ).
Установка находится в вакууме
до 10-5 мм. рт. ст.Частица
разгоняется электрическим полем,
а в магнитном поле ее траектория
становится круговой 102 - 103эВ.
(ускоряются р и другие тяжелые
частицы0.
Бетатрон - ускоритель е.
Для осуществления
управляемых термоядерных
реакций необходимо, чтобы
частицы высокотемпературной
плазмы - полностью
ионизированного газа - не
сталкивались со стенками
сосуда и тем самым не
передавали им свою энергию.
Н.Е. Гамм и А.Д. Сахаров
предложили использовать (в
1950) магнитную
термоизоляцию.
Частицы движутся по линиям
магнитной индукции внутри
камеры. Установка получила
название «Токамак» (Т плазмы
=10 миллион0 К).

16. Магнитные свойства вещества. Пара- , диа- , ферро- магнетики.

Все тела при внесении в
магнитное поле создают
собственное магнитное поле намагничиваются.
В
В0
движением электрона вокруг
ядра атомов (молекулярные
токи) - орбитальный магнитный
момент.
вращением е вокруг своей оси
(квантовый эффект) собственный магнитный
момент.
Магнитная
проницаемость среды
указывает во сколько
раз магнитная индукция
среды больше магнитной
индукции в вакууме.

17. Магнетизм вещества объясняется:

1. движением электрона вокруг
ядра атомов (молекулярные
токи) - орбитальный магнитный
момент.
2. вращением е вокруг своей оси
(квантовый эффект) собственный магнитный момент.

18. Диамагнетик

эффект –
уменьшение
внешнего
магнитного поля
1
Эффект от t
не зависит
Причина
- нет собственного
магнитного
момента
Примеры:
Вода, мрамор,
золото, ртуть,
медь, инертные
газы и т.д.

19. Парамагнетик

Эффект - слабо усиливает
внешнее магнитное поле
1
Эффект с увеличением
t уменьшается
Причина - есть собственный
магнитный момент
Примеры: щелочные металлы,
кислород, алюминий, платина

20. Ферромагнетик

эффект - усиливает внешнее магнитное поле
1
Причина: собственные магнитные моменты;
электроны создают домены - самопроизвольно
намагниченные области. Они ориентируются
по внешнему полю.
При повышении температуры становятся
парамагнетиком (Температура Кюри).
Для железа Т= 7500К
Для кобольтаТ= 3650К
Железо, кобальт, сталь, чугун,

21. Ферро- магнетики

Ферромагнетики
Температура Кюри - температура, выше
которой вещество перестает быть
ферромагнетиком.
Свойства ферромагнетика
изучал Александр Григорьевич Столетов
Применение ферромагнетиков.
Ферромагнитные материалы, способные усиливать магнитные поля в десятки тысяч раз,
широко применяются в современной технике. Стальной сердечник является одной из основных
деталей электрогенератор и электродвигателя, электромагнита и трансформатора. Тонкий
слой ферромагнитного порошка на гибкой пленке используется для магнитной записи и
воспроизведения звука.
Ферромагнетики - магниты.
Они получили широкое применение: в электроизмерительных приборах, генераторах,
громкоговорителях и телефонах в звукозаписывающих аппаратах.
Магнитная запись: из ферромагнетиков изготовляют пленку, на ней рабочий смол - магнитный
лак из железных частиц и связывающего вещества.
Запись осуществляется с помощью электромагнита, который изменяет электромагнитного
поле в такт звуку. Лента намагничивается. При воспроизведении происходит обратный процесс

22. Магнитное поле Земли.

Магнитосфера – это область околоземного
пространства, свойства, размеры и форма
которой определяются магнитным полем Земли и
его взаимодействием с потока заряженных частиц
от Солнца, т.е. солнечным ветром.
Магнитное поле Земли удерживает потоки быстрых
частиц.
Магнитосфера существует
у Меркурия, Юпитера,
Сатурна, Венеры
Солнечный ветер – это постоянный
радиальный поток плазмы солнечной
короны в межпланетное пространство.
Это протоны, ядра гелия, ионы
кислорода, кремния, серы, железа.
Скорость частиц до 300-750 км/с.
Изменение интенсивности солнечного
ветра, связанные со вспышками на
Солнце, приводят к магнитосферным
бурям, усилениям полярных сияний

23. Принцип электродвигателя