Электромагнетизм

1. Электромагнетим. Магнитное поле. Напряжённость магнитного поля. Магнитная проницаемость. Магнитная индукция. Магнитный поток.

2. Основные сведения о магнитном поле

Магнитным полем называется особый, отличный от
вещества, вид материи, через которую передается
действие магнита на другие тела
Магнитное поле возникает в пространстве, окружающем
движущиеся электрические заряды и постоянные магниты.
Оно воздействует только на движущиеся заряды. Под
влиянием электромагнитных сил движущиеся заряженные
частицы отклоняются от своего первоначального пути в
направлении, перпендикулярном полю.

3. Основные сведения о магнитном поле

Магнитное и электрические поля неразрывны и образуют
совместно единое электромагнитное поле.
Всякое изменение электрического поля приводит к появлению
магнитного поля, и, наоборот, всякое изменение магнитного
поля сопровождается возникновением электрического поля.
Электромагнитное поле распространяется со скоростью света,
т.е. 300 000 км/с

4. Основные сведения о магнитном поле

Магнитное поле наглядно
изображается магнитными
силовыми линиями, которые
задают направление магнитного
поля в пространстве. Эти линии не
имеют ни начала, ни конца, т.е.
являются замкнутыми
Чем интенсивнее магнитное поле, тем выше плотность силовых линий.
Направление магнитных силовых линий определяется правилом
буравчика

5. Основные сведения о магнитном поле

Правило буравчика
Если ввинчивать винт по направлению
тока, то магнитные силовые линии будут
направлены по ходу винта

6. Характеристики магнитного поля

Для характеристик магнитного поля используют параметры:
• Напряженность магнитного поля
• Магнитная проницаемость
• Магнитная индукция
• Магнитный поток

7. Напряженность магнитного поля

Магнитодвижущая сила, приходящаяся на единицу длины
магнитной силовой линии, называется напряженностью
магнитного поля [Н] и выражается в амперах на метр (А/м).
I – сила тока
2π – константа ( 2х3,14)
Х- расстояние от прямого проводника до точки, в
которой вычисляется напряжённость

8. Магнитная проницаемость

Магнитная индукция зависит не только от силы тока, проходящего
по прямолинейному проводнику или индуктивной катушке, но и от
свойств среды, в которой создается магнитное поле. Величиной,
характеризующей магнитные свойства среды, служит абсолютная
магнитная проницаемость [μа].
Она определяется отношением
магнитной индукции [B] к напряженности магнитного поля [Н] и
измеряется в генри на метр (Гн/м)
μа- магнитная проницаемость
В – магнитная индукция
Н- напряженность магнитного поля

9. Магнитная проницаемость

Абсолютная магнитная проницаемость вакуума μа =4π⋅10-7Гн/м.
Для воздуха и других неферромагнитных материалов она незначительно отличается от
магнитной проницаемости вакуума и при технических расчетах принимается равной 4π⋅10-7
Гн/м.
Так как абсолютная магнитная проницаемость для вакуума и указанных ранее материалов
практически одинакова, то μа называется магнитной постоянной μ0.
Абсолютная магнитная проницаемость μа ферромагнитных материалов непостоянна и во
много раз превышает магнитную проницаемость вакуума.
Число, показывающее, во сколько раз абсолютная магнитная проницаемость μа
ферромагнитного материала больше магнитной постоянной μ0, называется относительной
магнитной проницаемостью μ, или(сокращенно) магнитной проницаемостью

10. Магнитная проницаемость

11. Магнитная индукция

Магнитная индукция. Интенсивность магнитного поля
характеризуется магнитной индукцией [B].
Чем сильнее магнитное поле, созданное постоянным магнитом
или электромагнитом, тем большую индукцию оно имеет.
Направление действия электромагнитной силы [F] на проводник
определяется правилом левой руки.
Магнитная индукция —векторная величина: в каждой точке поля
вектор магнитной индукции направлен по касательной к
магнитным силовым линиям

12. Магнитная индукция

Если расположить левую руку так, чтобы
магнитные линии
пронизывали ладонь, а вытянутые четыре
пальца указывали направление тока в
проводнике, то отогнутый большой палец
укажет направление действия
электромагнитной силы.

13. Магнитная индукция

По этой силе можно судить об интенсивности магнитного поля,
т.е. о его магнитной индукции. Если на проводник длиной 1 м с
током 1 А, расположенный перпендикулярно магнитным линиям в
равномерном магнитном поле, действует сила в 1 Н, то магнитная
индукция такого поля равна 1 Тл (тесла)
В- Магнитная индукция (Тесла, Тл)
I – Сила тока (Ампер)
L – длина проводника (м)

14. Магнитный поток

15. Магнитные свойства веществ. Электромагнитная индукция. Самоиндукция. Индуктивность. Взаимная индуктивность.

16. Магнитные свойства веществ.

Хотя далеко не из каждого вещества можно изготовить постоянный магнит, все вещества
будучи помещены во внешнее магнитное поле так или иначе намагничиваются. Некоторые
из веществ намагничиваются сильнее, а некоторые так слабо, что этого и не заметить без
специальных приборов.
Говоря "вещество намагнитилось", мы имеем ввиду тот факт, что вещество само стало
источником магнитного поля вследствие воздействия на него внешним магнитным полем.

17. Магнитные свойства веществ.

По характеру реакции на внешнее магнитное поле определяют магнитные свойства
вещества, которые зависят от того как упорядочена внутренняя структура данных веществ.
Таким образом, можно выделить три класса веществ, магнитные свойства которых ярко
выражены (данные вещества называются магнетиками): ферромагнетики, парамагнетики
и диамагнетики.

18. Магнитные свойства веществ.

Магнетики — это вещества, обладающие магнитными свойствами. Магнитные свойства
создаются элементарными токами — движением электронов в атоме. Электрон,
вращающийся по орбите, создает магнитное поле, а его магнитный момент определяется
правилом правой руки.
Магнетики классифицируются по их реакции на внешнее магнитное поле и характеру
упорядочения их внутренних магнитных моментов.

19. Магнитные свойства веществ.

Ферромагнетики
У ферромагнетиков магнитная проницаемость много больше
единицы.
К ферромагнетикам относятся например: железо, никель и кобальт.
Из них, как легко заметить, чаще всего и изготавливают постоянные
магниты. Магнитная проницаемость ферромагнетиков зависит от
магнитной индукции внешнего магнитного поля.

20. Магнитные свойства веществ.

Ферромагнетики
Главная особенность ферромагнетиков заключается в том, что им свойственен остаточный магнетизм, то
есть будучи намагничен, ферромагнетик остается таковым даже после отключения источника внешнего
магнитного поля.
Если намагниченный ферромагнетик подвергнуть нагреванию до определенной температуры, то он
снова размагнитится. Данная критическая температура называется точкой Кюри или температурой
Кюри - это такая температура, при которой вещество утрачивает ферромагнитные свойства. Для
железа точка Кюри равна 770°C, для никеля 365°C , для кобальта 1000°C. Если взять постоянный
магнит и нагреть его до температуры Кюри, он перестанет быть магнитом.
Ферромагнетики обладают высокой магнитной проницаемостью, остаточным магнетизмом и
критической температурой Кюри, при достижении которой происходит переход к парамагнитному
состоянию и исчезновение ферромагнитных свойств.

21. Магнитные свойства веществ.

Парамагнетики
Парамагнетики — это вещества, которые слабо намагничиваются во внешнем
магнитном поле, причем по его направлению.
В отличие от ферромагнетиков (как постоянные магниты), они теряют свои
магнитные свойства сразу после выключения поля. Когда поле снято, их атомы
находятся в хаотическом тепловом движении, и никакого магнитного порядка
нет.

22. Магнитные свойства веществ.

Парамагнетики
Магнитная проницаемость парамагнетиков также зависит от температуры и уменьшается с её
повышением, что описывается законом Кюри — магнитная восприимчивость парамагнетиков обратно
пропорциональна температуре.
В отсутствие внешнего магнитного поля парамагнетики не обладают остаточной намагниченностью, то
есть не имеют собственного магнитного поля, поскольку магнитные моменты атомов ориентированы
хаотично и взаимно компенсируются. Из парамагнетиков постоянные магниты не изготавливают, так как
они не способны сохранять намагниченность без внешнего поля.
К парамагнетикам относятся, например, алюминий, вольфрам, платина, азот, а также некоторые газы и
растворы.
Парамагнетики характеризуются слабой положительной магнитной восприимчивостью,
температурной зависимостью и отсутствием собственного магнитного поля в отсутствии
внешнего воздействия.

23. Магнитные свойства веществ.

Диамагнетики
Диамагнетики — это вещества, которые очень слабо отталкиваются
магнитным полем.
Когда их помещают в магнитное поле, внутри них возникает свое
собственное слабое магнитное поле, направленное против внешнего,
как бы "выталкивая" его из себя. Поэтому диамагнетики
намагничиваются в сторону, противоположную внешнему полю.

24. Магнитные свойства веществ.

Диамагнетики
Магнитная проницаемость диамагнетиков немного меньше единицы, ее порядок 10-6.
Магнитная проницаемость диамагнетиков практически не зависит ни от индукции прилагаемого к ним
магнитного поля, ни от температуры.
Это связано с тем, что диамагнетизм возникает из-за индукции слабого магнитного момента,
противоположного внешнему полю, вследствие изменения орбитального движения электронов в атомах
под действием поля.
Когда диамагнетик оказывается вынесен из намагничивающего магнитного поля, он полностью
размагничивается и собственного магнитного поля не несёт.
К диамагнетикам относятся, например, медь, висмут, кварц, стекло, каменная соль.
Диамагнетики характеризуются слабой отрицательной магнитной восприимчивостью,
отсутствием остаточного магнетизма и независимостью магнитных свойств от температуры
и величины внешнего поля. Их поведение противоположно парамагнетикам и ферромагнетикам,
что делает диамагнетизм универсальным и присущим практически всем веществам в той или
иной степени.

25. Электромагнитная индукция

Электромагнитная индукция это явление возникновения тока в замкнутом проводнике
при прохождении через него магнитного потока, изменяющегося со временем.
Явление электромагнитной индукции было открыто Майклом Фарадеем в 1831 году. Он
опытным путем установил, что при изменении магнитного поля внутри замкнутого
проводящего контура в нем возникает электрический ток, который назвали индукционным
током.

26. Электромагнитная индукция

Электромагнитная индукция это явление возникновения тока в замкнутом проводнике
при прохождении через него магнитного потока, изменяющегося со временем.
Явление электромагнитной индукции было открыто Майклом Фарадеем в 1831 году. Он
опытным путем установил, что при изменении магнитного поля внутри замкнутого
проводящего контура в нем возникает электрический ток, который назвали индукционным
током.
Явление электромагнитной индукции заключается в том, что
изменение магнитного поля вокруг проводника, связанное с
пересечением проводника магнитными силовыми линиями,
вызывает появление ЭДС в этом проводнике.

27. Электромагнитная индукция

Представьте себе магнит и катушку из проволоки. Если вы будете двигать магнит внутрь
катушки или наоборот, то в катушке появится электрический ток. Это происходит потому,
что магнитные линии, которые окружают магнит, начинают пересекать провод катушки.
Чем быстрее вы двигаете магнит, тем сильнее будет ток.

28. Электромагнитная индукция

Закон электромагнитной индукции
ЭДС электромагнитной индукции, возникающая в контуре, прямо пропорциональна скорости
изменения магнитного потока через него.
Знак "минус" является математическим выражением следующего правила. Направление индукционного
тока, возникающего в контуре, определяется по правилу Ленца: возникающий в контуре индукционный
ток имеет такое направление, что созданный им магнитный поток через площадь, ограниченную
контуром, стремится компенсировать изменение магнитного потока, вызвавшее данный ток.

29. Электромагнитная индукция

Закон электромагнитной индукции
Если контур состоит из ​N витков (то есть он — катушка), то ЭДС индукции будет вычисляться
следующим образом.

30. Электромагнитная индукция

Закон электромагнитной индукции
Сила индукционного тока в замкнутом проводящем контуре с сопротивлением ​R​

31. Электромагнитная индукция

ЭДС индукции в движущемся проводнике
Если проводник длиной