ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Магнитное поле тока

Содержание

Слайд 2

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Магнитное поле тока

Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и петрографии. Левченко С.В.

При пропускании по

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Магнитное поле тока Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и петрографии. Левченко
прямолинейному горизонтальному проводнику постоянного
тока силой I находящаяся под ним магнитная стрелка поворачивается вокруг
своей вертикальной оси, стремясь расположиться перпендикулярно проводнику
с током.
Ось стрелки тем точнее совпадает с этим направлением, чем больше сила тока
и чем слабее влияние магнитного поля Земли.

Эрстед обнаружил, что направление поворота северного полюса (N) стрелки
под действием электрического тока изменяется на противоположное
при изменении направления тока в проводнике.

Слайд 3

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Магнитное поле тока

Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и петрографии. Левченко С.В.

Для наглядности магнитное

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Магнитное поле тока Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и петрографии. Левченко
поле, как и электрическое принято изображать
магнитными линиями.
Линии магнитного поля всегда замкнуты.
Основной характеристикой магнитного поля является его сила, определяемая
вектором магнитной индукции B. Магнитная индукция – величина векторная.
Для линейного проводника с током направление магнитных линий можно
определить по правилу буравчика.

Правило буравчика.
Если поступательное движение
буравчика совместить с направлением
электрического тока в проводе,
то направление вращения
рукоятки буравчика укажет
направление магнитных линий.

Слайд 4

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Магнитное поле тока

Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и петрографии. Левченко С.В.
В случае витка

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Магнитное поле тока Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и петрографии. Левченко
или катушки направление линий поля определяется следующим
образом: если направление вращения рукоятки совместить с направлением
движения электрического тока в витке (катушке), то направление поступательного
движения буравчика укажет направление магнитных линий, пронизывающих
поверхность ограниченную контуром.

Слайд 5

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Магнитное поле тока

Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и петрографии. Левченко С.В.

О. Магнитное поле

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Магнитное поле тока Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и петрографии. Левченко
называется однородным, если во всех точках пространства
поле имеет одинаковое направление и интенсивность.

Неоднородное магнитное поле Однородное магнитное поле

Слайд 6

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Магнитодвижущая сила. Напряженность магнитного поля

Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и петрографии. Левченко С.В.

О.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Магнитодвижущая сила. Напряженность магнитного поля Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и
Свойство электрического тока возбуждать магнитное поле характеризуется
магнитодвижущей силой (м.д.с.) → Fм
М.д.с. Вызывает магнитное поле (магнитный поток) подобно тому, как э.д.с.
вызывает электрический ток в цепи.
В СИ м.д.с. Принимается численно равной силе тока, вызывающего магнитное
поле. Fм=I
Если ток проходит по катушке с числом витков – ω, то
Fм=ωI
Размерность [F] = [I] = A

Слайд 7

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Магнитодвижущая сила. Напряженность магнитного поля

Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и петрографии. Левченко С.В.

М.д.с.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Магнитодвижущая сила. Напряженность магнитного поля Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и
В симметричных полях (например кольцевая катушка) равномерно
распределяется вдоль магнитной линии.
О. Доля м.д.с. На единицу длины магнитной линии называется напряженностью
магнитного поля – H.
Напряженность магнитного поля Н в заданной точке пространства зависит от силы тока, формы проводника, и в однородной среде не зависит от свойств среды.
Напряженность магнитного поля является величиной векторной.
[H] = [Fм/L] = A/м
Используется другая величина – Эрстэд. 1Э = 80 А/м

Слайд 8

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Закон полного тока

Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и петрографии. Левченко С.В.

О. Полным током

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Закон полного тока Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и петрографии. Левченко
называется алгебраическая сумма токов, пронизывающая поверхность ограниченную замкнутым контуром.

Для симметричного поля в точке А на расстоянии R от проводника:
H = I/L = I/2πa
I = H2πa = HL = Fm (м.д.с.)
Если внутри контура расположено несколько проводников, то
ΣI = I; ΣI = Fm

Если напряженность поля на различных участках магнитной линии различна, то м.д.с. находится как сумма произведений HL всех участков
Fm = ΣHL

Слайд 9

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Магнитная индукция, магнитная прницаемость, магнитный поток.

Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и петрографии. Левченко

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Магнитная индукция, магнитная прницаемость, магнитный поток. Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии
С.В.

При внесении внутрь катушки с током стального сердечника интенсивность поля внутри катушки возрастает за счет молекулярных токов сердечника.
О. Интенсивность магнитного поля в точке с учетом влияния среды характеризуется магнитной индукцией - B.
B = μaH ; μa - абсолютная магнитная проницаемость среды.
Интенсивность магнитного поля и магнитная индукция зависит от среды, в которой существует.
По сравнению с вакуумом возрастает – парамагнетики.
По сравнению с вакуумом уменьшается – диамагнетики.
О. Произведение магнитной индукции B однородного магнитного поля и площади площадки перпендикулярной к вектору магнитной индукции называется магнитным потоком Ф = BS

Слайд 10

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Электромагнитная сила. Провод в магнитном поле.

Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и петрографии. Левченко

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Электромагнитная сила. Провод в магнитном поле. Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии
С.В.

Провод длиной L расположенный в магнитном поле перпендикулярно линиям магнитного поля испытывает действие электромагнитной силы со стороны поля:
F = IBL

В общем случай (α≠90) F = IBL Sinα

α

Если провод под действием силы переместится на расстояние b, то он пересечет магнитный поток
Ф=BS = BLb → электромагнитная сила совершит работу:
A = Fb = IBLb = IФ

О. Работа, совершаемая силами магнитного поля по перемещению проводника с током равна произведению величины силы тока в проводе и пересеченного магнитного потока.

Слайд 11

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Взаимодействие параллельных проводов с током

Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и петрографии. Левченко С.В.

Т.к.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Взаимодействие параллельных проводов с током Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и
вокруг каждого из проводов с током существует магнитное поле, следовательно на каждый из проводов действует сила со стороны поля, созданного током другого провода.

I1

F1

B2

I2

F2

B1

Сила действующая на первый провод:
F1 = I1B2L =μaI1I2L/2πa

Сила действующая на второй провод:
F2 = I2B1L =μaI1I2L/2πa

Следовательно F1 = F2

B1 =μaI1/2πa B2 =μaI2/2πa

Слайд 12

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Магнитное поле катушки с током

Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и петрографии. Левченко С.В.

Катушку

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Магнитное поле катушки с током Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и
используют для концентрации магнитного поля в определенной части пространства.
Увеличение магнитной индукции достигается путем увеличения числа витков катушки (ω) и размещением её на стальном сердечнике.

R

R1

R2

R

Поверхность ограниченная окружностью R пронизывается полным током Iω
Напряженность во всех точках серединной линии Fm=HL=H2πR.
По закону полного тока: Iω = HL → H = Iω/L

Слайд 13

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Магнитное поле тока

Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и петрографии. Левченко С.В.

Магнитная индукция: B

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнетизм Магнитное поле тока Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и петрографии. Левченко
= μaH = μaIω/L
При R1 – R2 << R1 Ф = BS = μaIωS/L ,
S – площадь поперечного сечения катушки Т.к. Iω = Fm

Закон Ома для магнитной цепи

Ф – магнитный поток
Fm - м.д.с.
Rm = L/(μaS) – Сопротивление магнитной цепи

Слайд 14

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнитная индукция Э.д.с. Наведенная в проводе

Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и петрографии. Левченко С.В.

При

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнитная индукция Э.д.с. Наведенная в проводе Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и
движении провода со скоростью v с той же скоростью перемещаются свободные электроны и положительно заряженные ионы.
Если провод перемещается в магнитном поле, то на каждую частицу со стороны магнитного поля действует электромагнитная сила.

Под действием этих сил свободные электроны приходят в движение – перемещаться на один конец провода, на другом образуется избыточный положительный заряд.
Разделение зарядов прекратится, если электромагнитные силы уравновесятся электрическими силами притяжения.

Слайд 15

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнитная индукция Э.д.с. Наведенная в проводе

Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и петрографии. Левченко С.В.
Под

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнитная индукция Э.д.с. Наведенная в проводе Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и
действием электромагнитных сил в проводнике возникает э.д.с. Электромагнитной индукции.
E = εL, ε − напряженность электрического поля
Т.к. ε = Fм/L, сила действующая на электрон F = BvL → E = BLv
О. Э.д.с. Электромагнитной индукции пропорциональна магнитной индукции поля, в котором движется проводник, длине проводника и скорости его движения в направлении, перпендикулярном магнитным линиям.
Если проводник движется под некоторым углом α к вектору магнитной индукции:
E = BLv Sin α

Слайд 16

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнитная индукция Э.д.с. Наведенная в проводе

Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и петрографии. Левченко С.В.

При

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Электромагнитная индукция Э.д.с. Наведенная в проводе Геолого-географический факультет. Кафедра минералогии и
перемещении проводника со скорость v = Δb/Δt :
E = BLv = BL (Δb/Δt), т.к. L Δb = ΔS, B ΔS = Ф – магнитный поток, пересеченный за время Δt
E = BL (Δb/Δt) = ΔФ/Δt
О. Наведенная в проводнике э.д.с. Электромагнитной индукции равна скорости пересечения проводником магнитного потока.
Имя файла: ЭЛЕКТРОТЕХНИКА-Электромагнетизм-Магнитное-поле-тока.pptx
Количество просмотров: 807
Количество скачиваний: 26