Магнетизм

Содержание
Структурно-логическая схема
Условные обозначения
Словарь
Утверждения
Задачи

Структурно-логическая схема
Пост. магниты
Движущиеся заряды
Токи разных направлений отталкиваются
Одинаковых притягиваются
Одноимённые отталкиваются
Разноимённые притягиваются
Магнитное поле
Сила Лоренца
Сила Ампера
Модуль:
FА = IBl sin⍺
Направление: По правилу левой руки
Характеристики
Вектор магнитной индукции
Магнитный поток
Линии магнитной индукции замкнуты
Магнитное поле – вихревое поле
Направление
Величина и единицы измерения
Принцип суперпозиции
В = В1 + В2 + В3 + …+ Вn
Направление: По правилу левой руки
Модуль:
FЛ = |q|Ʊ Bsin ⍺
Величина и единицы направления

Условные обозначения
B – вектор магнитной индукции [Тл] – Тесла B = Fmax/I∆l
FA – сила Ампера [Н] – Ньютон FA = IBl sin⍺ , где l - длина проводника, находящегося в магнитном поле; I – сила тока; sin⍺ - синус угла между вектором магнитной индукции и силой тока; B – вектор магнитной индукции.
FЛ – сила Лоренца [Н] – Ньютон FЛ = |q|Ʊ Bsin ⍺ , где Ʊ – скорость движения частиц; q– заряд частицы; sin⍺ - синус угла между вектором магнитной индукции и скоростью движения частиц; B – вектор магнитной индукции;
Ф – магнитный поток [Вб] – Вебер Ф = BS cos ⍺ , где B – вектор магнитной индукции; S – площадь поперечного сечения проводника; cos ⍺ - косинус угла между нормалью и вектором магнитной индукции;

Словарь
Постоянные магниты – вещества, надолго сохраняющие магнитные свойства.
Магнитное поле – особый вид материи, обладающий специфическими свойствами:
- порождается движущимися зарядами;
- порождается постоянным магнитом;
- обнаруживается по действию на заряд;
- существует реально, независимо от человека;
Вектор магнитной индукции – векторная физическая величина, характеризующая магнитное поле;
Линии магнитной индукции – линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора магнитной индукции в этой точке;
Магнитный поток – произведение вектора магнитной индукции площади поперечного сечения проводника и косинуса угла между нормалью и вектором магнитной индукции.

Утверждения
Правило буравчика для прямого тока
Если ввинчивать буравчик то направление скорости движения конца его рукоятки в данной точке совпадает с направлением вектора магнитной индукции в данной точке.
Правило правой руки для прямого тока
Если охватить проводник правой рукой, направив отогнутый большой палец по направлению ток, то кончики остальных четырёх пальцев в данной точке покажут направление вектора магнитной индукции в данной точке.
Принцип суперпозиции – результирующий вектор магнитной индукции в данной точке складывается из векторов магнитной индукции, созданной различными токами в этой точке.
B2
B1
B1+2

Вихревое поле – это магнитное поле с замкнутыми линиями магнитной индукции.

Закон Ампера
Сила, с которой магнитное поле действует на помещённый в него отрезок проводника с током, равна произведению силы тока, модуля вектора магнитной индукции, длины отрезка проводника и синуса угла между направлением тока и магнитной индукцией:
FA = IBl sin⍺
Правило левой руки
Если кисть левой руки расположить так, что четыре вытянутых пальца указывают направление тока в проводнике, а вектор магнитной индукции входит в ладонь, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы, действующей на отрезок проводника.

Сила Лоренца
Сила, действующая на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля :
FЛ = FA/N
Закон Лоренца.
Если кисть левой руки расположить так, что четыре вытянутых пальца указывают направление скорости положительного заряда, а вектор магнитной индукции входит в ладонь, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы, действующей на данный заряд.
Частица влетела в магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции
Частица влетела в магнитное поле под углом ⍺

Параллельно расположенные проводники, по которым протекают токи в одном направлении, притягиваются. Параллельно расположенные проводники, по которым протекают токи в разных направлениях, отталкиваются.
Сила взаимодействия таких проводников рассчитывается по формуле:
I1I2 R
F= km ∆l
I1I2 – сила тока в проводниках
km – коэффициент пропорциональности равный km = 2*10 -7 Н / А2
R – расстояние между проводниками
∆l – рассматриваемый отрезок проводника

Задачи
1.Найдите силу, действующую на каждый отрезок проводника с током, находящегося в однородном магнитном поле с индукцией В = 0,1 Тл, если I = 5 А, l12= 20 см., l23= 15 см., l34= 12 см., l45= 20 см.
1
2
3
4
5
В
45°
Дано: Решение
В = 0,1 Тл FA = IBl sin⍺
I = 5 А F12 = 5 А * 0,1 Тл * 0,2 м * 0 = 0
l12= 20 см = 0,2 м. F23 = 5 А * 0,1 Тл * 0,15 м * 1 = 0,075 Н
l 23 = 15 см = 0,15 м. F34 = 5 А * 0,1 Тл * 0,12 м * 1 / = 0,042 Н
l34 = 12 см = 0,12 м. F45 = 5 А * 0,1 Тл * 0,15 м * 0 = 0
l45 = 15 см = 0,15 м.
F - ?
2

Прямой проводник длиной 15 см. помещён в однородное магнитное поле с индукцией 0,4 Тл, направленной перпендикулярно направлению тока. Сила тока, протекающего по проводнику, равна 6 А. Найдите силу Ампера, действующую на проводник.
Дано: Решение
l = 15 см = 0,15 м FA = IBl sin⍺
B = 0,4 Тл FA = 6 А * 0,4 Тл * 0,15 м * 1 = 0,36 Н
I = 6 А
_________________ Ответ: FА = 0,36 Н.
FА- ?

Индукция магнитного поля В = 0,3 Тл направлена в положительном направлении оси Х. Протон движется со скоростью 5 * 106 м/с в положительном направлении оси Y. Заряд протона равен 1,6 * 10-19 Кл. Найдите радиус окружности, по которой движется протон, а также период обращения по этой окружности. (Масса протона равна 1,67*10-27 кг.
Дано: Решение
В = 0,3 Тл mƱ 2π m
Ʊ = 5*106 м/с qB q B
q = 1,6*10 -19 Кл 1,67*10 -27 кг * 5*106 м/с
mp = 1,67*10 -27 кг 1,6*10 -19 Кл * 0,3 Тл
_______________________
R-? 2 * 3,14 * 1,67 * 10-27 кг
T-? 1,6 *10 -19 Кл * 0,3 Тл
Ответ: R = 0,17 м, T = 0,22 мкс.
Т =
Т =
R =
R =
= 0,17м
= 0,22 мкс
содержание
назад