Приложение 4 Теория МП прямого тока, соленоида
Оценка 4.7

Приложение 4 Теория МП прямого тока, соленоида

Оценка 4.7
docx
08.05.2020
Приложение 4 Теория МП прямого тока, соленоида
Приложение 4 Теория МП прямого тока, соленоида.docx

http://interneturok.ru/ru/school/physics/8-klass/belektricheskie-yavleniyab/magnitnoe-pole-pryamogo-toka-magnitnye-linii?seconds=0&chapter_id=106

 Возникновение слова «магнит»

Надо ска­зать, что рас­суж­де­ния о том, что же такое маг­нит­ные дей­ствия, дол­гое время оста­ва­лось за­гад­кой. Никто не мог от­ве­тить на этот во­прос. А вот более или менее ясные ис­сле­до­ва­ния пошли толь­ко в конце XVIII и на­ча­ле XIX веков.

 Магнитные действия. Эксперимент Эрстеда

Все ре­ши­лось толь­ко в на­ча­ле XIX века. В 1820 году дат­ский уче­ный Эр­стед про­вел экс­пе­ри­мент. Рас­смот­рим этот опыт.

Рас­по­ло­жим про­вод­ник, вклю­чен­ный в цепь ис­точ­ни­ка тока, над маг­нит­ной стрел­кой па­рал­лель­но её оси.

dc0e33c0_d705_0132_161f_0beeabc35b49

Рис. 1. Суть опыта Эр­сте­да

При за­мы­ка­нии цепи маг­нит­ная стрел­ка от­кло­ня­ет­ся от сво­е­го пер­во­на­чаль­но­го по­ло­же­ния.

dd6929b0_d705_0132_1620_0beeabc35b49

Рис. 2. За­мкну­тая цепь

При раз­мы­ка­нии цепи маг­нит­ная стрел­ка воз­вра­ща­ет­ся в свое на­чаль­ное по­ло­же­ние. Это озна­ча­ет, что про­вод­ник с током и маг­нит­ная стрел­ка вза­и­мо­дей­ству­ют друг с дру­гом.

Вы­пол­нен­ный опыт на­во­дит на мысль о су­ще­ство­ва­нии во­круг про­вод­ни­ка с элек­три­че­ским током маг­нит­но­го поля. Оно и дей­ству­ет на маг­нит­ную стрел­ку, от­кло­няя её.

Маг­нит­ное поле су­ще­ству­ет во­круг лю­бо­го про­вод­ни­ка с током, то есть во­круг дви­жу­щих­ся элек­три­че­ских за­ря­дов.

Таким об­ра­зом, во­круг непо­движ­ных элек­три­че­ских за­ря­дов су­ще­ству­ет толь­ко элек­три­че­ское поле, во­круг дви­жу­щих­ся за­ря­дов (то есть элек­три­че­ско­го тока) су­ще­ству­ет и элек­три­че­ское, и маг­нит­ное поле.

Маг­нит­ное поле по­яв­ля­ет­ся во­круг про­вод­ни­ка, когда в по­след­нем воз­ни­ка­ет ток, по­это­му ток сле­ду­ет рас­смат­ри­вать как ис­точ­ник маг­нит­но­го поля.

 Исследования магнитного поля Ампером. Свойства магнитного поля

В даль­ней­шем маг­нит­ное поле изу­ча­лось очень мно­ги­ми уче­ны­ми. И в первую оче­редь, ко­неч­но, это Ан­дре-Ма­ри Ампер – фран­цуз­ский уче­ный, ко­то­рый очень много сде­лал в ис­сле­до­ва­нии маг­нит­но­го поля.

Пер­вое свой­ство маг­нит­но­го поля, о ко­то­ром го­во­рит Ампер, – это то, что маг­нит­ное поле по­яв­ля­ет­ся тогда, когда есть дви­жу­щий­ся заряд, то есть если заряд дви­жет­ся, то во­круг него об­ра­зу­ет­ся маг­нит­ное поле. Если есть элек­три­че­ский ток (на­прав­лен­ное дви­же­ние элек­три­че­ских за­ря­дов), зна­чит, и во­круг элек­три­че­ско­го тока тоже есть маг­нит­ное поле.

Вто­рое свой­ство, ко­то­рое уста­но­вил Ампер, свя­за­но с тем, как дей­ству­ет маг­нит­ное поле. Маг­нит­ное поле дей­ству­ет на дру­гой элек­три­че­ский ток, то есть если в маг­нит­ное поле по­па­да­ет про­вод­ник с током, то этот про­вод­ник ис­пы­ты­ва­ет на себе дей­ствие. Он в маг­нит­ном поле на­чи­на­ет как-то иначе себя вести. Проще го­во­ря, на­чи­на­ет дви­гать­ся. Маг­нит­ное поле дей­ству­ет на маг­нит­ную стрел­ку.

И еще нема­ло­важ­ная вещь, что маг­нит­ное поле дей­ству­ет на рамку с током. Вот это, по­жа­луй, самое лю­бо­пыт­ное за­ме­ча­ние, ко­то­рое уда­лось вы­яс­нить; если мы про­вод­ник со­гнем в виде квад­рат­ной рамки или круг­лой рамки и будем про­пус­кать по ней элек­три­че­ский ток, то рамка в маг­нит­ном поле нач­нет по­во­ра­чи­вать­ся. Это свой­ство тоже опре­де­лил Ампер, и в ре­зуль­та­те мы те­перь можем го­во­рить о том, что маг­нит­ное поле су­ще­ству­ет, то есть оно ма­те­ри­аль­но и плюс к этому об­ла­да­ет свой­ства­ми.

 Определение формы магнитного поля

Маг­нит­ное поле про­яв­ля­ет­ся имен­но тогда, когда есть дви­жу­щи­е­ся за­ря­ды. Если за­ря­ды по­ко­ят­ся, ни­ка­ко­го маг­нит­но­го поля мы во­круг них на­блю­дать не будем, в этом слу­чае это элек­три­че­ское поле.

Наши ор­га­ны чувств, к со­жа­ле­нию, не могут дать нам воз­мож­но­сти ощу­тить и опре­де­лить маг­нит­ное поле. Но, тем не менее, есть воз­мож­ность маг­нит­ное поле уви­деть. Мы можем опре­де­лить его форму, как и где оно рас­по­ла­га­ет­ся, ха­рак­те­ри­зо­вать его неко­то­рым об­ра­зом. Для того чтобы уви­деть эти элек­тро­маг­нит­ные яв­ле­ния, ис­поль­зу­ют, как пра­ви­ло, же­лез­ные опил­ки.

Дело в том, что в маг­нит­ном поле же­лез­ные опил­ки на­маг­ни­чи­ва­ют­ся и при­об­ре­та­ют свой­ство маг­нит­ных стре­лок. И ока­за­лось, что если эти маг­нит­ные стрел­ки, очень-очень ма­лень­кие, рас­по­ло­жить во­круг маг­ни­тов или элек­три­че­ско­го тока, то маг­нит­ные стрел­ки будут себя вести, как по­ло­же­но им в маг­нит­ном поле, ори­ен­ти­ру­ясь опре­де­лен­ным об­ра­зом.

 Линии магнитного поля

В ре­зуль­та­те можно сде­лать очень лю­бо­пыт­ное дей­ствие. Если взять про­вод­ник, во­круг него рас­сы­пать ме­тал­ли­че­ские опил­ки, то эти опил­ки будут рас­по­ла­гать­ся стро­го по кон­цен­три­че­ским окруж­но­стям.

de9b3680_d705_0132_1621_0beeabc35b49                dfdc88f0_d705_0132_1622_0beeabc35b49

Рис. 4. Рас­по­ло­же­ние линий маг­нит­но­го поля

Да­вай­те по­смот­рим на ри­су­нок, где и как про­ис­хо­дят элек­тро­маг­нит­ные яв­ле­ния. Вот в цен­тре изоб­ра­жен про­вод­ник, ко­то­рый рас­по­ла­га­ет­ся пер­пен­ди­ку­ляр­но на­ше­му ри­сун­ку. Точка в цен­тре го­во­рит о том, что элек­три­че­ский ток как бы идет на нас из-за этого ри­сун­ка. Если мы те­перь во­круг этого про­вод­ни­ка на плос­ко­сти рас­сып­лем же­лез­ные опил­ки, то они будут рас­по­ла­гать­ся стро­го вот по таким окруж­но­стям. То есть опил­ки очень ма­лень­кие по раз­ме­рам и, со­от­вет­ствен­но, будут рас­по­ла­гать­ся так, как по­ка­за­ны на ри­сун­ке маг­нит­ные стрел­ки. Эти маг­нит­ные стрел­ки как: южный полюс – се­вер­ный, южный полюс – се­вер­ный, южный полюс – се­вер­ный.

Об­ра­ти­те вни­ма­ние: вы­стра­и­ва­ясь вдоль этих линий, стрел­ки и по­ка­жут форму маг­нит­но­го поля. И самое глав­ное – можно по этим рас­по­ло­же­ни­ям су­дить о том, какая ве­ли­чи­на этого маг­нит­но­го поля может быть.

Линии, вдоль ко­то­рых вы­стра­и­ва­ют­ся маг­нит­ные стрел­ки, на­зы­ва­ют­ся ли­ни­я­ми маг­нит­но­го поля.

 

Вопросы для обсуждения

1.      Что по­ка­зал опыт Эр­сте­да?

2.      Какие свой­ства вы­яс­нил Ампер при ис­сле­до­ва­нии маг­нит­но­го поля?

3.      Что можно опре­де­лить по гу­сто­те линий маг­нит­но­го поля?

 

 Если есть прямой проводник с током, то обнаружить наличие магнитного поля вокруг 
этого проводника можно с помощью железных опилок ... 

46

... или магнитных стрелок.

43

Под действием магнитного поля тока магнитные стрелки или железные опилки 
располагаются по 
концентрическим окружностям.

Магнитные линии.

Магнитное поле можно изобразить 
графически с помощью магнитных линий.

Магнитные линии магнитного поля тока – это линии, вдоль которых в магнитном поле располагаются оси маленьких магнитных стрелок.
Магнитные линии магнитного поля тока – это
 замкнутые кривые, охватывающие проводник. 
У прямого проводника с током - это
 концентрические расширяющиеся окружности .
За направление магнитной линии принято направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки в каждой точке поля. 

47

Графическое изображение магнитного поля прямого проводника с током.

67

Направление магнитных линий магнитного поля тока 
связано с направлением тока в проводнике:

50

http://interneturok.ru/ru/school/physics/8-klass/belektricheskie-yavleniyab/magnitnoe-pole-katushki-s-tokom-elektromagnity

 Представление о катушке

Наи­боль­ший прак­ти­че­ский ин­те­рес пред­став­ля­ет собой маг­нит­ное поле ка­туш­ки с током. Чтобы по­лу­чить ка­туш­ку, надо взять изо­ли­ро­ван­ный про­вод­ник и на­мо­тать его на кар­кас. Такая ка­туш­ка со­дер­жит в себе боль­шое ко­ли­че­ство вит­ков про­во­да. Об­ра­ти­те вни­ма­ние: эти про­во­да на­мо­та­ны на пласт­мас­со­вый кар­кас и у этого про­во­да есть два вы­во­да.

 Понятие магнитного поля катушки

Если ка­туш­ку с током под­ве­сить на тон­ких и гиб­ких про­вод­ни­ках, то она уста­но­вит­ся так же, как маг­нит­ная стрел­ка ком­па­са. Один конец ка­туш­ки будет об­ра­щен к се­ве­ру, дру­гой – к югу. Зна­чит, ка­туш­ка с током, как и маг­нит­ная стрел­ка, имеет два по­лю­са – се­вер­ный и южный.

Во­круг ка­туш­ки с током име­ет­ся маг­нит­ное поле. Его, как и поле пря­мо­го про­вод­ни­ка, можно об­на­ру­жить при по­мо­щи опи­лок. Маг­нит­ные линии маг­нит­но­го поля ка­туш­ки с током яв­ля­ют­ся также за­мкну­ты­ми.

Ка­туш­ки с током ши­ро­ко ис­поль­зу­ют в тех­ни­ке в ка­че­стве маг­ни­тов. Они удоб­ны тем, что их маг­нит­ное дей­ствие можно из­ме­нять в ши­ро­ких пре­де­лах. Рас­смот­рим спо­со­бы, при по­мо­щи ко­то­рых можно это сде­лать.

На рис. 1 изоб­ра­жен опыт, в ко­то­ром на­блю­да­ет­ся дей­ствие маг­нит­но­го поля ка­туш­ки с током.

dd4df390_d706_0132_1623_0beeabc35b49

Рис.1. Дей­ствие маг­нит­но­го поля ка­туш­ки с током

Если за­ме­нить ка­туш­ку дру­гой, с большим чис­лом вит­ков про­во­ло­ки, то при той же силе тока она при­тя­нет боль­ше же­лез­ных пред­ме­тов. Зна­чит, маг­нит­ное дей­ствие ка­туш­ки с током тем силь­нее, чем боль­ше число вит­ков в ней.

Вклю­чим цепь, со­дер­жа­щую ка­туш­ку, рео­стат (рис.2), и при по­мо­щи него будем из­ме­нять силу тока в ка­туш­ке.

de74b9b0_d706_0132_1624_0beeabc35b49

Рис. 2.  Дей­ствие маг­нит­но­го поля ка­туш­ки с током, ре­гу­ли­ру­е­мой рео­ста­том

При уве­ли­че­нии силы тока дей­ствие маг­нит­но­го поля ка­туш­ки с током уси­ли­ва­ет­ся, при умень­ше­нии – ослаб­ля­ет­ся.

Ока­зы­ва­ет­ся также, что маг­нит­ное дей­ствие ка­туш­ки с током можно зна­чи­тель­но уси­лить, не меняя число её вит­ков и силу тока в ней. Для этого надо вве­сти внутрь ка­туш­ки же­лез­ный стер­жень (сер­деч­ник). Же­ле­зо, вве­ден­ное внутрь ка­туш­ки, уси­ли­ва­ет маг­нит­ное дей­ствие ка­туш­ки (рис.3).

dfd4f9a0_d706_0132_1625_0beeabc35b49

Рис. 3. Дей­ствие маг­нит­но­го поля ка­туш­ки с током, уси­лен­ной сер­деч­ни­ком

 Обозначение катушки

Об­ра­ти­те вни­ма­ние, что на схе­мах ка­туш­ка обо­зна­ча­ет­ся опре­де­лен­ным сим­во­лом. Да­вай­те по­смот­рим на этот экс­пе­ри­мент и на схе­ма­тич­ное изоб­ра­же­ние ка­туш­ки. Итак, мы го­во­ри­ли о том, что если ка­туш­ку под­ве­сить на тон­ких про­вод­ни­ках и за­кре­пить ка­туш­ку на под­став­ке, то мы уви­дим, что она будет вести себя точно так же, как маг­нит­ная стрел­ка. Она будет рас­по­ла­гать­ся стро­го ори­ен­ти­ро­ван­но одной сто­ро­ной на юг, дру­гой сто­ро­ной на север.

e12772b0_d706_0132_1626_0beeabc35b49

Рис. 4. Ка­туш­ка

 Открытие английского инженера Стёрджента

Но самым ин­те­рес­ным ока­за­лось от­кры­тие ан­глий­ско­го ин­же­не­ра Стёр­джен­та. Он про­де­мон­стри­ро­вал сле­ду­ю­щее: уче­ный взял и надел ка­туш­ку на же­лез­ный сер­деч­ник. Дело все в том, что, про­пус­кая элек­три­че­ский ток по вит­кам этих ка­ту­шек, маг­нит­ное поле мно­го­крат­но уве­ли­чи­ва­лось – и все же­лез­ные пред­ме­ты, ко­то­рые на­хо­ди­лись во­круг, стали при­тя­ги­вать­ся к этому устрой­ству. Это устрой­ство по­лу­чи­ло на­зва­ние «элек­тро­маг­нит».

 Понятие электромагнита. Обозначение

Когда со­об­ра­зи­ли сде­лать же­лез­ный крю­чок и при­со­еди­нить его к этому устрой­ству, по­лу­чи­ли воз­мож­ность пе­ре­тас­ки­вать раз­лич­ные грузы. Итак, что такое элек­тро­маг­нит?

Элек­тро­маг­ни­том на­зы­ва­ют ка­туш­ку с же­лез­ным сер­деч­ни­ком внут­ри. Элек­тро­маг­нит на схеме обо­зна­ча­ет­ся как ка­туш­ка, а свер­ху рас­по­ла­га­ет­ся го­ри­зон­таль­ная линия.

e3c8d360_d706_0132_1628_0beeabc35b49

Рис. 5. Схе­ма­тич­ное обо­зна­че­ние ка­туш­ки

Эта линия ха­рак­те­ри­зу­ет же­лез­ный сер­деч­ник. Когда мы изу­ча­ли элек­три­че­ские яв­ле­ния, то го­во­ри­ли, что у элек­три­че­ско­го тока есть раз­ные свой­ства, в том числе и маг­нит­ные свой­ства. И один из экс­пе­ри­мен­тов, ко­то­рые мы об­суж­да­ли, был свя­зан с тем, как мы берем про­во­ло­ку, при­со­еди­нен­ную к ис­точ­ни­ку тока, на­ма­ты­ва­ем на же­лез­ный гвоздь и на­блю­да­ем, как к этому гвоз­дю на­чи­на­ют при­тя­ги­вать­ся раз­лич­ные же­лез­ные пред­ме­ты. Вот это и есть про­стей­ший элек­тро­маг­нит. И те­перь мы по­ни­ма­ем, что про­стей­ший элек­тро­маг­нит нам обес­пе­чи­ва­ют сила тока, про­те­ка­ю­щая в ка­туш­ках, ко­ли­че­ство вит­ков и обя­за­тель­но ме­тал­ли­че­ский сер­деч­ник.

 Применение электромагнита

На се­го­дняш­ний день элек­тро­маг­ни­ты очень ши­ро­ко рас­про­стра­не­ны. Элек­тро­маг­ни­ты ра­бо­та­ют прак­ти­че­ски везде и всюду. На­при­мер, если нам надо пе­ре­та­щить до­ста­точ­но боль­шие грузы, мы ис­поль­зу­ем элек­тро­маг­ни­ты. И, ре­гу­ли­руя силу тока, мы будем, со­от­вет­ствен­но, силу либо уве­ли­чи­вать, либо умень­шать. От­кры­тие и за­кры­тие две­рей тоже обес­пе­чи­ва­ет­ся элек­тро­маг­ни­та­ми.

Вопросы для обсуждения

1.      Что пред­став­ля­ет собой ка­туш­ка?

2.      У любой ли ка­туш­ки есть маг­нит­ное поле?

3.      Про­стей­ший элек­тро­маг­нит.


 

Скачано с www.znanio.ru

Возникновение слова «магнит»

Возникновение слова «магнит»

Маг­нит­ное поле по­яв­ля­ет­ся во­круг про­вод­ни­ка, когда в по­след­нем воз­ни­ка­ет ток, по­это­му ток сле­ду­ет рас­смат­ри­вать как ис­точ­ник маг­нит­но­го поля

Маг­нит­ное поле по­яв­ля­ет­ся во­круг про­вод­ни­ка, когда в по­след­нем воз­ни­ка­ет ток, по­это­му ток сле­ду­ет рас­смат­ри­вать как ис­точ­ник маг­нит­но­го поля

Рис. 4. Рас­по­ло­же­ние линий маг­нит­но­го поля

Рис. 4. Рас­по­ло­же­ние линий маг­нит­но­го поля

Под действием магнитного поля тока магнитные стрелки или железные опилки располагаются по концентрическим окружностям

Под действием магнитного поля тока магнитные стрелки или железные опилки располагаются по концентрическим окружностям

Понятие магнитного поля катушки

Понятие магнитного поля катушки

Рис. 2. Дей­ствие маг­нит­но­го поля ка­туш­ки с током, ре­гу­ли­ру­е­мой рео­ста­том

Рис. 2. Дей­ствие маг­нит­но­го поля ка­туш­ки с током, ре­гу­ли­ру­е­мой рео­ста­том

Обозначение катушки Об­ра­ти­те вни­ма­ние, что на схе­мах ка­туш­ка обо­зна­ча­ет­ся опре­де­лен­ным сим­во­лом

Обозначение катушки Об­ра­ти­те вни­ма­ние, что на схе­мах ка­туш­ка обо­зна­ча­ет­ся опре­де­лен­ным сим­во­лом

Применение электромагнита На се­го­дняш­ний день элек­тро­маг­ни­ты очень ши­ро­ко рас­про­стра­не­ны

Применение электромагнита На се­го­дняш­ний день элек­тро­маг­ни­ты очень ши­ро­ко рас­про­стра­не­ны
Скачать файл