Сила Ампера, правило левой руки. Работа силы Ампера. Сила Лоренца, движение заряженной частицы в магнитном поле. Магнитные свойства вещества. Температура Кюри.

36 № Сабақ / Урок № 36

Сабақ жоспары / План урока

Сабақтың тақырыбы / Тема урока

Сила Ампера, правило левой руки. Работа силы Ампера. Сила Лоренца, движение заряженной частицы в магнитном поле. Магнитные свойства вещества. Температура Кюри.

Сила Ампера – основной закон магнетизма.

Для того, чтобы количественно описать магнитное поле, нужно указать способ определения не только направления вектора но и его модуля. Проще всего это сделать, внося в исследуемое магнитное поле проводник с током и измеряя силу, действующую на отдельный прямолинейный участок этого проводника. Этот участок проводника должен иметь длину Δl, достаточно малую по сравнению с размерами областей неоднородности магнитного поля. Как показали опыты Ампера, сила, действующая на участок проводника, пропорциональна силе тока I, длине Δl этого участка и синусу угла α между направлениями тока и вектора магнитной индукции:

Силу, действующую со стороны магнитного поля на проводник с током, называют силой Ампера.

Модуль силы Ампера F, действующей на малый отрезок проводника с током I со стороны магнитного поля с индукцией , составляющей элементом тока угол α , определяется по формуле:

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки (Рисунок 1):

ü  если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная к проводнику составляющая вектора магнитной индукции   входила в ладонь;

ü  четыре вытянутых пальца указывали направление тока;

ü  то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы, действующей на отрезок проводника.

Рисунок 1 - Направление силы Ампера

Сила Лоренца.

Силу, действующую со стороны магнитного потока на движущуюся заряженную частицу, называют силой Лоренца

Силы Лоренца, вызывающие отклонения электронов, движущихся в магнитных полях, от их первоначального пути, проявляются в очень многих явлениях природы, например, в явлении «полярного сияния» (Рисунок 2).

, где F- сила Ампера

        N- число заряженных частиц

Модуль силы Лоренца (Рисунок 3) равен отношению модуля силы F,

действующей на участок проводника длиной Δl, к числу N заряженных частиц, упорядоченно движущихся на этом участке проводника:

где:    

ü  q - заряд частицы;

ü  υ – скорость их упорядоченного движения;

ü  B – модуль вектора магнитной индукции;

ü  α - угол между вектором скорости и вектором магнитной индукции.

Направление силы Лоренца определяется с помощью правила левой руки (Рисунок 4):

ü  если левую руку расположить так, чтобы составляющая магнитной индукции , перпендикулярная скорости заряда, входила в ладонь;

ü  а четыре вытянутых пальца указывали направление движения положительного заряда;

ü  то отогнутый на 90° большой палец покажет направление действующей на заряд силы Лоренца F_Л.

F_л перпендикулярна υ и следовательно она не совершает работу:

А=Е_к

следовательно, она не меняет энергию и не изменяет скорость, под действием силы Лоренца меняется лишь направление скорости движения заряженных частиц:

Fл=Bqυ	радиус окружности R=	υ=	период вращения T=
Fл=maц=		υ=

Магнитные свойства вещества. Ферромагнетики.

Экспериментальные исследования показали, что все вещества в большей или меньшей степени обладают магнитными свойствами. Если два витка с токами поместить в какую-либо среду, то сила магнитного взаимодействия между токами изменяется. Этот опыт показывает, что индукция магнитного поля, создаваемого электрическими токами в веществе, отличается от индукции магнитного поля, создаваемого теми же токами в вакууме.

При изучении магнитных свойств веществ к ним применяют термин магнетик.

Магнитная проницаемость μ — это безразмерная величина, характеризующая магнитные свойства среды, и равная отношению модуля вектора магнитной индукции в среде  к модулю вектора магнитной индукции ₀ в вакууме в той же точке пространства:

При внесении в магнитное поле все тела намагничиваются, т.е. создают собственное магнитное поле. По магнитным свойствам магнетики разделяют условно на три группы: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.

Диамагнетики – вещества, которые слабо намагничиваются в направлении, противоположном индукции внешнего поля, т.е. они ослабляют внешнее магнитное поле. Диамагнитными свойствами обладают, например, серебро, свинец, кварц, большинство газов. У диамагнетиков μ1. Магнитная проницаемость самого сильного из диамагнетиков – висмута – равна 0,999824.

Парамагнетики – вещества, которые слабо намагничиваются в направлении индукции внешнего поля. У парамагнетиков магнитная проницаемость чуть больше единицы, μ1. Наиболее сильный парамагнетик - платина - имеет μ = 1, 00036.

Ферромагнетики – вещества с очень большой магнитной проницаемостью, μ>>1.

Ферромагнетизм объясняется магнитными свойствами электронов. Каждый электрон, вращающийся вокруг атомного ядра, можно рассматривать как круговой электрический ток, который создает собственное (спиновое) магнитное поле. В большинстве веществ спиновые магнитные поля взаимно компенсируются (Рисунок 5). Но в некоторых кристаллах, например, в кристаллах железа, возникают условия для параллельной ориентации векторов индукции спиновых магнитных полей части электронов. В результате, внутри кристалла появляются намагниченные области протяженностью 10^-2 – 10^-4 см. Такие области самопроизвольного намагничивания называются доменами.

В разных доменах индукции магнитных полей имеют разные направления. При внесении ферромагнетика во внешнее магнитное поле объем доменов, ориентированных по внешнему полю, увеличивается. Магнитная индукция намагниченного вещества возрастает.

Температура Кюри – это такая температура для данного ферромагнетика, выше которой его ферромагнитные свойства исчезают.

Домашнее задание:

·         составить конспект;

·         прочесть «Физика 10 класс. 2 часть», с. 131-136, с. 141-164;

·         из раздела «Решайте» с. 135 №3 и с. 156 №2 решить задачи, записать в тетрадь сфотографировать, поместить в ворд!!! и прикрепить на портал

·         Скачано с www.znanio.ru