Уроки физики в 11 классе
Действие магнитного поля
на проводники с током
Сила Ампера
Действие магнитного поля на рамку с током
Сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током, называется силой Ампера
Направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле зависит от:
1. направления тока в проводнике,
2. направления линий магнитного поля,
3. направления силы, действующей на проводник .
Ампер Андре Мари
Ампер - один из основоположников электродинамики, ввел в физику понятие «электрический ток» и построил первую теорию магнетизма, основанную на гипотезе молекулярных токов и установил количественные соотношения для силы этого взаимодействия. Максвелл назвал Ампера «Ньютоном электричества». Ампер работал также в области механики, теории вероятностей и математического анализа.
(1775 – 1836 г.г.)
Великий французский
физик и математик
направление Силы Ампера в пространстве определяется по правилу левой руки :
Если левую руку расположить так, чтобы вектор
магнитной индукции входил в ладонь, а вытянутые
четыре пальца были направлены вдоль тока, то отведенный на 90 ˚ большой палец укажет
направление действия силы Ампера.
Применение силы Ампера
В магнитном поле возникает пара сил, момент которых приводит катушку во вращение
Применение силы Ампера
Ориентирующее действие МП на
контур с током используют в
электроизмерительных приборах
магнитоэлектрической системы –
амперметрах и вольтметрах.
Сила, действующая на катушку,
прямо пропорциональна силе тока
в ней. При большой силе тока
катушка поворачивается на
больший угол, а вместе с ней и
стрелка. Остается проградуировать
прибор – т.е. установить каким
углам поворота соответствуют
известные значения силы тока.
Применение силы Ампера
В электродинамическом громкоговорителе (динамике) используется действие магнитного поля постоянного магнита
на переменный ток в подвижной катушке .
Звуковая катушка 2 располагается в зазоре
кольцевого магнита 1 . С катушкой жестко
связан бумажный конус — диафрагма 3 .
Диафрагма укреплена на упругих подвесах,
позволяющих ей совершать вынужденные колебания вместе с подвижной катушкой. К катушке по проводам 4 подводится переменный электрический ток с частотой, равной звуковой частоте от микрофона или с выхода радиоприемника, проигрывателя, магнитофона. Под действием силы Ампера катушка колеблется вдоль оси громкоговорителя в такт с колебаниями тока. Эти колебания передаются диафрагме, и поверхность диафрагмы излучает звуковые волны.
Действие магнитного поля
на заряженные частицы
Сила Лоренца
Сила Лоренца -
это сила, с которой магнитное поле действует на движущуюся в нем заряженную частицу
Модуль силы Лоренца прямо пропорционален:
- индукции магнитного поля В (в Тл );
- модулю заряда движущейся частицы |q 0 | (в Кл );
- скорости частицы (в м/с )
где угол α – это угол между вектором магнитной индукции и направлением вектора скорости частицы
Лоренц Хендрик Антон
Лоренц ввел в электродинамику представления о дискретности электрических зарядов и записал уравнения для электромагнитного поля, созданного отдельными заряженными частицами (уравнения Максвелла – Лоренца); ввел выражение для силы, действующей на движущийся заряд в электромагнитном поле; создал классическую теорию дисперсии света и объяснил расщепление спектральных линий в магнитном поле (эффект Зеемана). Его работы по электродинамике движущихся сред послужили основой для создания специальной теории относительности.
(1853 – 1928 г.г.)
великий
нидерландский
физик – теоретик,
создатель
классической
электронной
теории
Направление силы Лоренца
Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки: левую руку надо расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, четыре вытянутых пальца были направлены по направлению движения положительно заряженной частицы (или против отрицательной), тогда отогнутый на 90 ˚ большой палец покажет направление действия силы Лоренца.
α = 0˚ = sin α = 0 Fл = 0 = Если сила, действующая на частицу, = 0, то частица, влетающая в магнитное поле, будет двигаться равномерно и прямолинейно вдоль линий магнитной индукции " width="640"
Пространственные траектории заряженных частиц в магнитном поле
Частица влетает в магнитное поле ll линиям
магнитной индукции = α = 0˚ = sin α = 0
Fл = 0
=
Если сила, действующая на частицу, = 0, то частица, влетающая в магнитное поле, будет двигаться
равномерно и прямолинейно вдоль линий
магнитной индукции
sin α = 1 = В этом случае сила Лоренца максимальна, значит, частица будет двигаться с центростремительным ускорением по окружности " width="640"
Пространственные траектории заряженных частиц в магнитном поле
Если вектор В ┴ вектору скорости , то α = 90˚ = sin α = 1 =
В этом случае сила Лоренца максимальна, значит, частица будет двигаться
с центростремительным ускорением по окружности
Пространственные траектории заряженных частиц в магнитном поле
Вектор скорости нужно разложить на две составляющие: ║ и ┴ , т.е. представить сложное движение частицы в виде двух простых :
равномерного прямолинейного движения вдоль линий индукции и движения по окружности перпендикулярно линиям индукции – частица движется по спирали .
1
R = m /q B
Применение силы Лоренца
Использование силы Лоренца
ТОКАМАК
Масс-спектрограф
Масс-спектрограф
А
Фотопластинка
В
К вакуумному
насосу
Источник частиц
Масс-Спектрограф — прибор для определения массы заряженных частиц, в котором используют свойство частиц изменять траекторию своего движения под действием сильного магнитного поля.
Использование силы Лоренца
ЭЛТ осциллографа
Проявление силы Лоренца в природе
Полярное сияние
Полярное сияние
(вид из космоса)
ПРОВЕРЬ СЕБЯ:
1)Если скорость движения электрона в магнитном поле равна нулю, то траектория его движения представляет:
А) окружность
Б) точку
В)спираль
Г) прямую линию
2)Сила Лоренца меняет:
А) модуль скорости движения заряда
Б) направление скорости движения заряда
В) величину магнитной индукции
Г)величину электрического заряда
Д) правильного ответа нет
В магнитном поле с индукцией 2 Тл движется электрон со скоростью 106 м/с, направленной перпендикулярно линиям индукции магнитного поля. Чему равен модуль силы, действующей на электрон со стороны магнитного поля?
Домашнее задание:
§ 14;
упр 11(1,2)
Спасибо за работу на уроке!
Успехов!
19