Магнитное поле и его свойства

Слайд 1. Магнитное поле и его свойства

Физика, 11 класс: от постоянных магнитов до силы Ампера

Слайд 2. Часть 1. Постоянные магниты и их природа

Слайд 3. Постоянные магниты

Магниты — это тела, обладающие способностью притягивать железные предметы.

Полюса магнита: северный ($N$) и южный ($S$).

Взаимодействие: одноименные полюса отталкиваются, разноименные — притягиваются.

Неразрывность: невозможно получить магнит с одним полюсом при делении.

Слайд 4. Опыт Эрстеда (1820 г.)

Ханс Кристиан Эрстед обнаружил связь между электричеством и магнетизмом. При прохождении тока через проводник магнитная стрелка, расположенная рядом, отклонялась. Это доказало, что вокруг проводника с током возникает магнитное поле.

Слайд 5. Поле прямого проводника

Магнитное поле прямого проводника с током имеет вид концентрических окружностей. Направление линий определяется правилом правой руки (или правилом буравчика).

Слайд 6. Свойства магнитного поля

Материальность: существует реально, независимо от наших знаний о нем.

Источники: движущиеся электрические заряды (токи) или переменные электрические поля.

Действие: оказывает силовое воздействие на другие токи или движущиеся заряды.

Вихревой характер: линии поля всегда замкнуты, у поля нет «истоков» или «стоков» (магнитных зарядов).

Слайд 7. Вектор магнитной индукции $\vec{B}$

Вектор магнитной индукции — это силовая характеристика магнитного поля. Направление вектора совпадает с направлением северного полюса магнитной стрелки в данной точке. Единица измерения в СИ — Тесла (Тл).

Слайд 8. Сравнение полей

Создается неподвижными зарядами.

Линии начинаются на $+$ и заканчиваются на $-$.

Потенциальное поле.

Создается движущимися зарядами.

Линии всегда замкнуты (не имеют начала и конца).

Вихревое поле.

Слайд 9. Источники магнитного поля

Линии в виде концентрических окружностей в плоскости, перпендикулярной току.

Поле в центре витка направлено перпендикулярно плоскости кольца.

Поле внутри катушки практически однородно и аналогично полю полосового магнита.

Слайд 10. Часть 2. Принцип суперпозиции и линии индукции

Слайд 11. Принцип суперпозиции

Если магнитное поле создается несколькими токами, то результирующий вектор магнитной индукции в данной точке равен векторной сумме индукций полей, создаваемых каждым током в отдельности:

$\vec{B}={\vec{B}}_1+{\vec{B}}_2+\cdots +{\vec{B}}_n$.

Слайд 12. Линии индукции постоянных магнитов

Слайд 13. Картины линий индукции

Линии выходят из северного полюса $N$ и входят в южный $S$.

Линии направлены от южного полюса $S$ к северному $N$.

Линии параллельны и расположены с одинаковой густотой.

Линии искривлены, их густота меняется от точки к точке.

Слайд 14. Часть 3. Сила Ампера и взаимодействие токов

Слайд 15. Сила Ампера

Сила Ампера $F_A$ — это сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током.

Закон Ампера: $F_A=B\cdot I\cdot l\cdot \sin \alpha$, где:

$B$ — индукция поля;

$I$ — сила тока;

$l$ — длина участка проводника;

$\alpha$ — угол между током и вектором $\vec{B}$.

Слайд 16. Правило левой руки

Слайд 17. Взаимодействие проводников

Это взаимодействие обусловлено тем, что каждый проводник создает магнитное поле, которое действует силой Ампера на соседний проводник.

Слайд 18. История изучения магнетизма

1600

1820

1831

1864

Уильям Гильберт публикует труд «О магните».

Опыт Эрстеда и закон Ампера.

Майкл Фарадей открывает электромагнитную индукцию.

Джеймс Максвелл создает теорию электромагнитного поля.

Слайд 19. Ключевые выводы

Магнитное поле — вихревое, его линии всегда замкнуты.

Источником поля является движущийся заряд (ток).

Сила Ампера определяет взаимодействие поля и проводника с током.

Направление сил и полей определяется правилами правой и левой руки.

Принцип суперпозиции позволяет находить поле от нескольких источников.