В цьому розділі буде розглянуто поняття магнітного поля, правило правої та лівої руки, сила Ампера і Лоренца, правило
Ленца, закон Фарадея, теорія Максвела.
ЕЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ
Укладач: Нестюркіна Катерина Вікторівна, викладач електротехніки
Краматорського вищого професійного училища (№14)
Магнітне поле
Це силове поле в просторі, що оточує постійні магніти і струми.
Створюється магнітами, струмами або рухомими зарядами. Діє на внесення в нього магніти, струми і заряди, що рухаються.
Магнітне поле матеріально.
Магнітні властивості речовини
Речовини за магнітними властивостями діляться на:
слабомагнітні (діамагнетики і парамагнетики);
сильномагнітні (феромагнетики).
Речовина, що створює власне магнітне поле,
називається
намагніченим
.
Магнітне поле постійних магнітів
Природний магніт
- шматок залізної руди, що володіє здатністю притягувати до себе залізні предмети, що знаходяться поблизу.
Земля - гігантський природний
магніт.
Штучні магніти
- залізні предмети, які отримали магнітні властивості в результаті контакту з природним магнітом або намагнічені в магнітному полі.
Магнітні полюси
Кінці магніту, де тяжіння максимальне, назвали
полюсами
, а середню частину, де тяжіння практично відсутній - нейтральною зоною.
Розділити північний і південний полюси єдиного магніту не можна.
Різнойменні
полюси магнітів
притягуються
,
однойменні
полюси магнітів
відштовхуються
Лінії магнітної індукції
1.
Це лінії, які наочно зображають магнітне поле.
2.
Завжди замкнуті (ніде не починаються і ніде не закінчуються).
Магнітне поле
являє собою
вихровий поле
3.
Спрямовані від
північного
полюса (
N
) до
південного
полюса (
S
) постійного магніту.
Лінії магнітної індукції навколо
провідника зі струмом
1.
Являють собою замкнуті криві лінії.
2.
Напрямок магнітної індукції залежить від напрямку струму, що створює магнітне поле.
3.
Напрямок магнітної індукції визначається:
- правилом правої руки;
- правилом правого гвинта;
- правилом свердлика.
Правило правої руки
Правило дозволяє визначити
напрямок силових ліній
магнітного поля
провідника зі струмом.
Якщо провідник зі струмом взяти в
праву руку
так, щоб великий палець руки буде вказувати напрям струму, то решту пальців руки, що оточують провідник, будуть показувати напрямок силових ліній магнітного поля. https://www.youtube.com/watch?v=Bb5huM8nYCw
Магнітне поле струму
Магнітне поле породжується (індукується) струмами або рухомими електричними зарядами.
Магнітне поле
є складовою частиною електромагнітного поля.
Для магнітних полів справедливий
принцип
суперпозиції (накладення)
Гіпотеза Ампера
Магнітні властивості речовини можна пояснити тими, які циркулюють всередині нього замкнутими струмами. Ці струми утворюються рухом електронів по орбітах в атомах і молекулах.
У зовнішньому магнітному полі відбувається
впорядкування
молекулярних струмів
, внаслідок чого в речовині виникає «власне» магнітне поле (
намагніченість
).
У відсутності зовнішнього магнітного поля молекулярні струми розташовуються хаотично, і магнітне поле в речовині ними на створюється.
Сила Ампера
Це сила, з якою зовнішнє магнітне поле діє на поміщений в це поле провідник з струмом.
Визначається
правилом лівої руки
Правило лівої руки
(напрямок сили Ампера)
Якщо долоню
лівої руки
розташувати так, щоб в неї входили лінії магнітної
індукції, а чотири витягнутих пальці розташувати у напрямку струму в провіднику, то відігнутий великий палець покаже напрям сили Ампера, що діє з боку магнітного поля на провідник зі струмом.
Сила Лоренца
Це сила, з якою магнітне поле діє на одну заряджену частинку, яка рухається в магнітному полі.
Визначається правилом
лівої руки
https://www.youtube.com/watch?v=OD3erUjHMjM
Правило лівої руки
(напрямок сили Лоренца)
Якщо долоню
лівої руки
розташувати так, щоб в неї входили лінії магнітної
індукції, а чотири витягнутих пальці розташувати у напрямку руху частинки, то відігнутий великий палець покаже напрям сили Лоренца, що діє з боку магнітного поля на одинично
рухомий
позитивний заряд
https://www.youtube.com/watch?v=_9nphNuE_Dg
Рух зарядженої частинки в
однорідному магнітному полі
Якщо частка влітає в однорідне магнітне поле
перпендикулярно
лініям магнітної індукції, то вона починає
рухатися по колу
Якщо частка влітає в магнітне поле
під кутом
до ліній магнітної індукції, то вона починає рухатися
по
гвинтовій лінії
, яка охоплює силові лінії магнітного поля.
Рух зарядженої частинки в
неоднорідному магнітному полі
Якщо частка потрапляє в
неоднорідне магнітне
поле
з силовими лініями, які повільно сходяться або розходяться, то вона починає рухатися по
ускладненій
гвинтовий траєкторії
Електромагнітна індукція
Це явище виникнення (
індукування
) електричного струму в замкнутому провідному контурі при зміні магнітного потоку, що пронизує цей контур.
Напрямок індукційного струму визначається
правилом Ленца
Правило Ленца
Індукційний струм завжди
має
такий
напрямок,
що
створене ним магнітне поле
направлено
протилежно
магнітному полю, яке викликає
появу цього індукційного струму.
https://www.youtube.com/watch?v=M2e0Jb
Iym-I
Закон Фарадея
(закон електромагнітної індукції)
Електрорушійна сила
індукції (ЕРС індукції) в замкнутому провідному контурі
пропорційна
швидкості зміни магнітного
потоку,
який проходить через поверхню, обмежену контуром.
За правилом Ленца ЕРС індукції перешкоджає причини, яка викликає появу цієї ЕРС. https://www.youtube.com/watch?v=2oKBbt8W7PM
Електромагнітне поле
(теорія Максвелла)
Будь-яка
зміна
з часом
магнітного поля
призводить до виникнення
змінного електричного поля
, а всяка
зміна
з часом
електричного поля
породжує
змінне магнітне поле
Змінні електричні і магнітні поля, які породжують один одного утворюють єдине електромагнітне поле.
Електромагнітні хвилі
Система, що складається з
періодично мінливих
електричних і магнітних полів
, являє собою
електричне
поле
Електромагнітне поле, що розповсюджується в просторі, являє собою
електромагнітні хвилі
Існування електромагнітних хвиль було передбачено
Джеймсом Максвеллом
. Першим виявив їх матеріальне наявність
Генріх Герц
Швидкість поширення
електромагнітних хвиль
Електромагнітні хвилі можуть поширюватися в різних середовищах.
Швидкість поширення
у вакуумі
300.000 км/с
або
3·10
8
м/с
Швидкість поширення
в речовині
менше, ніж
3·10
8
м/с
Властивості електромагнітних хвиль
При певних умовах спостерігається:
•
відображення;
•
переломлення;
•
поглинання;
•
дифракція (огинання перешкод);
•
інтерференція (накладення);
•
поляризація (поперечності).
Світло ─ електромагнітна хвиля
Електромагнітні хвилі частотою від
4·10
12
Гц
до
8·10
12
Гц
людина сприймає як світло.
Світло викликає у людини зорові відчуття.
Швидкість світла
3·10
8
м/с
.
Контроль якості знань
Перевір, чи добре ти засвоїв цю тему. Для цього пройди за посиланням і дай відповідь на контрольні запитання. https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSepSzc8zY54zEKn
Npu3q8llnDKdSNFU9QGN0Q6pqOxPKw3-bw/viewform