Презентація "Магнітні явища"

МАГНІТНІ ЯВИЩАУчитель фізики Андріївського ліцею № 1 Донецької селищної ради. Кривонос Л. П.

Історія дослідження магнітного поля. За багато століть до нашої ери було відомо, що деякі кам'яні породи мають властивість притягувати шматки заліза. Про це згадував у VI столітті до нашої ери грецький фізик і філософ Фалес. Перше наукове вивчення властивостей магніту здійснив у XIII столітті вчений Петро Перегрін. 1269 року вийшов його твір «Книга про магніт», у якому він писав про численні факти явища магнетизму: магніт має два полюси, які вчений назвав північним і південним; неможливо відокремити полюси один від одного розламуванням. Перегрін згадав і про два види взаємодії полюсів — притягання і відштовхування. До XII—XIII століття магнітні компаси вже використовувалися в навігації в Європі, Китаї та інших країнах світу[

1600 року був опублікований твір англійського лікаря Вільяма Гільберта «Про магніт». До вже відомих фактів Гільберт додав важливі спостереження: посилення дії магнітних полюсів за допомогою залізної арматури, втрата магнетизму при нагріванні тощо.1820 року даньський фізик Ганс Християн Ерстед на лекції спробував продемонструвати своїм студентам відсутність зв'язку між електрикою та магнетизмом, увімкнувши електричний струм поблизу магнітної стрілки. За словами одного з його слухачів, він був буквально «ошелешений», коли побачив, що магнітна стрілка після включення струму почала здійснювати коливання. Поєднавши довгим дротом полюси гальванічного елемента, Ерстед простягнув дріт горизонтально та паралельно щодо вільно підвішеної магнітної стрілки. Коли було ввімкнено струм, стрілка відразу відхилилася, прагнучи стати перпендикулярно до напрямку дротуІсторія дослідження магнітного поля. Ханс Християн Ерстед(1777–1851)

Історія дослідження магнітного поля. Дізнавшись про відкриття Ерстеда, французький фізик Домінік Франсуа Араго почав свою серію дослідів. Він обмотав мідним дротом скляну трубку, в яку вставив залізний стрижень. Коли було замкнено електричне коло, стрижень сильно намагнітився і до його кінця міцно прилипли залізні ключі; коли було вимкнено струм, ключі відпали. Араго розглядав провідник, по якому йде струм, як магніт. Правильне пояснення цього явища було дано після дослідження французького фізика Андре Ампера, який встановив внутрішній зв'язок між електрикою та магнетизмом. У вересні 1820 року він повідомив Французької Академії наук про отримані ним результати. Франсуа Араго(1786-1853)

Історія дослідження магнітного поля. Французький фізик Андре-Марі Ампер встановив внутрішній зв'язок між електрикою та магнетизмом. У вересні 1820 року він повідомив Французької Академії наук про отримані ним результати. Гіпотеза Ампера про природу магнетизму стверджує, що магнітні властивості речовин зумовлені замкнутими електричними струмами, що циркулюють всередині атомів і молекул. Ці струми, які ми зараз розуміємо як рух електронів по орбітах, створюють магнітні поля, що визначають взаємодію речовини з магнітним полем. 

Історія дослідження магнітного поля. Якщо площини, в яких циркулюють електрони, розташовані невпорядковано по відношенню одна до одної внаслідок теплового руху молекул, з яких складається тіло, то їх взаємодія взаємно компенсується і ніяких магнітних властивостей тіло не проявляє. І навпаки: якщо площини, в яких обертаються електрони, паралельні одна одній і напрям нормалей до цих площин однаковий, то такі речовини мають зовнішнє магнітне поле.

Історія дослідження магнітного поля. Спостерігаючи за поведінкою магнітної стрілки в середовищі довкола провідника зі струмом (дослід Ерстеда), французький учений Ампер, запропонував ідею, що магнетизм Землі викликано струмом, який тече всередині земної кулі. Зменшення напруженості магнітного поля з часом свідчить про наступну зміну намагніченості магнітного диполя й зміни геомагнітних полюсів — переполюсовки. Це явище час від часу спостерігають у геологічній історії Землі, про що свідчать магнітостратиграфічні шкали. В 2024 році дослідники з Лабораторії сильних магнітних полів Китайської академії наук встановили новий світовий рекорд, створивши магнітне поле, у 800 000 разів сильніше, ніж магнітне поле Землі. Зазначається, що за допомогою резистивного магніту створено стійке магнітне поле в 42,02 Тл.

Історія дослідження магнітного поля1825 року англійський інженер Вільям Стерджен виготовив перший електромагніт у вигляді зігнутого стрижня з м'якого заліза з обмоткою з товстого мідного дроту. Для ізолювання від обмотки стрижень був покритий лаком. При пропущенні струму залізний стрижень набував властивостей сильного магніту, але при перериванні струму він миттєво їх втрачав. Саме ця особливість електромагнітів дозволила широко застосовувати їх у техніці. Вільям Стерджен (1783-1850)

магнітне поле і його властивостіМагні́тне по́ле — фізичне поле, яке діє на рухомі електричні заряди і на тіла, що володіють магнітним моментом, незалежно від стану їхнього руху, складова електромагнітного поля, за допомогою якої здійснюється взаємодія між рухомими електрично зарядженими частинками. Магнітне поле — складова електромагнітного поля. Магнітне поле проникає крізь багато речовин. Є речовини, які послабляють дію магнітного поля, й речовини, що підсилюють її. Магнітне поле створюється рухомими електричними зарядами, тобто струмами. Магнітне поле діє на рухомі заряди, створюючи силу, що впливає на їх рух. 

магнітне поле і його властивостіСилові лінії магнітного поля – це умовні лінії, які дозволяють візуалізувати напрямок і інтенсивність магнітного поля. Вони завжди замкнені, тобто виходять з північного полюса і повертаються до південного, створюючи петлю. Ці лінії допомагають зрозуміти, як магнітне поле впливає на інші об'єкти в просторі. Щільність силових ліній магнітного поля відображає силу магнітного поля в певному місці. Там, де лінії розташовані щільно, магнітне поле сильніше, а там, де вони більш розкидані, поле слабше.

Властивості постійних магнітів. Магнітне поле спричиняє силову дію на рухомі електричні заряди. Нерухомі електричні заряди з магнітним полем не взаємодіють, але елементарні частинки з ненульовим спіном, які мають власний магнітний момент, є джерелом магнітного поля, і магнітне поле спричиняє на них силову дію, навіть якщо вони перебувають у стані спокою. При нагріванні постійного магніту до певної температури його магнітні властивості зникають. Температуру, при досягненні якої постійні магніти втрачають магнітні властивості, називають точкою Кюрі.

Магнітна індукція. Магнітна індукція (індукція магнітного поля) — це векторна фізична величина, яка характеризує силову дію магнітного поля. Одиниця магнітної індукції в СІ — Тл (тесла)[B]=1 Тл. За напрямок вектора магнітної індукції в даній точці магнітного поля обрано напрямок, у якому вказує північний полюс магнітної стрілки, встановленої в даній точці. Лінії магнітної індукції завжди замкнені. Це означає, що магнітне поле не має магнітних зарядів. Силові поля, що наділені такими властивостями, називають вихровими.

МАГНІТНА ІНДУКЦІЯМагнітна індукція пов'язана з напруженістю магнітного поля Н, що характеризує магнітне поле в середовищі:, B=μHμ - магнітна проникність середовища.

Досліди Ампера. Андре Марі Ампер (1775—1836) відкрив магнітну взаємодію двох провідників зі струмом.

Правило правої руки. Якщо великий палець правої руки розташувати у напрямку струму, то напрямок обхвату провідника чотирма пальцями покаже напрямок ліній магнітної індукціїЯкщо охопити соленоїд долонею правої руки так, щоб чотири пальці були спрямовані вздовж струму у витках, то відставлений великий палець покаже напрямок ліній магнітного поля всередині соленоїда. Правило свердлика: якщо напрям струму збігається з напрямом руху гвинта (з правою різьбою), то напрям ліній магнітної індукції збігається з напрямом його обертального руху.

сила Ампера. Сила Ампера — це сила, з якою магнітне поле діє на провідник зі струмом.

Правило лівої руки. Пра́вило лі́вої руки́ — якщо розташувати ліву руку (долоню) так аби витягнуті пальці мали збіжність з напрямом струму, а силові лінії магнітного поля входили в долоню, то відставлений перпендикулярно великий палець вкаже напрям сили, що діє на провідник.

Досліди Фарадея. Явище електромагнітної індукції.29 серпня 1831 р. після понад 16 тисяч дослідів англійський фізик Майкл Фарадей одержав електричний струм за допомогою магнітного поля постійного магніту. Електромагнітна індукція — це явище створення в просторі електричного поля змінним магнітним полем. Майкл Фарадей(1791-1867)

сила Лоренца. Сила Лоренца – це сила, з якою магнітне поле діє на рухому заряджену частинку. Лоренц Хендрик Антон (1853 – 1928 р. р.)F- модуль сили Лоренца|g|- модуль заряду частинки. V-швидкість частинки. B-магнітна індукція поляα-кут між вектором магнітної індукції і вектором швидкості зарядженої частинки

Напрямок сили Лоренца визначається за правилом лівої руки. В цьому випадку α = 0 => sin α = 0 => Fл = 0

Заряджена частинка влітає в магнітне поле зі швидкістю перпендикулярно лініям магнітної індукції. В цьому випадку вектор В ┴ вектору швидкості , тоді α = 90˚ => sin α = 1 => Частинка рухається з доцентровим прискоренням по колу

Заряджена частинка влітає в магнітне поле зі швидкістю, яка напрямлена під кутом до ліній магнітної індукції.

х=  cosα у =  sinαуууухху23

24

Застосування сила Лоренца

Що таке магнітне поле? Які його основні властивості?Як можна визначити напрямок ліній магнітного поля прямого провідника зі струмом? Сформулюйте правило свердлика (правої руки). Що називають силою Ампера? На які тіла вона діє?Як визначити напрямок сили Ампера, що діє на провідник зі струмом у магнітному полі? Сформулюйте правило лівої руки. Від чого залежить модуль сили Ампера? Запишіть формулу для її розрахунку. Що таке явище електромагнітної індукції? Хто його відкрив?Яке практичне значення має явище електромагнітної індукції? Наведіть приклади пристроїв, що працюють на цьому принципі.8. Що таке сила Лоренца? На яку частинку вона діє?9. Від чого залежить модуль сили Лоренца? Запишіть формулу для її розрахунку.10. Як визначити напрямок сили Лоренца, що діє на рухомий заряд у магнітному полі? У чому полягає відмінність від правила лівої руки для сили Ампера?Відповісти на запитання:

Дякую за увагу