Какая векторная физическая величина характеризует магнитное поле – «Магнитное поле характеризуется векторной физической величиной, которая обозначается символом В и называется индукцией магнитного поля (или магнитной индукцией).». Скачать бесплатно и без регистрации.

Содержание

Ответы на вопросы «Магнетизм. Магнитное поле. § 18. Магнитное поле электрического тока»

1. В чем состоит и что доказывает опыт Эрстеда?

1. Эрстед первым заметил то, что стрелка компаса располагается перпендикулярно проводнику, если по нему пустить электрический ток, и параллельно проводнику, если ток по проводнику не идет. Опыты Эрстеда показали, что электрический ток оказывает магнитное действие.

2. Какая векторная физическая величина характеризует магнитное поле?

2. Магнитное поле характеризуется вектором магнитной индукции B. Его направление совпадает с направлением северного полюса магнитной стрелки, помещенной в магнитное поле. Правило буравчика: Если ввинчивать правый винт (буравчик) в направлении тока в проводнике, то направление вращение его ручки укажет направление вектора магнитной индукции.

3. Сформулируйте правило буравчика и правило правой руки, определяющее направление вектора магнитной индукции, созданной прямым током.

3. Правило правой руки: если охватить проводник правой рукой так, чтобы большой палец указывал направление силы тока, о кончики других пальцев укажут направление вектора магнитной индукции.

4. Сформулируйте принцип суперпозиции для магнитного и электрического полей.

то есть результирующий вектор магнитной индукции складывается из векторов магнитной индукции, создаваемых разными токами. (То же можно сказать и про вектор напряженности электрического поля.)

5. Как определить направление вектора магнитной индукции на оси витка с током? Как направлен вектор магнитной индукции снаружи от кольцевого тока?

По правилу буравчика: если вращать буравчик по направлению силы тока в витке, то поступательное движение буравчика укажет направление вектора магнитной индукции. Вектор магнитной индукции снаружи от кольцевого тока направлен противоположно вектору магнитной индукции внутри кольцевого тока.

5terka.com

Физматика Ответы на вопросы Магнетизм. Магнитное поле. § 18. Магнитное поле электрического тока

Магнетизм. Магнитное поле. § 18. Магнитное поле электрического тока → номер 19

1. В чем состоит и что доказывает опыт Эрстеда?

1. Эрстед первым заметил то, что стрелка компаса располагается перпендикулярно проводнику, если по нему пустить электрический ток, и параллельно проводнику, если ток по проводнику не идет. Опыты Эрстеда показали, что электрический ток оказывает магнитное действие.

2. Какая векторная физическая величина характеризует магнитное поле?

2. Магнитное поле характеризуется вектором магнитной индукции B. Его направление совпадает с направлением северного полюса магнитной стрелки, помещенной в магнитное поле. Правило буравчика: Если ввинчивать правый винт (буравчик) в направлении тока в проводнике, то направление вращение его ручки укажет направление вектора магнитной индукции.

3. Сформулируйте правило буравчика и правило правой руки, определяющее направление вектора магнитной индукции, созданной прямым током.

3. Правило правой руки: если охватить проводник правой рукой так, чтобы большой палец указывал направление силы тока, о кончики других пальцев укажут направление вектора магнитной индукции.

4. Сформулируйте принцип суперпозиции для магнитного и электрического полей.

То есть результирующий вектор магнитной индукции складывается из векторов магнитной индукции, создаваемых разными токами. (То же можно сказать и про вектор напряженности электрического поля.)

5. Как определить направление вектора магнитной индукции на оси витка с током? Как направлен вектор магнитной индукции снаружи от кольцевого тока?

По правилу буравчика: если вращать буравчик по направлению силы тока в витке, то поступательное движение буравчика укажет направление вектора магнитной индукции. Вектор магнитной индукции снаружи от кольцевого тока направлен противоположно вектору магнитной индукции внутри кольцевого тока.


physmatica.ru

1.2.Основные векторные величины, характеризующие электромагнитное поле

Силовое
воздействие поля на электрические
заряды и токи положено в основу определения
основных векторных величин, которыми
характеризуют поле: напряженности
электрического поля E
и
индукции магнитного поля B.

1.
Напряженность
электрического поля – физическая
характеристика электрического поля,
определяющая силовое воздействие поля
на неподвижный электрический заряд.

Напряженность
электрического поля
является векторной величиной, численно
равной отношению силы,
с которой электрическое поле действует
на положительный зарядq,
внесенный в рассматриваемую точку поля,
к значению этого заряда, когда величина
заряда стремится к нулю

Сила
электрического поля, действующая на
заряд, направлена вдоль вектора
.
Линия напряженности электрического
поля – это линия, в каждой точке которой
векторнаправлен по касательной к ней.

Под
действием электрического поля происходит
поляризация вещества т.е. ориентация
диполей относительно векторов поля.
Поляризация – это сумма всех дипольных
моментов вещества, отнесенная к единице
объема

Поляризация
показывает, насколько вектор электрического
смещения индукции в данной среде
отличается от вектора электрического
смещения в вакууме.

Рис.1.1

Если
среда состоит из заряженных частиц
(диполей), выстраивающихся по направлению
приложенного электрического поля, то
поляризация называется ориентационной
(рис.1.1). Если среда состоит из нейтральных
(в электрическом отношении) частиц, то
происходит электронная поляризация,
т.е. вытягивается электронная оболочка
атомов. В любом случае

где ε0
= 1/36π∙10-9
Ф/м = 8,85 пФ/м – электрическая постоянная;

χэ
– электрическая восприимчивость;

–вектор
электрического смещения:

где(1+
χэ)
= εr

εr
– относительная электрическая
проницаемость;

ε= ε0
εr
абсолютная электрическая проницаемость;

–материальное
уравнение для векторов электрического
поля.

2.
Магнитная
индукция – это физическая характеристика
магнитного поля, определяющая силовое
воздействие на движущийся заряд
.

Магнитная
индукция
– векторная величина, характеризующая
магнитное поле в каждой его точке.

Численно
магнитную индукцию поля можно определить
по механической силе, действующей на
движущийся заряд, либо на элемент
проводника с током:

Направление
силы
находят по правилу векторного произведения

().
Механическая силамаксимальна, если вектор скоростиv
перпендикулярен
вектору индукции
B.

Для
заряда q,
движущегося со скоростью v

во внешнем поле:

С вектором
магнитной индукции напряженность
магнитного поля
связана соотношением:

где μ
= μ0
μr
абсолютная магнитная проницаемость,

μ0
= 4π∙10-7
Гн/м – магнитная постоянная,

μr
= (1 + χM) -–
относительная магнитная проницаемость,

–намагниченность,
равная сумме магнитных моментов атомов
в единице объема вещества:

Намагниченность
пропорциональна напряженности
приложенного поля:

где χМ
– магнитная
восприимчивость..

1.3. Виды плотности тока

Электрический
ток
создает
магнитное
поле
как
составную часть

электромагнитного
поля.
Различают
токи проводимости,
смещения
и

переноса.

1.
Вектор плотности тока проводимости

образуется
движением зарядов в проводящей среде
под действием постоянного
или переменного во времени поля
напряженностью
.
Он сопровождается выделением тепла по
закону Джоуля-Ленца.

2.
Вектор плотности тока переноса

образуется
заряженными телами и частицами,
движущимися в непроводящей среде или
в вакууме со скоростью
.

3.
Вектор плотности тока
смещения

наблюдается
только в переменном во времени поле.

6.
Вектор плотности полного тока

при

Линии
плотности полного тока всегда замкнуты

Общим
свойством для всех видов тока является
создание магнитного поля.

Классификация
сред
.

Классификация
сред проводится в зависимости от
поведения макроскопических параметров
ε,
μ,
σ.

По
зависимости ε,
μ,
σ
от
координаты среды делятся на однородные
и неоднородные.

Если
макроскопические параметры среды не
зависят от координаты, то среда однородная.

Макроскопические
параметры ε,
μ,
σ
в
большинстве случаев можно считать не
зависящими от величины векторов поля.
Материальные уравнения оказываются
при этом линейными. Соответственно
этому употребляется выражение «линейные
среды». Однако существуют и имеют важное
техническое значение среды, отличающиеся
заметной зависимостью макроскопических
параметров от векторов поля. Их называют
«нелинейными». В электротехнике, как
известно, распространены ферромагнетики
– вещества, магнитная проницаемость
которых значительно и сложным образом
зависит от магнитного поля. Им аналогичны
сегнетоэлектрики, обладающие сходной
зависимостью диэлектрической проницаемости
от электрического поля. Нелинейность
ряда сред проявляется в сильных полях.

До
сих пор говорилось лишь о так называемых
изотропных средах, свойства которых
одинаковы для полей любых направлений.

Однако
существуют среды, проявляющие разные
свойства в зависимости от направления
поля, они называются анизотропными.

Разделим
также среды на проводники и диэлектрики.
Для такого разделения сред необходимо
ввести определенный критерий.

Идеальным
проводником назовем среду, в которой
существует только ток проводимости, а
в идеальном диэлектрике существует
только ток смещения. Для реальных сред
эти условия отображаются следующими
неравенствами:

если

то среда – реальный проводник, если– реальный диэлектрик.

Вопросы
для самопроверки

1.
Что изучает теория электромагнитного
поля?

2.
Назовите свойства и особенности
электромагнитного поля.

3.
Какие величины характеризуют
электромагнитное поле?

4.
Как можно графически представить
электрическое поле двух зарядов?

5.
Что называют точечным зарядом?

6.
Как определяют напряженность поля,
созданного несколькими зарядами?

7.
Укажите размерности величин, характеризующих
электромагнитное поле.

studfiles.net

Индукция магнитного поля. 9 класс. Физика. — Объяснение нового материала.

Комментарии преподавателя

Многие из вас наверняка замечали, что одни магниты создают в пространстве более сильные поля, чем другие. Например, поле первого магнита, изображённого на рисунке, сильнее, чем второго. Действительно, при одном и том же расстоянии до гвоздей, рассыпанных на столе, сила притяжения к первому магниту оказалась достаточной для преодоления силы тяжести гвоздей, а сила притяжения ко второму — нет.

Рис. Магнитное поле первого магнита сильнее, чем второго

Какой же величиной можно охарактеризовать магнитное поле?

  • Магнитное поле характеризуется векторной физической величиной, которая обозначается символом В и называется индукцией магнитного поля (или магнитной индукцией)

Поясним, что это за величина.

Напомним, что магнитное поле может действовать с определённой силой на помещённый в него проводник с током.

Поместим прямолинейный участок проводника АВ с током в магнитное поле перпендикулярно его магнитным линиям. При показанном на рисунке направлении силы тока I в проводнике и расположении полюсов магнита действующая на проводник сила F, согласно правилу левой руки, будет направлена вниз. Определить эту силу можно, вычислив вес гирьки, которую приходится добавлять на правую чашу весов для уравновешивания силы F.

Рис. Опыт по измерению силы, действующей на помещённый в магнитное поле проводник с током

Опыты показывают, что модуль этой силы зависит от самого магнитного поля — более мощный магнит действует на данный проводник с большей силой. Кроме того, сила действия магнитного поля на проводник пропорциональна длине L этого проводника и силе тока I в нём.

Отношение же модуля силы F к длине проводника L и силе тока I (т. е. F/IL) есть величина постоянная. Она не зависит ни от длины проводника, ни от силы тока в нём. Отношение F/IL зависит только от поля и может служить его количественной характеристикой.

Эта величина и принимается за модуль вектора магнитной индукции:

B = F/IL

  • Модуль вектора магнитной индукции В равен отношению модуля силы F, с которой магнитное поле действует на расположенный перпендикулярно магнитным линиям проводник с током, к силе тока I в проводнике и его длине L

По этой формуле можно определить индукцию однородного магнитного поля.

В СИ единица магнитной индукции называется тесла (Тл) в честь югославского электротехника Николы Тесла.

Установим взаимосвязь между единицей магнитной индукции и единицами других величин СИ:

До сих пор для графического изображения магнитных полей мы пользовались линиями, которые условно называли магнитными линиями или линиями магнитного поля. Более точное название магнитных линий — линии магнитной индукции (или линии индукции магнитного поля).

  • Линиями магнитной индукции называются линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением вектора магнитной индукции

Данное определение линий магнитной индукции можно пояснить с помощью рисунка. На нём изображён проводник с током, расположенный перпендикулярно плоскости чертежа. Окружность вокруг проводника представляет собой одну из линий индукции магнитного поля, созданного протекающим по проводнику током. Проведённые к этой окружности касательные в любой точке совпадают с вектором магнитной индукции.

Рис. Вектор магнитной индукции прямого проводника с током направлен по касательной в каждой точке поля

Теперь, пользуясь термином «магнитная индукция», назовём основные признаки однородного и неоднородного магнитных полей.

В однородном магнитном поле вектор магнитной индукции В во всех произвольно выбранных точках поля одинаков как по модулю, так и по направлению.

Рис. Во всех точках однородного магнитного поля вектор магнитной индукции В одинаков по модулю и по направлению

Сравним это поле с двумя неоднородными полями: полем постоянного полосового магнита (рис.а) и полем тока, протекающего по прямолинейному участку проводника (рис. б).

Рис. В разных точках неоднородного магнитного поля вектор магнитной индукции может быть различным как по модулю, так и по направлению

Легко заметить, что в неоднородных полях, в отличие от однородного, вектор магнитной индукции меняется от точки к точке. Например, в каждом из рассматриваемых неоднородных полей при переходе из точки 1 в точку 2 вектор магнитной индукции меняется по модулю, при переходе из точки 1 в точку 3 — по направлению, при переходе из точки 2 в точку 3 вектор магнитной индукции меняется как по модулю, так и по направлению.

Магнитное поле называется однородным, если во всех его точках магнитная индукция B одинакова. В противном случае поле называется неоднородным.

Чем больше магнитная индукция в данной точке поля, тем с большей силой будет действовать поле в этой точке на магнитную стрелку или движущийся электрический заряд.

 

Домашняя работа.

Задание 1. Ответь на вопросы.

  1. Как называется векторная величина, которая служит количественной характеристикой магнитного поля?
  2. По какой формуле определяется модуль вектора магнитной индукции однородного магнитного поля?
  3. Что называется линиями магнитной индукции?
  4. В каком случае магнитное поле называется однородным, а в каком — неоднородным?
  5. Как зависит сила, действующая в данной точке магнитного поля на магнитную стрелку или движущийся заряд, от магнитной индукции в этой точке?

Задание 2. Реши ребус.

К занятию прикреплен файл  «Это интересно!». Вы можете скачать файл в любое удобное для вас время.

Использованные источники: 

http://www.tepka.ru/fizika_9/37.html

www.kursoteka.ru

Магнетизм. Магнитное поле. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Электрический ток оказывает магнитное действие Таким образом, магнитное поле порождается движущимися зарядами.

Вектор магнитной индукции — векторная физическая величина, направление которой в данной точке совпадает с направлением, указываемым в этой точке северным полюсом свободной магнитной стрелки.

Модуль вектора магнитной индукции — физическая величина, равная отношению максимальной силы, действующей со стороны магнитного поля на отрезок проводника с током, к произведению силы тока и длины отрезка проводника:

Электрический ток оказывает магнитное действие Таким образом, магнитное поле порождается движущимися зарядами.

Вектор магнитной индукции — векторная физическая величина, направление которой в данной точке совпадает с направлением, указываемым в этой точке северным полюсом свободной магнитной стрелки.

Модуль вектора магнитной индукции — физическая величина, равная отношению максимальной силы, действующей со стороны магнитного поля на отрезок проводника с током, к произведению силы тока и длины отрезка проводника:

Единица магнитной индукции — тесла (1 Тл).

Правило буравчика для прямого тока: если ввинчивать буравчик по направлению тока в проводнике, то направление скорости движения конца
его рукоятки совпадает с направлением вектора магнитной индукции в этой точке.

Правило правой руки для прямого тока: если охватить проводник правой рукой, направив отогнутый большой палец вдоль тока, то кончики остальных пальцев в данной точке покажут направление вектора индукции в этой точке.

Принцип суперпозиции магнитных полей: результирующая магнитная индукция в данной точке складывается из векторов магнитной индукции, созданной различными токами в этой точке:

Правило буравчика для витка с током (контурного тока): если вращать рукоятку буравчика по направлению тока в витке, то поступательное перемещение буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции, созданной током в витке на своей оси.

Линии магнитной индукции — линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора магнитной индукции. Линии магнитной индукции всегда замкнуты: они не имеют начала и конца. Магнитное поле — вихревое поле, т.е поле с замкнутыми линиями магнитной индукции

Магнитный поток (поток магнитной индукции) через поверхность определенной площади — физическая величина, равная скалярному произведению вектора магнитной индукции на вектор площади:

Единица магнитного потока — вебер (1 Вб) 1 Вб= 1 Тл•м2.

Закон Ампера: сила, с которой магнитное поле действует на помещенный в него отрезок проводника с током, равна произведению силы тока, магнитной индукции, длины отрезка проводника и синуса угла между направлениями тока и вектором магнитной индукции:

В однородном магнитном поле замкнутый контур стремится установиться так, чтобы направление его собственной индукции совпало с направлением внешней индукции.

Сила Лоренца — сила, действующая на движущуюся со скоростью v заряженную частицу со стороны магнитного поля В:

где q — заряд частицы, а — угол между скоростью частицы и индукцией магнитного поля.

Направление силы Лоренца определяет правило левой руки: если кисть левой руки расположить так, чтобы четыре вытянутых пальца указывали направление скорости положительного заряда (или противоположное скорости отрицательного заряда), а вектор магнитной индукции входил в ладонь, то отогнутый (в плоскости ладони) на 90° большой палец покажет направление силы, действующей на данный заряд.

Заряженная частица, влетающая в однородное магнитное поле параллельно линиям магнитной индукции, движется равномерно вдоль этих линий. Заряженная частица, влетающая в однородное магнитное поле в плоскости, перпендикулярной линиям магнитной индукции, движется в этой плоскости по окружности. Параллельно расположенные проводники, по которым протекают токи в одном направлении, притягиваются, а в противоположных — отталкиваются. Магнитные поля, создаваемые токами I1,I2, протекающими по бесконечно длинным параллельным проводникам, находящимся на расстоянии r друг от друга, приводят к возникновению на каждом отрезке проводников длиной Δl силы взаимодействия

где km — коэффициент пропорциональности, km = 2 • 10-7 Н/А2

Единица силы тока — ампер (1 А) Сила постоянного тока равна 1 А, если ток, протекая по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызывает на отрезке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2 • 10-7Н

Индукция магнитного поля убывает при увеличении расстояния до проводника с током Взаимодействие проводников с током является следствием магнитного взаимодействия движущихся зарядов в проводниках Под действием магнитной силы движущиеся параллельно в противоположных направлениях разноименные заряды притягиваются, а одноименные — отталкиваются

Индуктивность контура (или коэффициент самоиндукции) — физическая величина, равная коэффициенту пропорциональности между магнитным потоком через площадь, ограниченную контуром проводника, и силой тока в контуре. Единица индуктивности — генри (1 Гн)

Энергия магнитного поля, созданного при протекании силы тока I по проводнику с индуктивностью L, равна

Магнитная проницаемость среды — физическая величина, показывающая во сколько раз индукция магнитного поля в однородной среде отличается от магнитной индукции внешнего (намагничивающего) поля в вакууме.

Диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики — основные классы веществ с резко отличающимися магнитными свойствами

Диамагнетик— вещество, в котором внешнее магнитное поле незначительно ослабляется( μ <= 1)

Парамагнетик— вещество, в котором внешнее магнитное поле незначительно усиливается(μ >= 1)

Ферромагнетик — вещество, в котором внешнее магнитное поле значительно усиливается (μ >> 1)

Кривая намагничивания — зависимость собственной магнитной индукции от индукции внешнего магнитного поля

Коэрцитивная сила — магнитная индукция внешнего поля, необходимая для размагничивания образца

Магнито-жесткие ферромагнетики — ферромагнетики с большой остаточной намагниченностью Магнито-мягкие ферромагнетики — ферромагнетики с малой остаточной намагниченностью Петля гистерезиса — замкнутая кривая намагничивания и размагничивания ферромагнетика Температура Кюри — критическая температура, выше которой происходит переход вещества из ферромагнитного состояния в парамагнитное

5terka.com

Магнитная индукция, магнитный поток: определение, формулы, смысл

Магнитная индукция (обозначается символом В) – главная характеристика магнитного поля (векторная величина ), которая определяет силу воздействия на перемещающийся электрический заряд (ток) в магнитном поле, направленной в перпендикулярном направлении скорости движения.

Магнитная индукция определяется способностью влиять на объект с помощью магнитного поля. Эта способность проявляется при перемещении постоянного магнита в катушке, в результате чего в катушке индуцируется (возникает) ток, при этом магнитный поток в катушке также увеличивается.

Физический смысл магнитной индукции

Физически это явление объясняется следующим образом. Металл имеет кристаллическую структуру (катушка состоит из металла). В кристаллической решетке металла расположены электрические заряды — электроны. Если на металл не оказывать ни какое магнитное воздействие, то заряды (электроны) находятся в покое и никуда не движутся.

Если же металл попадает под действие переменного магнитного поля (из-за перемещения постоянного магнита внутри катушки — именно перемещения), то заряды начинают двигаться под действием этого магнитного поля.

 В результате чего в металле возникает электрический ток. Сила этого тока зависит от физических свойств магнита и катушки и скорости перемещения одного относительно другого.

При помещении металлической катушки в магнитное поле заряженные частицы металлический решетки (в кашутке) поворачиваются на определенный угол и размещаются вдоль силовых линий магнитного поля.

Чем выше сила магнитного поля, тем больше количество частиц поворачиваются и тем более однородным будет являться их расположение.

Магнитные поля, ориентированные в одном направлении не нейтрализуют друг друга, а складываются, формируя единое поле.

Формула магнитной индукции

где, В — вектор магнитной индукции, F — максимальная сила действующая на проводник с током, I — сила тока в проводнике, l — длина проводника.

Магнитный поток

Магнитный поток это скалярная величина, которая характеризует действие магнитной индукции на некий металлический контур. 

Магнитная индукция определяется числом силовых линий, проходящих через 1 см2 сечения металла. 

Магнитометры, используемые для ее измерения, называют теслометрами.

Единицей измерения магнитной индукции в системе СИ является Тесла (Тл).

После прекращения движение электронов в катушке сердечник, если он выполнен из мягкого железа, теряет магнитные качества. Если он изготовлен из стали, то он имеет способность некоторое время сохранять свои магнитные свойства.

pue8.ru

Величины, характеризующие магнитное поле | Физика ЕГЭ

Магнитная индукция

Магнитная индукция — векторная величина, характеризующая силу и направление магнитного поля в данной точке пространства.
В результате проведенных опытов учёный Ампер выяснил, что на прямой проводник с током, длиной , находящийся в магнитном поле с индукцией , со стороны поля действует сила , пропорциональная силе тока и индукции магнитного поля . Этот закон получил название закона Ампера, а силу назвали силой Ампера.
А = sin

Направление силы Ампера

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки:

Если левую руку расположить так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы, действующий на проводник с током.

Магнитный поток

Магнитным потоком через поверхность называют количество линий вектора магнитной индукции , проходящих через поверхность .
= cos,
— угол между направлением вектора магнитной индукции и нормалью к поверхности .

Магнитная проницаемость

Магнитная проницаемость — это физическая величина, показывающая, во сколько раз индук­ция магнитного поля в одной среде больше или меньше индукции маг­нитного поля в вакууме.

— вектор магнитной индукции в однородной среде;
0 — вектор магнитной индукции в той же точке пространства в вакууме.

Напряженность магнитного поля — ϶ᴛᴏ силовая характеристика каждой точки магнитного поля. Направление
определяется по касательной к силовой линии магнитного поля: через касательную точку нужно провести силовую линию магнитного поля,
по правилу буравчика определить его направление и по касательной к ней построить вектор.

Взаимодействие проводников с током

— длина проводников
— расстояние между проводниками

physikus.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о