Presentazione sul tema: Direzione delle linee campo magnetico
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Presentazione sull'argomento: Direzione delle linee del campo magnetico
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Ciao studente curioso! Fin dai primi giorni della tua vita, vuoi esplorare e capire tutto ciò che sta accadendo intorno a te. Molti fenomeni che a prima vista ti sembrano inspiegabili possono essere spiegati dalla fisica. Ad esempio, perché un magnete attrae? Perché la corrente scorre nei conduttori? Dove vengono visualizzate le immagini in TV? E molto, molto altro ancora... Vai avanti e trova le risposte.
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PLAN Campo magnetico e sua rappresentazione grafica Campo magnetico disomogeneo e uniforme Regola di succhiello Regola mano destra L'azione del campo magnetico su elettricità Regola della mano sinistra Induzione del campo magnetico Flusso magnetico Il fenomeno dell'induzione elettromagnetica Domande e compiti Riferimenti
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Il campo magnetico e la sua rappresentazione grafica Poiché la corrente elettrica è il movimento diretto di particelle cariche, possiamo dire che il campo magnetico si crea spostando particelle cariche, sia positive che negative. Per una rappresentazione visiva del campo magnetico, abbiamo utilizzato linee magnetiche. Le linee magnetiche sono linee immaginarie lungo le quali dei piccoli aghi magnetici verrebbero posti in un campo magnetico. La figura mostra una linea magnetica (sia diritta che curva). Secondo l'immagine linee magnetiche si può giudicare non solo la direzione, ma anche l'ampiezza del campo magnetico.
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Campo magnetico disomogeneo e uniforme La forza con cui il campo di una barra magnetica agisce su un ago magnetico posto in questo campo, in punti diversi campo può essere diverso sia nel modulo che nella direzione. Tale campo è chiamato disomogeneo. Le linee di un campo magnetico disomogeneo sono curve, la loro densità varia da punto a punto. In una determinata regione limitata dello spazio, è possibile creare un campo magnetico uniforme, ad es. campo, in qualsiasi punto in cui la forza che agisce sull'ago magnetico è la stessa in grandezza e direzione. Per l'immagine del campo magnetico, viene utilizzato il metodo seguente. Se le linee di un campo magnetico uniforme si trovano perpendicolarmente al piano del disegno e sono saldate da noi dietro il disegno, sono raffigurate con croci e, se a causa del disegno verso di noi, con punti.
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Regola del succhiello È noto che la direzione delle linee del campo magnetico della corrente è associata alla direzione della corrente nel conduttore. Questa relazione può essere espressa da una semplice regola chiamata regola del succhiello. La regola del succhiello è la seguente: se la direzione del movimento di traslazione del succhiello coincide con la direzione della corrente nel conduttore, il senso di rotazione della maniglia del succhiello coincide con la direzione delle linee del campo magnetico della corrente. Usando la regola del succhiello, nella direzione della corrente, puoi determinare le direzioni delle linee del campo magnetico create da questa corrente, e nella direzione delle linee del campo magnetico, la direzione della corrente che crea questo campo .
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Regola della mano destra Per determinare la direzione delle linee del campo magnetico di un solenoide, è più conveniente utilizzare un'altra regola, a volte chiamata regola della mano destra. Questa regola recita come segue: se afferri il solenoide con il palmo della mano destra, puntando quattro dita nella direzione della corrente nelle spire, il pollice retratto mostrerà la direzione delle linee del campo magnetico all'interno del solenoide. Il solenoide, come un magnete, ha delle strisce: l'estremità del solenoide da cui escono le linee magnetiche è chiamata polo nord e quella in cui entrano è chiamata sud. Conoscendo la direzione della corrente nel solenoide, secondo la regola della mano destra, è possibile determinare la direzione delle linee magnetiche al suo interno, e quindi i suoi poli magnetici, e viceversa. La regola della mano destra può essere utilizzata anche per determinare la direzione delle linee del campo magnetico al centro di una singola bobina che trasporta corrente.
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L'azione di un campo magnetico su una corrente elettrica Su qualsiasi conduttore con corrente. Posto in un campo magnetico e non allineato con le sue linee magnetiche, questo campo agisce con una certa forza. L'azione di un campo magnetico su un conduttore percorso da corrente può essere utilizzata per rilevare un campo magnetico in una determinata regione dello spazio. Un campo magnetico è creato da una corrente elettrica e viene rilevato dal suo effetto sulla corrente elettrica. La direzione della corrente nel conduttore, la direzione delle linee del campo magnetico e la direzione della forza che agisce sul conduttore sono interconnesse.
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Regola della mano sinistra La direzione della forza che agisce su un conduttore percorso da corrente in un campo magnetico può essere determinata usando la regola della mano sinistra. Se la mano sinistra è posizionata in questo modo. In modo che le linee del campo magnetico entrino nel palmo perpendicolarmente ad esso e quattro dita siano dirette lungo la corrente. Quindi il pollice messo da parte da 900 indicherà la direzione della forza che agisce sul conduttore.
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Regola: se la mano sinistra è posizionata in modo che le linee del campo magnetico entrino nel palmo perpendicolarmente ad esso e quattro dita sono dirette lungo il movimento di una particella carica positivamente (o contro il movimento di una particella carica negativa), allora il il pollice messo da parte da 900 mostrerà la direzione della forza che agisce sulla particella.
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Il campo magnetico è caratterizzato dal vettore quantità fisica, che è indicato dal simbolo B ed è chiamato induzione del campo magnetico (o induzione magnetica). Sappiamo che un campo magnetico può agire con una certa forza su un conduttore di corrente posto al suo interno. Il rapporto tra il modulo di forza F e la lunghezza del conduttore l e la forza di corrente I è un valore costante. Non dipende dalla lunghezza del conduttore, né dalla forza della corrente in esso contenuta, questo rapporto dipende solo dal campo e può fungere da caratteristica quantitativa. Questo valore è applicato per il modulo del vettore di induzione magnetica: B = Quindi, il modulo del vettore di induzione magnetica B è uguale al rapporto del modulo di forza F, con cui il campo magnetico agisce su un conduttore percorso da corrente situato perpendicolare alle linee magnetiche, all'intensità della corrente I nel conduttore e alla sua lunghezza l . L'unità SI di induzione magnetica è chiamata tesla (T) dal nome dell'ingegnere elettronico jugoslavo Nikola Tesla. Le linee di induzione magnetica sono chiamate linee, le tangenti a cui in ogni punto del campo coincidono con la direzione del vettore di induzione magnetica. Induzione del campo magnetico
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Flusso magnetico La figura mostra un anello di filo posto in un campo magnetico uniforme. È consuetudine dire che un circuito in un campo magnetico è attraversato da un certo flusso magnetico F, o flusso del vettore di induzione magnetica. Poiché il flusso è proporzionale all'induzione, quando aumenta di n volte, anche il flusso magnetico che penetra nell'area S del circuito dato aumenta della stessa quantità. Se il piano del contorno è perpendicolare alle linee di induzione magnetica, allora per una data induzione B1, il flusso Ф che penetra nell'area S limitata da questo contorno è massimo. Quando l'anello ruota attorno all'asse, il flusso che lo attraversa diminuisce e diventa uguale a zero quando il piano dell'anello è parallelo alle linee di induzione magnetica, quindi il flusso magnetico che penetra nell'area dell'anello cambia al variare del modulo del vettore di induzione magnetica B (b), l'area del loop S ( c) e durante la rotazione del contorno (d), cioè Quando si cambia il suo orientamento rispetto alle linee di induzione del campo magnetico.
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Il fenomeno dell'induzione elettromagnetica È noto che attorno alla corrente elettrica c'è sempre un campo magnetico. La corrente elettrica e il campo magnetico sono inseparabili l'uno dall'altro. La corrente induttiva in un conduttore è lo stesso movimento ordinato degli elettroni della corrente ricevuta da una cella galvanica o da una batteria. Con qualsiasi cambiamento nel flusso magnetico che penetra nel circuito di un conduttore chiuso, in questo conduttore si genera una corrente elettrica, che esiste durante l'intero processo di modifica del flusso magnetico. Michael Faraday (1791-1867)
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Domande e compiti Cosa genera un campo magnetico? Cosa sono le linee magnetiche? Cosa si può dire del modulo e della direzione della forza che agisce su un ago magnetico in diversi punti di un campo magnetico disomogeneo? campo magnetico uniforme? Formula la regola del succhiello. Cosa si può determinare usando la regola del gimlet? Formulare la regola della mano destra per il solenoide. La figura 1 mostra le linee del campo magnetico attorno ai conduttori che trasportano corrente. I conduttori sono rappresentati come cerchi. Indicano simbolicamente la direzione delle correnti nei conduttori utilizzando la regola del succhiello. La direzione della corrente negli avvolgimenti del magnete a ferro di cavallo è indicata dalle frecce. Determinare i poli del magnete (Fig. 2). Cosa si può determinare usando la regola della mano sinistra. Quali sono le linee di induzione magnetica? In un campo magnetico uniforme, è stato posto un conduttore rettilineo perpendicolare alle linee di induzione magnetica, attraverso il quale scorre una corrente con una forza di 4 A. Determinare l'induzione di questo campo se agisce con una forza di 0,2 N per ogni 10 cm di la lunghezza del conduttore. Ciò che determina il flusso magnetico che penetra nell'area di un circuito piatto posto in un campo magnetico uniforme
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Riferimenti Libro di testo per le istituzioni educative generali - Grado di fisica 9, Peryshkin A.V. e Gutnik E.M. E se ti sembrasse che questo non bastasse, puoi risolvere di più: "Raccolta di problemi in fisica" (V.I. Lukashik, E.V. Ivanova) "Fisica. Libro delle attività." (NI Goldfarb) "Fisica. Libretto delle attività.» (O.F. Kabardin, V.A. Orlov, A.R. Zilberman) ... o saperne di più: "Fisica". Breve guida scolastica. "Fisica". Grande libro di consultazione per scolaresche e studenti universitari. "Fisica". Dizionario dello studente. "Fisica. Libro di riferimento per scolaresche e studenti. (sotto la direzione del Prof. Rudolf Goebel) "Fisica". Enciclopedia scolastica. "Ottima guida scolastica". "Manuale dello studente".
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La direzione delle linee magnetiche del campo creato dal primo filo è determinata dalla regola del gimlet e coincide con la direzione del movimento in senso orario. Il vettore di induzione magnetica tangente alle linee magnetiche è diretto verticalmente verso il basso nella posizione del secondo filo.
La direzione delle linee magnetiche del campo creato dal primo filo è determinata dalla regola del gimlet e coincide con la direzione del movimento in senso orario. Il vettore di induzione magnetica tangente alle linee magnetiche è diretto verticalmente verso il basso nella posizione del secondo filo.
Per determinare la direzione delle linee magnetiche del campo di un elettromagnete, viene utilizzata la regola del succhiello. In pratica si utilizza un ago magnetico per determinare i poli di un elettromagnete.
In questa figura, il piano della bobina forma un angolo con la direzione delle linee del campo magnetico. Come si può vedere da questa figura, la bobina è tesa dalle forze F in tutte le direzioni. In correnti elevate queste forze possono diventare così grandi che la bobina si rompe.
Un filo rettilineo lungo 12 m con una corrente di 750 A, posto in un campo magnetico uniforme ad un angolo a30 rispetto alla direzione delle linee del campo magnetico, è soggetto ad una forza F5 H.
Su un filo diritto lungo 12 m con una corrente / 50 A, situato in un campo magnetico uniforme ad un angolo a30 rispetto alla direzione delle linee del campo magnetico, agisce la forza F-5 H.
Questa è l'induzione di un campo magnetico così uniforme in cui il flusso magnetico Ф (vedi § 2.3) attraverso una superficie di 1 m2, perpendicolare alla direzione delle linee del campo magnetico, è uguale.
Se un conduttore attraverso il quale scorre una corrente elettrica viene introdotto nel campo magnetico di un magnete, a causa dell'interazione del campo magnetico e del conduttore con la corrente, il conduttore si muoverà in una direzione o nell'altra. La direzione del movimento del conduttore dipende dalla direzione della corrente in esso contenuta e dalla direzione delle linee del campo magnetico.
| Immagine semplificata del campo di un avvolgimento statorico monofase.| Il grafico della corrente nella fase di lavoro dell'avvolgimento dello statore (a e diagrammi di distribuzione nel traferro della macchina asincrona dei vettori di induzione magnetica. campo pulsante (b e due campi rotanti (c), equivalente a un campo pulsante . |
Quando si inserisce la fase di lavoro dell'avvolgimento statorico rete monofase sorge corrente alternata(Fig. 18.2, a), che eccita un campo magnetico pulsante nella macchina. Dalla considerazione del quadro approssimativo del campo mostrato in Fig. 18.1 per una direzione della corrente scelta arbitrariamente, si può concludere che durante il semiciclo selezionato di variazione della corrente, la direzione delle linee magnetiche rimane invariata; solo il flusso del polo cambia armonicamente in grandezza. Durante il semiciclo successivo, la direzione delle linee del campo magnetico cambia nell'opposto. Tuttavia, l'asse del campo rimane fermo durante il primo e il secondo semiciclo della modifica corrente.
Quando la corrente passa attraverso l'avvolgimento del solenoide o un giro di filo, viene eccitato un campo magnetico, la cui direzione è determinata anche dalla regola del succhiello. Se si posiziona l'asse del succhiello perpendicolare al piano dell'anello conduttore o lungo l'asse del solenoide e si ruota la sua maniglia nella direzione della corrente, il movimento di traslazione di questo succhiello indicherà la direzione delle linee del campo magnetico dell'anello del solenoide. La direzione del campo magnetico dipende dalla direzione della corrente, e quando cambia la direzione della corrente in un conduttore rettilineo o in una bobina, cambierà anche la direzione delle linee magnetiche del campo eccitate da questa corrente. Un campo magnetico uniforme in tutti i punti ha la stessa direzione e la stessa intensità. In caso contrario, il campo è chiamato disomogeneo. Graficamente, un campo magnetico omogeneo è rappresentato da linee parallele con la stessa densità, ad esempio in un traferro tra due poli magnetici paralleli opposti.
Considera un esperimento fatto dallo scienziato danese H. Oersted nel 1820. Guarda l'immagine. Un filo è fissato nel treppiede, le cui estremità possono essere collegate alla sorgente corrente continua. Accanto al filo c'è una freccia di una bussola, messa su un ago. Mentre non c'è corrente nel filo, la freccia punta a nord (Fig. "a"). Ora collega le estremità del filo a una fonte di corrente. Vedremo che la freccia si allontanerà immediatamente dal filo (vedi Fig. "b"). La freccia può anche essere spostata in un'altra posizione vicino al filo, ma il risultato è lo stesso: quando viene attivata la corrente, la freccia girerà, essendo perpendicolare al filo.
Spieghiamo queste osservazioni. Dal momento che la freccia devia, trovandosi ovunque vicino al filo, significa questo c'è un campo di forza nello spazio attorno al filo. Più precisamente, c'è un campo magnetico nello spazio attorno a un conduttore che trasporta corrente. Abbiamo iniziato a conoscerlo nel § 8-h, descrivendo l'esistenza dell'azione magnetica della corrente.
Metodo linee di forza, da noi considerato nel § 8-d, viene utilizzato sia per descrivere i campi elettrici che magnetici. in cui linee di campo magnetico
sono dette linee immaginarie lungo le quali verrebbe posizionato un ago magnetico, posto in vari punti di questo campo. Considera un esempio.
La figura "c" mostra lo stesso ago magnetico posizionato in punti diversi attorno a un filo senza corrente alla stessa distanza da esso (vedi esperimento "a", vista dall'alto, il cerchio verde indica il filo). L'ago magnetico punta nella stessa direzione (nord).
Nella figura "d" - la stessa freccia posta negli stessi punti attorno al filo con corrente in esso (vedi esperimento "b"). La corrente è convenzionalmente indicata come una croce rossa all'interno di un cerchio verde. Ogni posizione della freccia è perpendicolare al filo e insieme queste posizioni formano un cerchio.
Continuiamo a studiare campo magnetico di un conduttore rettilineo con corrente metodo della linea di forza. Facciamo passare una corrente di 5-10 A attraverso il filo, inserendolo in un foro in un foglio di cartone, e sopra verseremo con cura una limatura di ferro fine. Vedremo che si trovano sotto forma di cerchi che circondano il conduttore (Fig. "e").
Tali linee si formano perché le limature sono magnetizzate e si comportano come piccole frecce magnetiche: poste lungo le linee di forza del campo magnetico, si dispiegano formando tante catene anulari. Così, le linee di forza del campo magnetico di un conduttore continuo con corrente sono cerchi concentrici che circondano il conduttore.
La direzione della linea del campo magnetico
È consuetudine considerare la direzione in cui punta l'estremità settentrionale dell'ago magnetico. Ad esempio, in fig. "d" la posizione delle estremità settentrionali mostra che le linee di campo sono dirette in senso orario.
Se si cambia la polarità di collegamento delle estremità del filo su "+" e "-", le frecce gireranno di 180 ° e le linee di forza del campo saranno dirette in senso antiorario (vedi Fig. "e"). In questo caso, la corrente ci arriva da dietro la pagina, che è convenzionalmente indicata da un punto all'interno del cerchio verde che simboleggia il filo. Pertanto, le estremità della freccia hanno ruotato di 180° rispetto al precedente esperimento con le frecce (vedi Fig. "d").
Per determinare la direzione delle linee del campo magnetico di un conduttore diretto con corrente, esistono regole speciali. Regola della mano destra:
se un conduttore diritto è stretto con un palmo in modo che il pollice piegato indichi la direzione della corrente nel conduttore, le dita rimanenti indicano la direzione delle linee del campo magnetico.
La stessa regola è anche nota come “regola del succhiello destro”: se un succhiello con filettatura destrorsa viene avvitato nel senso della corrente, il senso di rotazione dell'impugnatura indicherà il verso del magnete linee di campo.
Determina il lato che agisce sul protone.
2. Un elettrone vola in un campo magnetico perpendicolare alle linee di induzione magnetica a una velocità da 10 alla 7a potenza m / s. Calcolare il raggio di curvatura della traiettoria lungo la quale si muoverà l'elettrone se l'induzione del campo magnetico è 5,6 mT.
3. Un conduttore rettilineo del peso di 0,2 kg e lungo 50 cm è posto in un campo magnetico uniforme perpendicolare alle linee di induzione magnetica. Quale dovrebbe essere l'induzione del campo magnetico in modo che il conduttore si blocchi senza cadere, se la forza di corrente nel conduttore è 2A?
Un elettrone vola in un campo magnetico con un'induzione di 0,05 T perpendicolare alle linee di induzione magnetica. Trova il valore e la direzione della forza che agisce su di essocampo magnetico se la sua velocità è 2*10^6 m/s. Quanto velocemente si muove l'elettrone? Qual è la direzione del vettore di accelerazione?
Disegna alcune linee del campo magnetico della barra magnetica; bobine di corrente. Specificare la loro direzione Attività 2.Un conduttore con corrente si trova in un campo magnetico uniforme con un'induzione di 0,1 T. La lunghezza del conduttore è di 1,5 m Si trova perpendicolare alle linee di induzione magnetica. Determinare la corrente nel conduttore se su di esso agisce una forza di 1,5 N.
Compito 3.
La distanza dalla Terra al Sole è 15.1010 m Quanto tempo impiega la luce per superarlo?. Si presume che la velocità della luce sia 3,108 m/s.
Scegli la risposta corretta In quale polo del magnete permanente entrano le linee del campo magnetico? a) da nord; b) da sud; c) non partirepoli Secondo la regola della mano sinistra, determinano ... a) la direzione della forza della corrente nel conduttore: c) la direzione della forza che agisce sul conduttore; b) la direzione delle linee del magnete campo all'interno del solenoide; d) la direzione delle linee del campo magnetico della corrente Secondo la regola della mano destra determinare .. .a) la direzione dell'intensità della corrente nel conduttore: c) la direzione della forza agente sul conduttore; b) la direzione delle linee del campo magnetico all'interno del solenoide; d) la direzione delle linee del campo magnetico della corrente Secondo la regola del gimlet, determinare ... a) la direzione dell'intensità della corrente nel conduttore: ) la direzione della forza che agisce sul conduttore; b) la direzione delle linee del campo magnetico all'interno del solenoide; d) la direzione delle linee del campo magnetico della corrente. La forza dell'amperaggio dipende ... a) dalla massa del conduttore; b) dalla resistenza del conduttore; c) dall'induzione del campo magnetico; d) dalla tensione nel conduttore L'unità di misura del flusso magnetico ... corrente alternata; b) J; c) mA, d) W; e) Wb; f) Тl.Formula del flusso magnetico ....a) Ф \u003d ВIl; c) Ф = В s; b) В = Ф / Is; G). V \u003d F / S. Questo scienziato è riuscito a "trasformare il magnetismo in elettricità": a) Mike Faraday; c) James Maxwell; b) Max Planck; d) Heinrich Hertz.
