Шпаргалка по физике

 

1. Взаимодействие токов. (магнитное)

Между неподвижными электрическими зарядами действуют  силы, определяемые законом Кулона. Согласно теории близкодействия это взаимодействие осуществляется так: каждый из зарядов создает электрическое поле, которое действует на другой заряд.

Взаимодействия между  проводниками с током, т. е. взаимодействия между направленно движущимися электрическими зарядами, называют магнитными. Силы, с которыми проводники с током действуют друг на друга, называются магнитными силами. 

Укажем основные свойства магнитного поля:

1. МП порождается электротоком;
2. МП обнаруживается поле по действию на электроток;
3. Движущиеся электрозаряды создают магнитное поле.

Взаимодействие токов вызывается их магнитными полями: магнитное поле одного тока действует силой Ампера на другой ток и наоборот.

Опыты показали, что модуль силы, действующей  на отрезок длиной Δl каждого из проводников, прямо пропорционален силам тока I₁ и I₂ в проводниках, длине отрезка Δl и обратно пропорционален расстоянию R между ними

Магнитное поле. Согласно теории близкодействия, подобно тому как в пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает электрическое поле, в пространстве, окружающем токи, возникает поле, называемое магнитным.

Электрический ток в проводнике создает вокруг себя магнитное ионе, котоpoe действует на ток в другом проводнике. А поле, соаданное электрическим  током второго проводника, действует  на первый.

Магнитное поле представляет собой особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами.

Перечислим основные свойства магнитного поля, которые устаноилеиы  экспериментально.

1.    Магнитное поле порождается электрическим током (направленон движущимися зарядами).

2.    Магнитное поле обнаруживается по действию на электрический ток (на движущиеся заряды).

Подобно электрическому полю, магнитное поле существует реально, независимо от нас, от наших знаний о нем.

 

 

2. Магнитное поле и его характеристики.

Магнитные явления были известны еще в древнем мире. Компас был изобретен более 4500 лет тому назад. В Европе он появился приблизительно в XII веке новой эры. Однако только в XIX веке была обнаружена связь между электричеством и магнетизмом и возникло представление о магнитном поле.

Первыми экспериментами (проведены в 1820 г.), показавшими, что между электрическими и магнитными явлениями имеется глубокая связь, были опыты датского физика Х. Эрстеда. Эти опыты показали, что на магнитную стрелку, расположенную вблизи проводника с током, действуют силы, которые стремятся ее повернуть. В том же году французский физик А. Ампер наблюдал силовое взаимодействие двух проводников с токами и установил закон взаимодействия токов.

По современным представлениям, проводники с током оказывают  силовое действие друг на друга не непосредственно, а через окружающие их магнитные поля.

Источниками магнитного поля являются движущиеся электрические заряды (токи). Магнитное поле возникает в пространстве, окружающем проводники с током, подобно тому, как в пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает электрическое поле. Магнитное поле постоянных магнитов также создается электрическими микротоками, циркулирующими внутри молекул вещества (гипотеза Ампера).

Ученые XIX века пытались создать теорию магнитного поля по аналогии с электростатикой, вводя в рассмотрение так называемые магнитные заряды двух знаков (например, северный N и южный S полюса магнитной стрелки). Однако опыт показывает, что изолированных магнитных зарядов не существует.

Магнитное поле токов принципиально  отличается от электрического поля. Магнитное  поле, в отличие от электрического, оказывает силовое действие только на движущиеся заряды (токи).

Укажем основные свойства магнитного поля:

1. МП порождается электротоком;

2. МП обнаруживается поле по действию на электроток;

3. Движущиеся электрозаряды создают магнитное поле.

Магнитное поле. Согласно теории близкодействия, подобно тому как в пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает электрическое поле, в пространстве, окружающем токи, возникает поле, называемое магнитным.

Электрический ток в проводнике создает вокруг себя магнитное ионе, котоpoe действует на ток в другом проводнике. А поле, соаданное электрическим током второго проводника, действует на первый.

Магнитное поле представляет собой особую форму  материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися  электрически заряженными частицами.

Перечислим  основные свойства магнитного поля, которые  устаноилеиы экспериментально.

1.    Магнитное поле порождается электрическим  током (направленон движущимися  зарядами).

2.    Магнитное поле обнаруживается  по действию на электрический  ток (на движущиеся заряды).

Подобно электрическому полю, магнитное поле существует реально, независимо от нас, от наших знаний о нем.

 

 

3. Постоянные магниты и их взаимодействие.

Постоянные  магниты  – это  тела,  длительное  время  сохраняющие  намагниченность. 
Основное свойство магнтов: притягивать тела  из  железа  или  его  сплавов (напр. стали).

Постоянный  магнит  всегда  имеет  2  магнитных полюса:  северный  (   N  )  и  южный  (  S  ). 
Наиболее  сильно магнитное поле постоянного магнита у его полюсов.

Постоянные магниты изготавливают обычно из з  железа,  стали,  чугуна  и  других  сплавов  железа (сильные магниты), 
а   также  из  никеля,  кобальта  ( слабые  магниты ). 
М агниты  бывают  естественные  (  природные)  из  железной  руды магнитного железняка   
и  искусственные,  полученные  намагничиванием  железа при  внесении  его в  магнитное  поле.

Взаимодействие магнитов :  
одноименные  полюса  отталкиваются, 
а  разноименные  полюса  притягиваются. 
Взаимодействие  магнитов  объясняется   тем,  что  любой  магнит  имеет  магнитное  поле, 
и  эти  магнитные  поля  взаимодействуют  между  собой.  
Магнитное поле постоянных магнитов.  
В чем причины намагничивания железа? 
Согласно   гипотезе  французского ученого  Ампера  внутри  вещества  существуют  элементарные электрические  токи  (  токи  Ампера ),  которые  образуются  вследствие  движения  электронов  вокруг  ядер  атомов  и  вокруг  собственной  оси.  При  движении  электронов  возникает  элементарные магнитные  поля. При внесении куска железа во внешнее магнитное поле все элементарные магнитные поля в этом железе ориентируются одинаково во внешнем магнитном поле, образуя собственное магнитное поле. Так кусок железа становится магнитом.  
     

 

 

 

4. Сила Ампера.

Зако́н Ампе́ра  — закон взаимодействия электрических токов. Впервые был установлен Андре Мари Ампером в1820 для постоянного тока. Из закона Ампера следует, что параллельные проводники с электрическими токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных — отталкиваются. Законом Ампера называется также закон, определяющий силу, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током.

На проводник с током, находящийся в магнитном поле, действует сила, равная

F = I·L·B·sina

I - сила тока в проводнике; 
B - модуль вектора индукции магнитного поля; 
L - длина проводника, находящегося в магнитном поле; 
a - угол между вектором магнитного поля инаправлением тока в проводнике.

Силу, действующую на проводник  с током в магнитном поле, называют силой Ампера.

Максимальная сила Ампера равна:

F = I·L·B Ей соответствует a = 90⁰.

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки: если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная составляющая вектора магнитной индукции В входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы, действующей на отрезок проводника с током, то есть силы Ампера.

 

 

5. Принцип действия электродвигателя. Электроизмерительные приборы.

Электродвигатель – это просто устройство для эффективного преобразования электрической энергии в механическую.

В основе этого преобразования лежит  магнетизм. В электродвигателях используются постоянные магниты и электромагниты, кроме того, используются магнитные свойства различных материалов, чтобы создавать эти удивительные устройства.

Существует несколько типов  электродвигателей. Отметим два  главных класса: AC и DC.

Электродвигатели класса AC (Alternating Current) требуют для работы источник переменного тока или напряжения (такой источник Вы можете найти  в любой электрической розетке  в доме).

Электродвигатели класса DC (Direct Current) требуют для работы источник постоянного тока или напряжения (такой источник Вы можете найти в любой батарейке).

Универсальные двигатели могут  работать от источника любого типа.

Простейший электродвигатель работает только на постоянном токе (от батарейки). Ток проходит по рамке, расположенной между полюсами постоянного магнита. Взаимодействие магнитных полей рамки с током и магнита заставляет рамку поворачиваться. После каждого полуоборота коллектор переключает контакты рамки, подходящие к батарейке, и поэтому рамка вращается.

Электроизмерительные приборы — класс устройств, применяемых для измерения различных электрических величин. В группу электроизмерительных приборов входят также кроме собственно измерительных приборов и другие средства измерений — меры, преобразователи, комплексные установки.

амперметры — для измерения силы электрического тока;

вольтметры — для измерения электрического напряжения;

омметры — для измерения электрического сопротивления;

мультиметры (иначе тестеры, авометры) — комбинированные приборы

частотомеры — для измерения частоты колебаний электрического тока;

магазины сопротивлений — для воспроизведения заданных сопротивлений;

ваттметры и варметры — для измерения мощности электрического тока;

электрические счётчики — для измерения потреблённой электроэнергии

 

 

6. Индукция магнитного поля. Магнитный поток.

магнитное поле - это особый вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами.

магнитная индукция - это силовая характеристика магнитного поля.

Вектор  магнитной индукции направлен всегда так, как сориентирована свободно вращающаяся магнитная стрелка в магнитном поле.

Магни́тная инду́кция   — векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля (его действия на заряженные частицы) в данной точке пространства. Определяет, с какой силой   магнитное поле действует на заряд  , движущийся со скоростью  .

направление линий магнитной индукции - определяется по правилу буравчика или по правилу правой руки.

Правило буравчика ( в основном для прямого проводника с током):

Если направление  поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитного поля тока.

Правило правой руки ( в основном для определения направления магнитных линий  
внутри соленоида):

Если обхватить  соленоид ладонью правой руки так, чтобы  четыре пальца были направлены вдоль  тока в витках, то отставленный большой  палец покажет направление линий  магнитного поля внутри соленоида.

 

 

7. Явление электромагнитной индукции. Опыты Фарадея.

Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него.

Электромагнитная  индукция была открыта Майклом Фарадеем 29 августа 1831 года. Он обнаружил, что  электродвижущая сила, возникающая в замкнутом проводящем контуре, пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Величина электродвижущей силы (ЭДС) не зависит от того, что является причиной изменения потока — изменение самого магнитного поля или движение контура (или его части) в магнитном поле. Электрический ток, вызванный этой ЭДС, называется индукционным током.

вление  электромагнитной индукции заключается  в возникновении электрического тока в замкнутом проводнике при  изменении магнитного потока, пронизывающего охваченную проводником площадь.

Зако́н электромагни́тной  инду́кции Фараде́я является основным законом электродинамики, касающимся принципов работы трансформаторов, дросселей, многих видов электродвигателей и генераторов.^[1] Закон гласит:

Для любого замкнутого контура индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) равна скорости изменениямагнитного потока, проходящего через этот контур.

 

 

8. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.

Зако́н электромагни́тной  инду́кции Фараде́я является основным законом электродинамики, касающимся принципов работы трансформаторов, дросселей, многих видов электродвигателей и генераторов.^[1] Закон гласит:

Для любого замкнутого контура индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) равна скорости изменениямагнитного потока, проходящего через этот контур.^[1]

Некоторые физики отмечают, что закон  Фарадея в одном уравнении  описывает два разных явления: двигательную ЭДС, генерируемую действием магнитной силы на движущийся провод, и трансформаторную ЭДС, генерируемую действием электрической силы вследствие изменения магнитного поля. Джеймс Клерк Максвелл обратил внимание на этот факт в своей работе О физических силовых линиях в 1861 году. Во второй половине части II этого труда Максвелл даёт отдельное физическое объяснение для каждого из этих двух явлений.