ФИЛИАЛ – ОАО «РЖД»

Свердловская железная дорога

СВЕРДЛОВСКИЙ УЧЕБНЫЙ ЦЕНТР

ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ КВАЛИФИКАЦИЙ

пермское подразделение

ПОУРОЧНОЕ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ С РАЗДАТОЧНЫМ МАТЕРИАЛОМ

ДЛЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ УЧАЩИХСЯ ВСЕХ НАПРАВЛЕНИЙ

по предмету «ЭЛЕКТРОТЕХНИКА»

Тема: "Электромагнетизм и электромагнитная индукция"

Автор: преподаватель Касимов Владимир Хабирович

Рассмотрено на заседании цикловой комиссии УЦПК-3 ( протокол от 12.08.2014 №8) и рекомендовано для использования в качестве учебного пособия для обучающихся указанных профессий

г. Пермь

2014

Электрическое поле

Вокруг каждого электри­ческого заряда всегда существует электрическое поле. К представлению об электрическом поле при­вели многие опытные факты.

Каким же образом проис­ходит это взаимодействие наэлектризованных тел? В результате длительных исследований учёные пришли к выводу, что действие одно­го заряженного тела на дру­гое осуществляется посредст­вом электрических полей, окружающих эти тела.

Наблюдаемое взаимодействие заряженных тел объясняется тем, что сила, действующая на одно из заряженных тел, обусловлена действием на него электрического поля, окружающего другое заряженное тело.

Электрическое поле есть особая форма материи, неразрывно связанная со всяким электрическим зарядом.

Силы, с которыми электрическое поле действует на заряжен­ные тела, называются электрическими силами.

Магнетизм Магнитное поле и его основные характеристики

При прохождении электрического тока по проводнику вокруг него образуется магнитное поле. Магнитное поле представляет собой один из видов материи. Оно обладает энергией, которая прояв­ляет себя в виде электромагнитных сил, действующих на отдель­ные движущиеся электрические заряды (электроны и ионы) и на их потоки, т. е. электрический ток.

Под влиянием электромагнитных сил движущиеся заряженные частицы отклоняются от своего первоначального пути в направле­нии, перпендикулярном полю. Магнитное поле образуется только вокруг движущихся электрических зарядов, и его действие распространяется тоже лишь на движущиеся заряды.

Магнитное и электрические поля неразрывны и образуют совместно единое электромагнитное поле.

Всякое изменение электрического поля приводит к появлению магнитного поля и, наоборот, всякое изме­нение магнитного поля сопровождается возникновением электри­ческого поля. Электромагнитное поле распространяется со ско­ростью света, т. е. 300 000 км/с.

Графическое изображение магнитного поля

Г рафически маг­нитное поле изображают магнитными силовыми линиями, которые проводят так, чтобы направление силовой линии в каждой точке поля совпадало с направлением сил поля; магнитные силовые линии всегда являются непрерывными и замкнутыми. Направление магнитного поля в каждой точке может быть определено при помощи магнитной стрелки. Северный полюс стрелки всегда уста­навливается в направлении действия сил поля.

Конец постоянного магнита, из которого выходят силовые линии, принято считать северным полюсом, а противоположный конец, в который входят силовые линии,— южным полюсом (сило­вые линии, проходящие внутри магнита, не показаны). Распреде­ление силовых линий между полюсами плоского магнита можно обнаружить при помощи стальных опилок, насыпанных на лист бумаги, положенный на полюсы.

Для магнитного поля в воздушном зазоре между двумя парал­лельно расположенными разноименными полюсами постоянного магнита характерно равномерное распределение силовых магнитных линий.

Магнитное поле, созданное постоянным магнитом

Магнитное поле подковообразного магнита

Магнитное поле кольцевого магнита

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

Магнитное поле. Везде, где имеется электрический заряд, в пространстве вокруг него существует электрическое поле.

Магнитное поле точечного заряда.

Мы знаем, что под действием сил электрического поля происходит движение за­ряженных частиц — электрон­ный ток в металлах и вакууме и ионный ток в жидкостях и газах. При изучении явлений, сопро­вождающих прохождение электри­ческого тока по проводникам, мы встречаемся с такими свойствами электрических зарядов, которые присущи им только в состоянии движения.

Одно из важнейших свойств движущихся зарядов проявляется во взаимодействии проводников, по которым проходит электриче­ский ток. Ознакомимся с этим яв­лением на опыте.

Расположим два гибких пря­мых проводника параллельно друг другу, подвесив их, например, к какой-нибудь стойке. При пропу­скании тока по проводникам они будут взаимодействовать между собой — притягиваться или отталкиваться.

П ритягиваются проводники тогда, когда токи в них направ­лены в одну сторону, и отталкиваются при противо­положных направлениях токов.

Как же происходит этот процесс взаимодействия проводни­ков с токами?

П роделаем один опыт. Возьмём магнитную стрелку, уста­новленную на остриё, и расположим вдоль её оси проводник. При пропускании по нему тока стрелка отклоняется от своего первоначального положения.

Т акой опыт, обнаруживший связь, существующую между электрическими и магнитными явлениями, впервые был проде­лан датским учёным Эрстедом в 1820 году.

Все эти опыты приводят нас к заключению, что силы, которые проявляются при взаимодействии токов, при действии магнита на ток или тока на магнит, имеют одну и ту же природу. Их на­зывают магнитными силами. Источником магнитных сил является магнитное поле, существующее в пространстве, окружающем магниты и проводники с токами.

Итак, между движущимися электрическими зарядами, кроме ¹ электрических сил, действуют ещё и магнитные силы.

Изучение разнообразных магнитных явлений показало, что всюду, где есть электрический ток, т. е. движущиеся электрические заряды, существует и магнитное поле.

Электрический ток и магнитное поле неотделимы друг от друга. Так как магнитное поле возникает вокруг проводника, когда в последнем появляется ток, то ток часто рассматривается как источник магнитного поля. В этом смысле надо понимать выра­жения: «магнитное поле, созданное током», «магнитное поле тока» и т. п.