Тема занятия: Магнитный поток. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца..

1. Магнитный поток. Работа магнитного поля.

Магнитным потоком через поверхность называют физическую величину, равную произведению проекции вектора магнитной индукции на нормаль к поверхности на площадь этой поверхности.

где Ф – магнитный поток, Вб (вебер);

В – индукция магнитного поля, Тл;

S – площадь контура, м²;

α – угол между вектороми нормалью к поверхности.

Работа, совершаемая силами Ампера при перемещении проводника с током в магнитном поле, равна произведению силы тока на магнитный поток через поверхность, охватываемую проводником при его движении.

где А – работа, Дж;

В – индукция магнитного поля, Тл;

ΔS – изменение площади, м²;

ΔФ – изменение потока, Вб.

;

где F_A – сила Ампера, Н;

r – длина перемещения, м.

2. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Определение удельного заряда.

На движущийся заряд действует магнитное поле. Сила, с которой поле действует на движущуюся заряженную частицу назвали силой Лоренца.

Сила Лоренца направлена перпендикулярно векторам скорости и магнитной индукции и пропорциональна величине заряда, скорости его движения, магнитной индукции и синусу угла между вектором скорости заряда и вектором магнитной индукции.

где F_Л – сила Лоренца, Н;

q – электрический заряд частицы, Кл;

υ – скорость частицы, м/с;

В – индукция магнитного поля, Тл;

α – угол между векторамии .

Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки: если левую руку расположить так, чтобы составляющая магнитной индукции перпендикулярная скорости заряда входила в ладонь, а 4 пальца направлены по движению положительного заряда(против движения отрицательного) то отогнутый большой палец покажет направление действующей на заряд силы Лоренца.

Сила Лоренца не меняет кинетическую энергию частицы и следовательно модуль ее скорости. Под действием силы Лоренца меняется лишь направление скорости. Заряженная частица в магнитном поле движется по окружности. Радиус окружности движения частицы в магнитном поле:

где r – радиус, м;

m – масса частицы, кг;

υ – скорость частицы, м/с;

В – магнитная индукция, Тл;

q – электрический заряд частицы, Кл.

удельным зарядом называется отношение зарядов частиц к их массам: , .

Магнитные свойства вещества.

По своим магнитным свойствам, то есть по способности поведения во внешнем магнитном поле (способности намагничиваться, величине собственного магнитного поля и т. д.), все вещества в природе подразделяются на три типа: парамагнетики, диамагнетики, ферромагнетики.

Гипотеза Ампера:

Тела обладают магнитными свойствами вследствие того что внутри молекул и атомов циркулируют элементарные и электрические токи.

Электрон создает магнитное поле за счет орбитального движения вокруг атомного ядра, а также вследствие собственного вращения.

1. диамагнетике – ,

Висмут, свинец, цинк, азот и другие.

1. парамагнетики – ,

Алюминий, кислород, натрий.

3. ферромагнетики – ,

Железо, никель. Кобальт и их сплавы.

Свойства ферромагнетиков: обладают остаточным магнетизмом; магнитная проницаемость зависит от индукции внешнего магнитного поля; при возрастании температуры намагничевание ферромагнетиков уменьшается, они теряют свои ферромагнитные свойства. Для каждого ферромагнитного материала есть своя температура перехода, называемая точкой Кюри.

Применение ферромагнетиков в технике:

В роторах генераторов и электродвигателей, в сердечниках трансформаторов и электромагнитных реле, ЭВМ, в телефонах, микрофонах, на магнитных лентах и дисках.

Вопросы для самопроверки:

1. Что называют магнитным потоком, в каких единицах его выражают?

2. Чему равна работа по перемещению проводника с током в магнитном поле?

3. Чему равна магнитная индукция магнитного поля: прямолинейного тока, в центре кругового тока, внутри соленоида?

4. Чему равен магнитный момент, вращающий момент магнитного поля?

5. Какая сила действует со стороны магнитного поля на движущейся заряд? Чему она равна? Сформулируйте правило, позволяющее определить направление этой силы?

6. Как движется электрически заряженная частица в электрическом поле? Магнитном поле?

7. Как найти радиус окружности движения частицы в магнитном поле?

8. Чему равен период обращения частицы в магнитном поле?

9. Укажите направление движения заряда.