- •Лекция 1 Магнитное поле Введение
- •Постоянные магниты
- •Магнитное действие тока
- •Индукция магнитного поля
- •Картины силовых линий
- •Домашнее задание
- •Леция 2 Действие магнитного поля на проводник с током
- •Частные случаи:
- •Действие магнитного поля на движущийся заряд
- •Вывод формулы для модуля силы Лоренца
- •Работа силы Лоренца
- •Движение заряженной частицы в магнитном поле
- •Период обращения частицы в магнитном поле
- •Частица влетает в магнитное поле под углом к силовым линиям
- •Частица влетает в магнитное поле параллельно силовым линиям
- •Домашнее задание
- •Лекция 3 Магнитные свойства вещества
- •Домашнее задание:
- •Электромагнетизм Магнитный поток
- •Явление электромагнитной индукции
- •3. Контур выдвигается из поля
- •Домашнее задание
- •Лекция 4 Направление индукционного тока.
- •Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея)
- •Эдс индукции движущегося проводника
- •Самоиндукция. Индуктивность
- •Закон Фарадея для самоиндукции
- •Энергия магнитного поля
- •Переменный ток Лекция 5 Введение. Немного математики
- •Производные
- •Вращение рамки в однородном магнитном поле
- •Произвольная начальная фаза – рамка расположена под произвольным углом к силовым линиям.
- •Что такое фаза гармонических колебаний?
- •Элементы цепи переменного тока
- •Резистор в цепи постоянного тока
- •Резистор в цепи переменного тока
- •Мощность на резисторе в цепи переменного тока
- •Лекция 6 Конденсатор в цепи переменного тока
- •Емкостное сопротивление
- •Катушка индуктивности в цепи переменного тока
- •Мощность в цепи переменного тока
- •Лекция 7 Полная цепь переменного тока
- •Свободные и вынужденные колебания
- •Резонанс в электрической цепи
- •Трансформаторы
- •Принцип работы
- •Холостой ход (разомкнутая вторичная обмотка)
- •Нагруженный трансформатор (замкнутая вторичная обмотка)
- •Вопрос 1 Можно ли включать трансформатор в цепь постоянного тока? Почему?
- •Вопрос 2. Сколько может быть у трансформатора первичных обмоток? вторичных?
- •Метод векторных диаграмм. Закон Ома для цепи переменного тока
- •Передача электроэнергии
- •Свободные электромагнитные колебания
- •Превращения энергии в колебательном контуре
- •Лекция 8 электромагнитные волны Идеи теории Максвелла
- •Свойства электромагнитных волн
- •Излучение и прием электромагнитных волн.
- •Принципы радиосвязи
- •Шкала электромагнитных волн
- •Волновая оптика
- •Дифракция света. Дифракционная решетка.
- •Особенность обозначений:
- •Падение смешанного излучения на дифракционную решетку
- •Лекция 9 Геометрическая оптика. Законы геометрической оптики Законы отражения и преломления света. Показатель преломления.
- •Законы преломления света:
- •Полное внутреннее отражение
- •Ход лучей в призме
- •Построение изображения в плоском зеркале
- •Обозначения на схемах:
- •Ход лучей в линзах
- •Построение изображений в линзах
- •Формула линзы
- •Лекция 10 Элементы специальной теории относительности Введение
- •Постулаты сто
- •Относительность промежутков времени:
- •Относительность расстояний
- •Относительность одновременности
- •Принцип соответствия
- •Элементы релятивистской динамики
- •Квантовая физика Квантовая гипотеза Планка:
- •Свойства фотонов:
- •Фотоэффект
- •Законы Столетова для фотоэффекта
- •Спектр атома водорода
- •Излучение Солнца
- •Строение атома
- •Опыты Резерфорда
- •Неустойчивость атома Резерфорда
- •Постулаты Бора
- •Объяснение закономерностей линейчатых спектров
- •Объяснение спектра атома водорода
- •Лекция 12 Физика атомного ядра Элементарные частицы
- •Специальные единицы в ядерной физике
- •Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц (домашнее задание: темы для докладов))
- •Протонно-нейтронная модель атомного ядра
- •Изотопы
- •Ядерные силы
- •Дефект масс атомного ядра
- •Энергия связи атомного ядра
- •Устойчивые и неустойчивые ядра
- •Удельная энергия связи
- •Радиоактивность
- •Закон радиоактивного распада
- •Деление атомных ядер
- •Сравнение энергетического выхода реакций горения органического топлива и реакций ядерного деления
- •Ядерные реакции
- •Реакции ядерного синтеза
- •Цепная реакция. Критическая масса
- •Ядерные реакторы
Домашнее задание
1. Сила Ампера - Рымкевич № 839(829) Уточнить условие задачи – нужно найти направление одного из векторов – I, B или Fa
2. Сила Лоренца – Рымкевич №847 (837)
2. Повторить тему: вещество в электрическом поле. Диэлектрическая проницаемость вещества (10 класс)
Лекция 3 Магнитные свойства вещества
Экспериментальные исследования показали, что все вещества в большей или меньшей степени обладают магнитными свойствами. Если два витка с токами поместить в какую-либо среду, то сила магнитного взаимодействия между токами изменяется. Этот опыт показывает, что индукция магнитного поля, создаваемого электрическими токами в веществе, отличается от индукции магнитного поля, создаваемого теми же токами в вакууме.
Согласно гипотезе Ампера, в любом теле существуют микроскопические токи, обусловленные движением атомов и молекул. Эти микроскопические токи создают собственное магнитное поле Вс, поэтому магнитная индукция В в среде отличается от индукции В0 внешнего магнитного поля в той же точке пространства в вакууме. Магнитная индукция в среде складывается из индукции внешнего магнитного поля и собственной индукции вещества:
В =В0 + Вс
Магнитной проницаемостью среды называется физическая величина, показывающая, во сколько раз индукция магнитного поля в веществе отличается по модулю от индукции магнитного поля в вакууме:
μ = В/В0
Вещества крайне разнообразны по своим магнитным свойствам. У большинства веществ эти свойства выражены слабо. Слабо-магнитные вещества делятся на две большие группы – парамагнетики и диамагнетики
Диамагнетиками называются вещества, которые слабо намагничиваются в направлении, противоположном индукции намагничивающего поля. Диамагнетики ненамного ослабляют внешнее поле; для этих веществ магнитная проницаемость немного меньше единицы:
μ<1,
при этом отличие не превышает десятитысячные доли. Самый сильный диамагнетик – висмут - обладает магнитной проницаемостью, равной 0,999824
Диамагнитными свойствами обладают, например, золото, серебро, свинец, кварц, большинство газов, цинк, вода, орг. соединения.
Парамагнетиками называются вещества, которые слабо намагничиваются в направлении индукции намагничивающего поля. Парамагнетики ненамного усиливают внешнее поле; для этих веществ магнитная проницаемость немного больше единицы:
μ>1,
при этом отличие невелико. Наиболее выраженные парамагнитные свойства проявляют платина (μ = 1,00036) и жидкий кислород (μ = 1,00034).
Для вакуума µ= 1 по определению. При решении большинства задач магнитную проницаемость воздуха принимаем также равной 1.
Образцы из пара- и диамагнетика, помещенные в неоднородное магнитное поле между полюсами электромагнита, ведут себя по-разному: – парамагнетики втягиваются в область магнитного поля, диамагнетики – выталкиваются.
Важно отметить, что диамагнитными свойствами обладают атомы любых веществ. Однако во многих случаях диамагнетизм атомов маскируется более сильным парамагнитным эффектом.
Ферромагнетиками называются вещества, которые значительно усиливают внешнее магнитное поле.
μ>>1
К группе ферромагнетиков относятся четыре химических элемента: железо, никель, кобальт, гадолиний. Из них наибольшей магнитной проницаемостью обладает железо. Поэтому вся эта группа получила название ферромагнетиков.
Ферромагнетиками могут быть различные сплавы, содержащие ферромагнитные элементы, например, электротехнические стали.
Широкое применение в технике получили керамические ферромагнитные материалы – ферриты.
Магнитная проницаемость ферромагнетиков по порядку величины лежит в пределах 102–105. Например, у стали μ ≈ 8000, у сплава железа с никелем магнитная проницаемость достигает значений 250000.
Объяснение магнитных свойств ферромагнетиков:
В ферромагнитном веществе существуют макроскопические области, в которых магнитные моменты всех атомов направлены в одну сторону, то есть упорядочены.
Ферромагнитным доменом называется самопроизвольно намагниченная область внутри ферромагнетика
В разных доменах индукция магнитных полей имеют различные направления, и в большом кристалле поля взаимно компенсируют друг друга. При внесении ферромагнитного образца во внешнее поле происходит смещение границ отдельных доменов так, что объем доменов, ориентированных по внешнему полю увеличивается.
рисунки
При выключении внешнего поля ферромагнетик остается намагниченным. Благодаря этому существуют постоянные магниты.
При повышении температуры увеличивается амплитуда тепловых колебаний атомов вещества. В ферромагнетиках это препятствует процессам упорядочения доменов.
Для каждого ферромагнитного вещества существует температура, выше которой оно не проявляет ферромагнитных свойств. Эта температура называется точкой Кюри.
Некоторые применения ферромагнетиков в технике:
сердечники трансформаторов, электродвигателей, генераторов; постоянные магниты (компасы, электроизмерительные приборы, телефоны, звукозаписывающие устройства); магнитная запись информации.
Проявление ферромагнитных свойств материалов:
Ферромагнетики «втягивают» в себя силовые линии магнитного поля. На этом основано действие «магнитной защиты» (рисунок от руки)
Ферромагнитный сердечник во много раз усиливает магнитное поле внутри соленоида (электромагнит)
Тепловое движение препятствует упорядочению доменов. Точка Кюри – температура, выше которой в данном ферромагнетике упорядочение доменов невозможно ==> ферромагнетик можно размагнитить, если нагреть его выше температуры точки Кюри.