Главная страница
Навигация по странице:

  • КГТУ-КХТИ. Кафедра физики. Старостина И.А., Кондратьева О.И., Бурдова Е.В.

  • ОГЛАВЛЕНИЕ МАГНЕТИЗМ МАГНЕТИЗМ 1. ОСНОВЫ МАГНИТОСТАТИКИ. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ

  • 2. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВЕЩЕСТВЕ. @

  • 3. ЯВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ. @

  • 4. УРАВНЕНИЯ МАКСВЕЛЛА. @

  • Учебник по физике магнетизма. Учебник по физике кгтукхти. Кафедра физики. Старостина И. А., Кондратьева О. И., Бурдова Е. В. Для перемещения по тексту электронного учебника можно использовать


    Скачать 1.01 Mb.
    НазваниеУчебник по физике кгтукхти. Кафедра физики. Старостина И. А., Кондратьева О. И., Бурдова Е. В. Для перемещения по тексту электронного учебника можно использовать
    АнкорУчебник по физике магнетизма.doc
    Дата12.12.2017
    Размер1.01 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаУчебник по физике магнетизма.doc
    ТипУчебник
    #10953
    страница1 из 14
      1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14

    МАГНЕТИЗМ



    Электронный учебник по физике

    КГТУ-КХТИ. Кафедра физики. Старостина И.А., Кондратьева О.И., Бурдова Е.В.
    Для перемещения по тексту электронного учебника можно использовать:

    1- нажатие клавиш PgDn, PgUp,,  для перемещения по страницам и строкам;

    2- нажатие левой клавиши «мыши» по выделенному тексту для перехода в требуемый раздел;

    3- нажатие левой клавиши «мыши» по выделенному значку @ для перехода в оглавление.
    ОГЛАВЛЕНИЕ

    МАГНЕТИЗМ

    МАГНЕТИЗМ

    1. ОСНОВЫ МАГНИТОСТАТИКИ. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ

    1.1. Магнитное поле и его характеристики.@

    1.2. Закон Ампера.@

    1.3. Закон Био – Савара – Лапласа и его применение к расчету магнитного поля. @

    1.4. Взаимодействие двух параллельных проводников с током. @

    1.5. Действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу. @

    1.6. Закон полного тока для магнитного поля в вакууме(теорема о циркуляции вектора В). @

    1.7. Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для магнитного поля. @

    1. 8. Рамка с током в однородном магнитном поле. @

    2. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВЕЩЕСТВЕ. @

    2.1. Магнитные моменты атомов. @

    2.2. Атом в магнитном поле. @

    2.3. Намагниченность вещества. @

    2.4. Виды магнетиков. @

    2.5. Диамагнетизм. Диамагнетики. @

    2.6. Парамагнетизм. Парамагнетики. @

    2.7. Ферромагнетизм. Ферромагнетики. @

    2.8. Доменная структура ферромагнетиков. @

    2.9. Антиферромагнетики и ферриты. @

    3. ЯВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ. @

    3.1. Основной закон электромагнитной индукции. @

    3.2. Явление самоиндукции. @

    3.3. Явление взаимной индукции. @

    3.4. Энергия магнитного поля. @

    4. УРАВНЕНИЯ МАКСВЕЛЛА. @

    4.1. Теория Максвелла для электромагнитного поля. @

    4.2. Первое уравнение Максвелла. @

    4.3. Ток смещения. @

    4.4. Второе уравнение Максвелла. @

    4.5. Система уравнений Максвелла в интегральной форме. @

    4.6. Электромагнитное поле. Электромагнитные волны. @


    МАГНЕТИЗМ



    Магнетизм - раздел физики, изучающий взаимодействие между электричес­ки­ми токами, между токами и магнитами (телами с магнитным моментом) и между магнитами.

    Долгое время магнетизм считался совершенно независимой от электричества наукой. Однако ряд важнейших открытий 19-20 веков А.Ампера, М.Фарадея и др. доказали связь электрических и магнитных явлений, что позволило считать учение о магнетизме составной частью учения об электричестве.

    1. ОСНОВЫ МАГНИТОСТАТИКИ. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ




    1.1. Магнитное поле и его характеристики.@


    Впервые магнитные явления были последовательно рассмотрены английским врачом и физиком Уильямом Гильбертом в его работе - «О магните, магнитных телах и о большом магните – Земле». Тогда казалось, что электричество и магнетизм не имеют ничего общего. Лишь в начале XIX века датский ученый Г.Х.Эрстед выдвинул идею о том, что магнетизм может оказаться одной из скрытых форм электричества, что и подтвердил в 1820 г. на опыте. Этот опыт повлек за собой лавину новых открытий, имевших огромное значение.

    Многочисленные опыты начала XIX века показали, что каждый проводник с током и постоянный магнит способны оказывать силовое воздействие через пространство на другие проводники с током или магниты. Это происходит из-за того, что вокруг проводников с током и магнитов возникает поле, которое было названо магнитным.

    Для исследования магнитного поля применяют небольшую магнитную стрелку, подвешенную на нити или уравновешенную на острие (Рис.1.1). В каждой точке магнитного поля стрелка, расположенная произвольно, будет п
    Рис.1.1. Направление магнитного поля
    оворачиваться в определенном направлении. Это происходит из-за того, что в каждой точке магнитного поля на стрелку действует вращающий момент, который стремится расположить ее ось вдоль магнитного поля. Осью стрелки называется отрезок, соединяющий ее концы.

    Рассмотрим ряд опытов, которые позволили установить основные свойства магнитного поля:

    1. Если заряженный шарик из диэлектрика подвесить на нити вблизи магнитной стрелки, стрелка и шарик остаются неподвижными. Следовательно, постоянные магниты не действуют на неподвижные заряды и неподвижные заряды не создают магнитного поля.

    2. Если магнитную стрелку поместить под прямолинейным проводником с током, то она будет поворачиваться, стремясь расположиться перпендикулярно проводнику (опыт Эрстеда). Смена направления т
      Рис.1.2 Силовые линии

      магнитного поля прямолинейного тока и правило правой руки.

      ока на противоположное вызовет переориентацию стрелки на 180˚С.

    3. Пучок движущихся электронов оказывает действие на магнитную стрелку аналогичное проводнику с током (опыт Иоффе).

    4. Конвекционные токи, образуемые движущимися заряженными телами, по своему действию на магнитную стрелку подобны токам проводимости (опыт Эйхенвальда).

    На основании данных опытов был сделан вывод о том, что магнитное поле создается только движущимися зарядами или движущимися заряженными телами, а также постоянными магнитами. Этим магнитное поле отличается от электрического поля, которое создается как движущимися, так и неподвижными зарядами и действует как на одни, так и на другие.

    Основной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции . За направление магнитной индукции в данной точке поля принимают направление, по которому в данной точке располагается ось магнитной стрелки от S к N (рис.1.1). Графически магнитные поля изображаются силовыми линиями магнитной индукции, то есть кривыми, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора В.

    Эти силовые линии можно увидеть с помощью железных опилок: например, если рассыпать опилки вокруг длинного прямолинейного проводника и пропустить через него ток, то опилки поведут себя подобно маленьким магнитикам, располагаясь вдоль силовых линий магнитного поля (рис. 1.2).

    Как определить направление вектора около проводника с током? Это можно сделать с помощью правила правой руки, которое иллюстрируется рис. 1.2. Большой палец правой руки ориентируют в направлении тока, тогда остальные пальцы в согнутом положении указывают направление силовых линий магнитного поля. В случае, изображенном на рис.1.2, линии представляют собой концентрические окружности. Линии вектора магнитной индукции всегда замкнуты и охватывают проводник с током. Этим они отличаются от линий напряженности электрического поля, которые начинаются на положительных и кончаются на отрицательных зарядах, т.е разомкнуты. Линии магнитной индукции постоянного магнита выходят из одного полюса, называемого северным (N) и входят в другой - южный (S) (рис. 1.3а). Вначале кажется, что здесь наблюдается полная аналогия с линиями напряженности электрического поля Е, причем полюса магнитов играют роль магнитных зарядов. Однако если разрезать магнит, картина сохраняется, получаются более мелкие магниты со своими северными и южными полюсами, т.е. полюса разделить невозможно, потому что свободных магнитных зарядов, в отличие от электрических зарядов, в природе не существует. Было установлено, что внутри магнитов имеется магнитное поле и линии магнитной индукции этого поля являются продолжением линий магнитной индукции вне магнита, т.е. замыкают их. Подобно постоянному магниту магнитное поле соленоида – катушки из тонкой изолированной проволоки с длиной намного больше диаметра, по которой течет ток (рис.1.3б). Конец соленоида, из которого ток в витке виден идущим против часовой стрелки, совпадает с северным полюсом магнита, другой – с южным. Магнитная индукция в системе СИ измеряется в Н/(А∙м), этой величине присвоено специальное наименование – тесла [Tл].

    Согласно предположению французского физика А.Ампера, намагниченное железо (в частности, стрелки компаса) содержит непрерывно движущиеся заряды, т.е. электрические токи в атомном масштабе. Такие микроскопические токи, обусловленные движением электронов в атомах и молекулах, существуют в любом теле. Эти микротоки создают свое магнитное поле и могут сами поворачиваться во внешних полях, создаваемых проводниками с током. Например, если вблизи какого-либо тела поместить проводник с током, то под действием его магнитного поля микротоки во всех атомах определенным образом ориентируются, создавая в теле дополнительное магнитное поле. О природе и характере этих микротоков Ампер в то время ничего не мог сказать, так как учение о строении вещества находилось еще в самой начальной стадии. Гипотеза Ампера была блестяще подтверждена лишь спустя 100 лет, после открытия электрона и выяснения строения атомов и молекул.

    Магнитные поля, существующие в природе, разнообразны по масштабам и по вызываемым эффектам. Магнитное поле Земли, образующее земную магнитосферу, простирается на расстоянии 70 – 80 тысяч км в направлении к Солнцу и на многие миллионы километров в обратном направлении. В околоземном пространстве магнитное поле образует магнитную ловушку для заряженных частиц высоких энергий. Происхождение магнитного поля Земли связывают с движениями проводящего жидкого вещества в земном ядре. Из других планет Солнечной системы лишь Юпитер и Сатурн обладают заметными магнитными полями. Магнитное поле Солнца играет важнейшую роль во всех происходящих на Солнце процессах – вспышках, появлении пятен и протуберанцев, рождении солнечных космических лучей.

    Магнитное поле широко применяется в различных отраслях промышленности, в частности при очистке муки на хлебозаводах от металлических примесей. Специальные просеиватели муки снабжены магнитами, которые притягивают к себе мелкие кусочки железа и его соединений, которые могут содержаться в муке.

      1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14
    написать администратору сайта