ПРОЕКТНАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ КТ-426 МАГНИ ТНОЕ

Зарегистрируйтесь, чтобы просмотреть полный документ!

ПРОЕКТНАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ. КТ-426

МАГНИ ТНОЕ ПОЛЕ Электромагнитные явления Магни тное по ле — силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитны м моментом, независимо от состояния их движения, магнитная составляющая электро магнитного поля

В основе всех физических явлений лежит взаимодействие между телами или частицами, участвующими в этих явлениях. Согласно представления современной физики всякое взаимодействие передается через некоторое поле.

ЭЛЕКТРИ ЧЕСКИЙ ЗАРЯ Д — ЭТО ФИЗИЧЕСКАЯ СКАЛЯРНАЯ ВЕЛИЧИНА, ОПРЕДЕЛЯЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ТЕЛ БЫТЬ ИСТОЧНИКОМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ И ПРИНИМАТЬ УЧАСТИЕ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ. ВПЕРВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД БЫЛ ВВЕДЁН ВЗАКОНЕ КУЛОНА В 1785 ГОДУ.

Электрические заряды взаимодействуют через электрическое поле, которое они создают, магниты и электрические токи через магнитное поле. Механическое взаимодействие осуществляется через электромагнитные поля, создаваемые электронами вещества.

ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ ТЕЛ. Эти явления были обнаружены еще в глубокой древности. Древнегреческие ученые заметили, что янтарь (окаменевшая смола хвойных деревьев, которые росли на Земле много сотен тысяч лет назад) при натирании его шерстью начинает притягивать к себе различные тела. Погречески янтарь - электрон, отсюда произошло название “электричество”. Про тело, которое после натирания притягивает к себе другие тела, говорят, что оно наэлектризовано или что ему сообщен электрический заряд. Электризоваться могут тела, сделанные из разных веществ. Легко наэлектризовать натиранием о шерсть палочки из резины, серы, эбонита, пластмассы, капрона.

Электризация тел происходит при соприкосновении и последующем разделении тел. Трут тела друг о друга лишь для того, чтобы увеличить площадь их соприкосновения. В электризации всегда участвуют два тела: стеклянная палочка соприкасалась с листом бумаги, кусочек янтаря - с мехом или шерстью, палочка из плексигласа - с шелком. При этом электризуются оба тела. Например, при соприкосновении стеклянной палочки и куска резины электризуются и стекло, и резина. Резина, как и стекло начинает притягивать к себе легкие тела. Электрический заряд можно передать от одного тела к другому. Для этого нужно коснуться наэлектризованным телом другого тела, и тогда часть электрического заряда перейдет на него. Чтобы убедиться, что и второе тело наэлектризовано, нужно поднести к нему мелкие листочки бумаги и посмотреть, будут ли они притягиваться.

ЗАКО Н КУЛО НА Зако н Куло на — это закон описывающий силы взаимодействия между точечными электрическими зарядам Был открыт Шарлем Кулоном в 1785 г. Проведя большое количество опытов с металлическими шариками, Шарль Кулон дал такую формулировку закон Модуль силы взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо пропорционален произведению модулей этих зарядов и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними

Электрическое поле представляет собой особый вид материи, отличающийся от вещества и существующий вокруг любых заряженных тел. Ни увидеть его, ни потрогать невозможно. О существовании электрического поля можно судить лишь по его действиям.

Простые опыты позволяют установить основные свойства электрического поля: 1. Электрическое поле заряженного тела действует с некоторой силой на всякое другое заряженное тело, оказавшееся в этом поле. 2. Вблизи заряженных тел создаваемое ими поле сильнее, а вдали слабее.

НАПРЯЖЁННОСТЬ ЭЛЕКТРИ ЧЕСКОГО ПО ЛЯ Напряжённость электри ческого по ля — векторная физическая величина, характеризующаяэлектричес кое поле в данной точке и численно равная отношению силы действующ ей на неподвижный пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда : .

Электрическое напряжение между точками и электрической цепи или электрического поля — физическая величина, значение которой равно отношению работы электрического поля, совершаемой при переносе пробного электрического заряда из одной точки в другую точку, к величине пробного заряда.

Электрическое сопротивление — физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему R — сопротивление; U — разность электрических потенциалов на концах проводника; I — сила тока, протекающего между концами проводника под действием разности потенциалов

Магни тное поле — силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения, магнитная составляющая электромагнитного поля. Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц и/или магнитными моментами электронов в атомах (и магнитными моментами других частиц, хотя в заметно меньшей степени) (постоянные магниты).

ПРОВОДНИК Проводник - это тело, внутри которого содержится достаточное количество свободных электрических зарядов, способных перемещаться под действием электрического поля. В проводниках возможно возникновение электрического тока под действием приложенного электрического поля. Все металлы, растворы солей и кислот, влажная почва, тела людей и животных - хорошие проводники электрических зарядов.

ДИЭЛЕКТРИК ИЛИ ИЗОЛЯТОР. Диэлектрик или изолятор тело не содержащее внутри свободные электрические заряды. В изоляторах электрический ток невозможен. К диэлектрикам можно отнести стекло, пластик, резину, картон, воздух. тела изготовленные из диэлектриков называют изоляторами. Абсолютно непроводящая жидкость – дистиллированная, т. е. очищенная, вода. (любая другая вода (водопроводная или морская) содержит какое то количество примесей и является проводником)

РЕЗИСТОР. Проводник, обладающий сопротивлением R, мы называем резистором и изображаем сле дующим образом R Напряжение на резисторе — это разность потенциалов стационарного электрического по ля между концами резистора

ПОЛУПРОВОДНИКИ Полупроводники, вещества, характеризующиеся увеличением электрической проводимости с ростом температуры. Хотя часто полупроводники определяют как вещества с удельной электрической проводимостью а, промежуточной между ее значениями для металлов (σ=106 104 Ом 1 см 1) и для хороших диэлектриков (σ= 12 — 10 10 Ом 1 см 1), сама величина электрической проводимости не играет определяющей роли в полупроводниковых свойствах вещества. На электрическую проводимость П оказывает влияние кроме температуры сильное электрическое поле, давление, воздействие оптического и ионизирующего излучения, наличие примесей и другие факторы, способные изменять структуру вещества и состояние электронов.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ При последовательном соединении проводников сила тока в любых частях цепи одна и та же: Полное напряжение в цепи при последовательном соединении, или напряжение на полюсах источника тока, равно сумме напряжений на отдельных участках цепи: U=U 1+U 2

РЕЗИСТОРЫ

ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединённых проводниках: I=I 1+I 2 Напряжение на участках цепи АВ и на концах всех параллельно соединённых проводников одно и то же: U=U 1+U 2

РЕЗИСТОР При параллельном соединении резисторов складываются величины, обратно пропорциональные сопротивлению (то есть общая проводимость склад ывается из проводимостей каждого резистора )

СМЕШАННОЕ СОЕДИНЕНИЕ Смешанное соединение проводников, как следует из названия, может являться совокупностью любых комбинаций последовательного и параллельного соединений, причём в состав этих соединений могут входить как отдельные резисторы, так и более сложные составные участки. Расчёт смешанного соединения опирается на уже известные свойства последовательного и параллельного соединений. Ничего нового тут уже нет: нужно только аккуратно расчленить данную схему на более простые участки, соединённые последовательно или параллельно.

Электрический ток — упорядоченное по направлению движение электрических зарядов. За направление тока принимается направление движения положительных зарядов. Для возникновения и поддержания тока в какой либо среде необходимо выполнение двух условий: наличие в среде свободных электрических зарядов создание в среде электрического поля.

ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК. на рисунке изображена примитивная установка для выработки переменного тока Как мы уже знаем, электрический ток бывает постоянным и переменным. Но широко применяется только переменный ток. Это обусловлено тем, что напряжение и силу переменного тока можно преобразовывать практически без потерь энергии. Переменный ток получают при помощи генераторов переменного тока с использованием явлений электромагнитной индукции. Генератор переменного тока начала 20 -го века сделанный в Будапеште, Венгрия, в зале производства электроэнергии гидроэл ектростанци

Напряжение и силу переменного тока можно преобразовывать практически без потерь энергии. Переменный ток получают при помощи генераторов переменного тока с использованием явлений электромагнитной индукции. Периодом переменного тока называется отрезок времени, в течение которого ток выполняет одно полное колебание (эту единицу обозначают буквой Т). Число полных колебаний за 1 с называется частотой тока и обозначается буквой f. Частота измеряется в герцах (Гц). В промышленности и быту большинства стран используют переменный ток с частотой 50 Гц.

Силой тока называется физическая велиина , равная отношению количества заряда , прошедшего за некоторое время через поперечное сечение проводника, к величине этого промежутка времени.

По закону Ома сила тока для участка цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению к участку цепи и обратно пропорциональна сопротивлению проводника этого участка цепи По закону Ома сила тока в полной цепи равна электродвижущей силе источника, деленной на сумму сопротивлений однородного и неоднородного участков цепи.

Электрический ток, протекая по проводникам, нагревает их. При этом затрачивается определенное количество электрической энергии. Поскольку назначением проводов является лишь создание замкнутой электрической цепи, то при передаче электроэнергии тепловое действие тока является бесполезной потерей энергии. Но, с другой стороны, тепловыми действиями тока широко пользуются в электротехнике для получения тепла как в промышленности (электрические печи, электросварочные аппараты) так и в быту (нагревательные приборы).

Закон Джоуля-Ленца Оба ученых исследовали явление нагревания проводников электрическим током, они установили опытным путём следующую закономерность: количество теплоты, которое выделяется в проводнике с током, прямо пропорционально сопротивлению проводника, квадрату силы тока и времени прохождения тока.

ПОЛУЧЕНИЕ И ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ. При разработке угольных сланцевых россыпных, рудных и нерудных месторождений основным видом энергии является электрическая энергия, которую предприятия получают от энергосистем страны, а в отдаленных районах – от местных электростанций. Электроснабжением называют обеспечение потребителей электрической энергией.

1. 2. К внешнему электроснабжению относят воздушные и кабельные линии электропередачи (ЛЭП) от выводов районных подстанций или ответвлений от энергосистем до вводов на шины главных понизительных подстанций (ГПП) предприятий. К внутреннему электроснабжению относят поверхностные и подземные подстанции (стационарные и передвижные), распределительные пункты высшего и низшего напряжений, воздушные и кабельные ЛЭП и электроприемники горных предприятий.

• ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ. Отличительной чертой электродвигателей является свойство обратимости: любой электрический генератор способен выполнять задачи двигателя и наоборот Электродвигатели получили широкое распространение благодаря целому ряду своих достоинств, таких как: высокие энергетические показатели, удобство подачи и отдачи энергии, возможность выполнения электродвигателей самых разных мощностей, скоростей вращения и, в довершение всему, удобство обслуживания и легкость в обращении.

ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР. Электрогенератор представляет собой конструкцию, в которой механическая энергия от двигателя внутреннего сгорания преобразуется с помощью генератора тока в электрическую энергию. В настоящее время наибольшее распространение получили бензиновые электрогенераторы и дизельные электрогенераторы, в силу их универсальности в решении различных задач обеспечения бесперебойного электропитания.

ВЕКТОР МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ Вектор магнитной индукции (В) – аналог напряженности электрического поля. Основной силовой характеристикой маг нитного поля является вектор магнитной индукции. Направление этого вектора для поля прямого проводника с током и соленоида можно определить по пра вилу буравчика: если направление поступательного движения буравчика (винта с правой нарезкой) совпадает с направлением тока, то направление вращения ручки буравчика покажет направление линий магнитной индукции. Вектор магнитной индукции направлен по касательной к линиям.

СИЛА ЛОРЕНЦА Это сила, с которой, в рамках классической физики, электромагнитное поле действует на точечную заряженную частицу. Иногда силой Лоренца называют силу, действующую на движущийся со скоростью V заряд Q лишь со стороны магнитного поля, нередко же полную силу — со стороны электромагнитного поля вообще, иначе говоря, со стороны электрического E и магнитного B полей. Выражается в СИ как:

Макроскопическим проявлением силы Лоренца является сила Ампера. ЗАКОН АМПЕРА Сила Ампера это та сила, с которой магнитное поле действует на проводник, с током помещённый в это поле. Величину этой силы можно определить с помощью закона Ампера. В этом законе определяется бесконечно малая сила для бесконечно малого участка проводника. Что дает возможность применять этот закон для проводников различной формы. Формула — Закон Ампера B- индукция магнитного поля, в котором находится проводник с током I- сила тока в проводнике dl- бесконечно малый элемент длинны проводника с током альфа угол между индукцией внешнего магнитного поля и направлением тока в проводнике

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ. Ø Ø Ø 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.

Электромагнитная волна v Представьте себе, что электрический заряд не просто сместился из одной точки в другую, а приведен в быстрые колебания вдоль некоторой прямой, так что он движется подобно грузу, подвешенному на пружине, но только много быстрее. Тогда электрическое поле в непосредственной близости от заряда начнет периодически изменяться. Период этих изменений, очевидно, равен периоду колебаний заряда. Переменное электрическое поле будет порождать периодически меняющееся магнитное поле, а последнее, в свою очередь, вызовет появление переменного электрического поля уже на большем расстоянии от заряда и т. д. В окружающем заряд пространстве, захватывая все большие и большие области, возникает система периодически изменяющихся электрических и магнитных полей.

РАДИОСВЯЗЬ И ТЕЛЕВИДЕНЬЕ. Радиосвязь и телевиденье. Телеви дение (гречτήλε — далеко и лат. video — вижу; от новолатинского televisio — дальновидение) — комплекс устройств для передачи движущегося изображения и звука на расстояние. В обиходе используется также для обозначения организаций, занимающихся производством и распространением телевизионных программ. Ра дио (лат. radio — излучаю, испускаю лучи ← radius — луч) разновидность беспроводной связи, при которой в качестве носителя сигнала используются радиов олны, свободно распространяемые в пространстве.

СВЕТ КАК ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ВОЛНА. Из теории электромагнитного поля, разработанной Дж. Максвеллом, следовало: электромагнитные волны распространяются со скоростью света — 300 000 км/с, что эти волны поперечны, так же как и световые волны. Максвелл предположил, что свет — это электромагнитная волна. В дальнейшем это предсказание нашло экспериментальное подтверждение. Как и электромагнитные волны, распространение света подчиняется тем же законам: Закон прямолинейного распространения света. В прозрачной однородной среде свет распространяется по прямым линиям. Этот закон позволяет объяснить, как возникают солнечные и лунные затмения. При падении света на границу раздела двух сред часть света отражается в первую среду, а часть проходит во вторую среду, если она прозрачна, изменяя при этом направление своего распространения, т. е. преломляется

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА Предположим, что две монохроматические световые волны, накладываюсь друг на друга, возбуждают в определенной точке пространства колебания одинакового направления: х1 = А 1 cos( t + ) 1 и x 2 = A 2 cos( t + ). Под хпонимают 2 напряженность электрического Е или магнитного Н полей волны; векторы Е и Н колеблются во взаимно перпендикулярных плоскостях (см. § 162). Напряженности электрического и магнитного полей подчиняются принципу суперпозиции (см. § 80 и 110). Амплитуда результирующего колебания в данной точке A 2 = A 2 l + A 22 + 2 A 1 A 2 cos( - ) (см. 144. 2)). Так как 2 1 волны когерентны, то cos( - ) имеет 2 1 постоянное во времени (но свое для каждой точки пространства) значение, поэтому интенсивность результирующей волны (1~А 2) (172. 1)

В точках пространства, где cos( - ) > 0, интенсивность I > I 1 + I 2 , 2 1 где cos( - ) < О, интенсивность I < I 1 +I 2. Следовательно, при 2 1 наложении двух (или нескольких) когерентных световых волн происходит пространственное перераспределение светового потока, в результате чего в одних местах возникают максимумы, а в других - минимумы интенсивности. Это явление называется интерференцией света. Для некогерентных волн разность ( - ) непрерывно изменяется, 2 1 поэтому среднее во времени значение cos( - ) равно нулю, и 2 1 интенсивность результирующей волны всюду одинакова и при I 1 = I 2 равна 2 I 1 (для когерентных волн при данном условии в максимумах I = 4 I 1 в минимумах I = 0). Как можно создать условия, необходимые для возникновения интерференции световых волн? Для получения когерентных световых волн применяют метод разделения волны, излучаемой одним источником, на две части, которые после прохождения разных оптических путей накладываются друг на друга, и наблюдается интерференционная картина.

ПРИМЕНЕНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ СВЕТА. ЯВЛЕНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ ОБУСЛОВЛЕНО ВОЛНОВОЙ ПРИРОДОЙ СВЕТА; ЕГО КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЗАВИСЯТ ОТ ДЛИНЫ ВОЛНЫДО- ПОЭТОМУ ЭТО ЯВЛЕНИЕ ПРИМЕНЯЕТСЯ ДЛЯ ПОДТВЕРЖДЕНИЯ ВОЛНОВОЙ ПРИРОДЫ СВЕТА И ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИН ВОЛН (ИНТЕРФЕРЕНЦИОННАЯ СПЕКТРОСКОПИИ).

Явление интерференции применяется также для улучшения качества оптических приборов (просветление оптики) и получения высокоотражающих покрытий. Прохождение света через каждую преломляющую поверхность линзы, например через границу стекло воздух, сопровождается отражением падающего потока 4% (при показа теле преломления стекла 1, 5). Так как современные объективы содержат большое количество линз, то число отражений в них велико, а поэтому велики и потери светового потока. Таким образом, интенсивность прошедшего света ослабляется и светосила оптического прибора уменьшается. Кроме того, отражения от поверхностей линз приводят к возникновению бликов, что часто (например, в военной технике) демаскирует положение прибора.

Для устранения указанных недостатков осуществляют так называемое просветлен ие оптики. Для этого на свободные поверхности линз наносят тонкие пленки с показателем преломления, меньшим, чем у материала линзы. При отражении света от границ раздела воздух пленка и пленка стекло возникает интерференция когерентных лучей 1 и 2'

Скачать презентацию ПРОЕКТНАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ КТ-426 МАГНИ ТНОЕ

физика.презентация.pptx

Количество слайдов: 47