Помогите пожалуста ответить на вопросы по физике
1. Всегда ли электрический ток создает магнитное поле? Почему?
2. Чем отличается по своим свойствам электростатическое и магнитное поля?
3. Что общего и в чём различие в свойствах силовых линий электростатического и магнитного полей?
Лучший ответ
Da, всегда, потому — что электрические токи (направленное движение заряда) создают магнитное поле, а нескомпенсированные заряды — электростатическое поле .
1. Магнитное поле порождается электрическим током (движущимися зарядами) .
2. Магнитное поле обнаруживается по действию на электрический ток (движущиеся заряды) .
Любой электрический ток создает магнитное поле, причем это магнитное поле может создаваться как постоянным (тогда будет постоянное магнитное поле) и переменным электрическим током, так и переменным электрическим полем (переменное магнитное поле).
Остальные ответы
1.Да
2. Электростатическое хар-ся напряженностью, а магнитное — индукцией
3.они характеризуют направление поля, мангитныые направлены от северного полюса к южному, а эл. от — к +
МаринчаМастер (1194) 16 лет назад
если что это можно проверить в лююбом справочнике по физике
Лёлька Знаток (293) а почему на первое да?
МаринчаМастер (1194) 16 лет назад
нет отдельного электрического и магнитного поля есть единое электромагнитное поле. ток создает магнтиное поле — см. опыт Эрстеда, а магнитное поле создает электрически ток см. Опыт Фарадея
1)всегда т. к. движение заряженных частиц всегда сопровождается образование магнитного поля
2)силовыми линиями и характеристиками
3)появление силовых линий магнитного поля обуславливается движением заряженных частиц, а электростатического взаимодействием этих частиц
Магнитное поле
Магнитное поле играет очень большую роль в электротехнике и электронике. Без магнитного поля не функционировали бы герконы, электромагнитные реле, соленоиды, катушки индуктивности, дроссели, трансформаторы, двигатели, динамики, генераторы электрической энергии да и вообще много чего.
Природа магнетизма
Согласно одной из легенд, когда-то давным-давно жил в Греции пастух по имени Магнес. И вот шел он как-то со своим стадом овец, присел на камень и обнаружил, что конец его посоха, сделанный из железа, стал притягиваться к этому камню. С тех пор стали называть этот камень магнетит в честь Магнеса. Этот камень представляет из себя оксид железа.
Если такой камень положить на деревянную доску на воду или подвесить на нитке, то он всегда выстраивался в определенном положении. Один его конец всегда показывал на СЕВЕР, а другой — на ЮГ.
Этим свойством камня пользовались древние цивилизации. Поэтому, это был своего рода первый компас. Потом уже стали обтачивать такой камень и делать из разные фигурки. Например, так выглядел китайский древний компас, ложка которого была сделана из того самого магнетита. Ручка у этой ложки всегда показывала на ЮГ.
Ну а далее дело шло за практичностью и маленькими габаритами. Из магнетита вытачивали маленькие стрелки, которые подвешивали на тонкую иглу посередине. Так стали появляться первые малогабаритные компасы.
Древние цивилизации, конечно, не знали еще что такое север и юг. Поэтому, одну сторону магнетита они назвали северным полюсом (North), а противоположный конец — южным (South). Названия на английском очень легко запомнить, если кто смотрел американский мультфильм «Южный парк», он же Сауз (South) парк).
Магнитные линии и магнитный поток
Вокруг магнита экспериментальным путем были обнаружены магнитные силовые линии. Эти магнитные линии создают так называемое магнитное поле.
Как вы могли заметить на рисунке, концентрация магнитных силовых линий на самых краях магнита намного больше, чем в его середине. Это говорит о том, что магнитное поле является более сильным именно на краях магнита, а в его середине практически равна нулю. Направлением магнитных силовых линий считается направление от севера к югу.
Ошибочно считать, что магнитные силовые линии начинают свое движение от северного полюса и заканчивают свой век на южном. Это не так. Магнитные линии — они замкнуты и непрерывны. В магните это будет выглядеть примерно так.
Если приблизить два разноименных полюса, то произойдет притягивание магнитов
Если же приблизить одноименными полюсами, то произойдет их отталкивание
Итак, ниже важные свойства магнитных силовых линий.
- Магнитные линии не поддаются гравитации.
- Никогда не пересекаются между собой.
- Всегда образуют замкнутые петли.
- Имеют определенное направление с севера на юг.
- Чем больше концентрация силовых линий, тем сильнее магнитное поле.
- Слабая концентрация силовых линий указывает на слабое магнитное поле.
Магнитные силовые линии, которые образуют магнитное поле, называют также магнитным потоком.
Итак, давайте рассмотрим два рисунка и ответим себе на вопрос, где плотность магнитного потока будет больше? На рисунке «а» или на рисунке «б»?
Видим, что на рисунке «а» мало силовых магнитных линий, а на рисунке «б» их концентрация намного больше. Отсюда можно сделать вывод, что плотность магнитного потока на рисунке «б» больше, чем на рисунке «а».
В физике формула магнитного потока записывается как
Ф — магнитный поток, Вебер
В — плотность магнитного потока, Тесла
а — угол между перпендикуляром n (чаще его зовут нормалью) и плоскостью S, в градусах
S — площадь, через которую проходит магнитный поток, м 2
Что же такое 1 Вебер? Один вебер — это магнитный поток, который создается полем индукцией 1 Тесла через площадку 1м 2 расположенной перпендикулярно направлению магнитного поля.
Напряженность магнитного поля
Формула напряженности
Слышали ли вы когда-нибудь такое выражение: «напряженность между ними все росла и росла». То есть по сути напряженность — это что-то невидимое, какая-то сдерживающая сила, энергия. Здесь почти все то же самое. Напряженностью магнитного поля также часто называют силой магнитного поля. Напряженность магнитного поля напрямую зависит от плотности магнитного потока и выражается формулой
H — напряженность магнитного поля, Ампер/метр
B — плотность магнитного потока, Тесла
μ0 — магнитная постоянная = 4π × 10 -7 Генри/метр или если написать по человечески 1,2566 × 10 -6 Генри/метр.
Эта формула работает только тогда, когда между витками катушки находится воздух, либо вакуум. Более крутая формула выглядит вот так.
μ — это относительная магнитная проницаемость.
У разных веществ она разная
Напряженность магнитного поля проводника с током
Итак, имеем какой-либо проводник, по которому течет электрический ток.
Для того, чтобы вычислить напряженность магнитного поля на каком-то расстоянии от проводника при условии, что проводник находится в воздушном пространстве либо в вакууме, достаточно воспользоваться формулой
H — напряженность магнитного поля, Ампер/метр
I — сила тока, текущая через проводник, Ампер
r — расстояние до точки, в которой измеряется напряженность, метр
Магнитное поле проводника с током
Оказывается, если через какой-либо проводник пропустить электрический ток, то вокруг проводника образуется магнитное поле.
Здесь можно вспомнить знаменитое правило буравчика, но для наглядности я лучше буду использовать правило самореза, так как почти все хоть раз в жизни ввинчивали либо болт, либо саморез.
Ввинчиваем по часовой стрелке — саморез идет вниз. В нашем случае он показывает направление электрического тока. Движение наших рук показывает направление линий магнитного поля. Все то же самое, когда мы начинаем откручивать саморез. Он начинает вылазить вверх, то есть в нашем случае показывает направление электрического тока, а наша рука в этом время рисует в воздухе направление линий магнитного поля.
Также часто в учебниках физики можно увидеть, что направление электрического тока от нас рисуют кружочком с крестиком, а к нам — кружочком с точкой. В этом случае опять представляем себе саморез и уже в голове увидим направление магнитного поля.
Как думаете, что будет если мы сделаем вот такую петельку из провода? Что изменится в этом случае?
Давайте же рассмотрим этот случай более подробно. Так в этой плоскости оба проводника создают магнитное поле, то по идее они должны отталкиваться друг от друга. Но если они хорошо закреплены, то начинается самое интересное. Давайте рассмотрим вид сверху, как это выглядит.
Как вы можете заметить, в области, где суммируются магнитные силовые линии плотность магнитного потока прям зашкаливает.
Соленоид
А что если сделать много-много таких петелек? Взять какую-нибудь круглую бобину, намотать на нее провод и потом убрать бобину. У нас должно получится что-то типа этого.
Если подать постоянное напряжение на такую катушку, магнитные силовые линии будут выглядеть вот так.
Вы только посмотрите, какая бешеная плотность магнитного потока внутри такой катушки! Получается, что от каждой петельки магнитное поле суммируется, что в итоге дает такую плотность магнитного потока. Такую катушку также называют катушкой индуктивности или соленоидом.
Вот также схема, показывающая как магнитные силовые линии складываются в соленоиде.
Плотность магнитного потока зависит от того, какая сила тока проходит через соленоид. Чтобы увеличить плотность магнитного потока, достаточно поверх витков намотать еще больше витков и вставить сердечник из специального материала — феррита.
Если в электрических цепях есть такое понятие, как ЭДС — электродвижущая сила, то и в магнитных цепях есть свой аналог — МДС — магнитодвижущая сила. Магнитодвижущая сила выражается в виде тока, протекающего через катушку из N витков и выражается в Амперах-витках.
I — это сила тока в катушке, Амперы
N — количество витков катушки, штуки)
Также советую посмотреть очень простое и интересное видео про магнитное поле.
Похожие статьи по теме «магнитное поле»
Магнитное поле и его 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 (рис. 1). Магнитное поле образуется только вокруг движущихся электрических зарядов, и его действие распространяется тоже лишь на движущиеся заряды. Магнитное и электрическое 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. Графически 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 (рис. 2, а), 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 (рис. 2, б). Для магнитного поля в воздушном зазоре между двумя параллельно расположенными разноименными полюсами постоянного магнита характерно равномерное распределение силовых магнитных линий (рис. 3) (силовые линии, проходящие внутри магнита, не показаны).
Рис.1 Схемы действия магнитного поля на движущиеся электрические заряды: положительный ион (а) и электрон (б).
Рис. 2 Магнитное поле, созданное постоянным магнитом.
Рис. 3 Однородное магнитное поле между полюсами постоянного магнита.
Рис. 4 Магнитный поток, пронизывающий катушку при перпендикулярном (а) и наклонном (б) ее положениях по отношению к направлению магнитных силовых линий.
Для более наглядного изображения магнитного поля силовые линии располагают реже или гуще. В тех местах, где магнитное поле сильнее, силовые линии располагают ближе друг к другу, там же, где оно слабее, – дальше друг от друга. Силовые линии нигде не пересекаются. Во многих случаях удобно рассматривать магнитные силовые линии как некоторые упругие растянутые нити, которые стремятся сократиться, а также взаимно отталкиваются друг от друга (имеют взаимный боковой распор). Такое механическое представление о силовых линиях позволяет наглядно объяснить возникновение электромагнитных сил при взаимодействии магнитного поля и Проводника с током, а также двух магнитных полей.
Основными характеристиками магнитного поля являются магнитная индукция, магнитный поток, магнитная проницаемость и напряженность магнитного поля. Интенсивность магнитного поля, т. е. способность его производить работу, определяется величиной, называемой магнитной индукцией. Чем сильнее магнитное поле, созданное постоянным магнитом или электромагнитом, тем большую индукцию оно имеет. Магнитную индукцию В можно характеризовать плотностью силовых магнитных линий, т. е. числом силовых линий, проходящих через площадь 1 м \(^2\) или 1 см \(^2\) , расположенную перпендикулярно магнитному полю. Различают однородные и неоднородные магнитные поля. В однородном магнитном поле магнитная индукция в каждой точке поля имеет одинаковое значение и направление. Однородным может считаться поле в воздушном зазоре между разноименными полюсами магнита или электромагнита (см. рис. 3) при некотором удалении от его краев. Магнитный поток Ф, проходящий через какую-либо поверхность, определяется общим числом магнитных силовых линий, пронизывающих эту поверхность, например катушку 1 (рис. 4, а), следовательно, в однородном магнитном поле Ф = BS, где S – площадь поперечного сечения поверхности, через которую проходят магнитные силовые линии. Отсюда следует, что в таком поле магнитная индукция равна потоку, поделенному на площадь S поперечного сечения: \(B =\frac Ф S\) . Если какая-либо поверхность расположена наклонно по отношению к направлению магнитных силовых линий (рис. 4, б), то пронизывающий ее поток будет меньше, чем при перпендикулярном ее положении, т. е. Ф \(_2\) будет меньше Ф \(_1\) . В системе единиц СИ магнитный поток измеряется в веберах (Вб), эта единица имеет размерность В*с (вольт-секунда). Магнитная индукция в системе единиц СИ измеряется в теслах (Тл); 1 Тл = 1 Вб/м \(^2\) .
Пройти тест по разделу
- Магнитный поток проходит сквозь солнечное пятно площадью \(1,2\cdot 10^\) м \(^2\) . Если средняя индукция магнитного поля пятна равна \(0,3\) Тл, а линии индукции магнитного поля пятна перпендикулярны его поверхности, то магнитный поток равен
- Если смотреть сверху, то линии магнитной индукции направлены
- Через катушку индуктивностью \(3\) Гн протекает постоянный электрический ток. Если сила тока в этой цепи равна \(4\) А, то энергия магнитного поля катушки равна
- Что создает магнитное поле?
- В чем измеряется индуктивность?
- При уменьшении силы тока в проволочной катушке с \(6\) А до \(4\) А произошло уменьшение энергии магнитного поля на \(2\) Дж. Определите, на сколько уменьшился магнитный поток, пронизывающий катушку.
- Какие утверждения справедливы для магнитного поля?
Влияние магнитного поля на электрический ток: основные принципы и явления
В этой статье мы рассмотрим действие магнитного поля на ток и его значительное влияние на движущиеся заряды, а также рассмотрим различные явления, связанные с этим взаимодействием, и его применение в технике.
Влияние магнитного поля на электрический ток: основные принципы и явления обновлено: 27 августа, 2023 автором: Научные Статьи.Ру
Введение
Магнитное поле и электрический ток – два фундаментальных понятия в физике, которые тесно связаны друг с другом. Действие магнитного поля на ток имеет важное значение в различных областях науки и техники. Понимание этого взаимодействия позволяет создавать электромагнитные устройства, такие как генераторы, электродвигатели и трансформаторы, а также разрабатывать новые технологии и материалы.
Нужна помощь в написании работы?
Мы — биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Магнитное поле
Магнитное поле – это область пространства, в которой проявляются магнитные силы. Оно создается движущимися электрическими зарядами, такими как электроны в атомах или токи в проводниках.
Магнитное поле имеет свою направленность и силу, которые можно представить с помощью магнитных силовых линий. Магнитные силовые линии представляют собой кривые линии, которые указывают направление и интенсивность магнитного поля. Они выходят из одного полюса магнита и входят в другой полюс.
Важно отметить, что магнитные поля не только создаются движущимися зарядами, но и оказывают воздействие на эти заряды. Это действие магнитного поля на ток будет рассмотрено далее.
Ток и его основные свойства
Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц в проводнике. Он возникает при наличии разности потенциалов между двумя точками проводника, что приводит к перемещению электронов или других заряженных частиц.
Существуют различные типы тока:
- Постоянный ток – это ток, который имеет постоянную величину и направление. Примером постоянного тока является электрический ток в батарейке.
- Переменный ток – это ток, который меняет свою величину и направление со временем. Примером переменного тока является электрический ток в розетке.
- Импульсный ток – это кратковременное прохождение электрического заряда через проводник. Примером импульсного тока может быть разряд молнии.
Основными свойствами электрического тока являются:
- Сила тока – это количество заряда, проходящего через поперечное сечение проводника за единицу времени. Единицей измерения силы тока является ампер (А).
- Направление тока – это направление движения положительных зарядов в проводнике. По соглашению, направление тока определяется от положительного к отрицательному полюсу и обозначается стрелкой.
- Законы Ома – это законы, описывающие зависимость между напряжением, силой тока и сопротивлением в электрической цепи. Они формулируются следующим образом:
- Первый закон Ома: Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению: I = U/R.
- Второй закон Ома: Напряжение на участке цепи равно произведению силы тока на его сопротивление: U = I * R.
Изучение свойств тока позволяет понять его взаимодействие с магнитным полем, о котором будет рассказано далее.
Влияние магнитного поля на движущийся заряд
Действие магнитного поля на движущийся заряд описывается с помощью силы Лоренца. Сила Лоренца является результатом взаимодействия магнитного поля и заряда и определяет направление и величину силы, действующей на заряд.
Сила Лоренца (F) на заряд (q), движущийся со скоростью (v) в магнитном поле (B), выражается следующей формулой:
где θ – угол между векторами скорости и магнитной индукции.
Из этой формулы видно, что сила Лоренца перпендикулярна как скорости, так и направлению магнитного поля. Она всегда направлена перпендикулярно плоскости, образованной векторами скорости и магнитной индукции.
Принцип действия электромоторной силы основан на действии силы Лоренца на свободные электроны в проводнике. Когда проводник движется в магнитном поле или магнитное поле меняется, возникает электромоторная сила (ЭМС), которая приводит к появлению электрического тока в проводнике.
Это явление используется в различных устройствах, таких как генераторы и электродвигатели. В генераторах механическая энергия преобразуется в электрическую с помощью действия магнитного поля на движущиеся заряды. В электродвигателях, напротив, электрическая энергия преобразуется в механическую благодаря действию магнитного поля на ток.
Таким образом, понимание действия магнитного поля на движущийся заряд позволяет создавать и усовершенствовать различные устройства и технику, основанную на этом принципе.
Эффект Холла
Эффект Холла является одним из важных явлений, связанных с действием магнитного поля на ток. Он был открыт американским физиком Эдвардом Холлом в 1879 году и получил широкое применение в измерительной технике.
Основная идея эффекта Холла заключается в следующем: если проводник с током поместить в магнитное поле, то возникает поперечная разность потенциалов между двумя противоположными сторонами проводника. Эта разность потенциалов называется холловским напряжением.
Холловское напряжение (UH) определяется формулой:
где B – магнитная индукция, I – сила тока, d – толщина проводника, n – концентрация зарядовых носителей (электронов или дырок), e – элементарный заряд.
Из этой формулы видно, что холловское напряжение пропорционально магнитной индукции, силе тока и толщине проводника, а обратно пропорционально концентрации зарядовых носителей.
Эффект Холла позволяет определить направление и величину магнитной индукции. Для этого используется специальное устройство – холловский датчик. Холловский датчик состоит из проводника, на который подается постоянный ток, и перпендикулярно к проводнику расположенного магнита. При наличии магнитного поля возникает холловское напряжение, которое можно измерить с помощью вольтметра.
Эффект Холла широко применяется в различных областях, таких как электроника, автомобильная промышленность и измерительная техника. Он используется для создания датчиков магнитного поля, компасов, гальванометров и других устройств.
Магнитоопрозводимость и магнитная проводимость
Магнитоопрозводимость и магнитная проводимость – это две важные физические величины, связанные с действием магнитного поля на ток. Они описывают способность материала пропускать или противостоять магнитным линиям силового поля.
Магнитоопрозводимость (μ) – это мера способности материала пропускать магнитные линии силового поля. Она определяется формулой:
где B – магнитная индукция, H – напряженность магнитного поля.
Магнитоопрозводимость имеет размерность Гн/м (генри на метр) и зависит от свойств материала. Некоторые материалы, такие как железо и никель, обладают высокой магнитоопрозводимостью, что позволяет им эффективно пропускать и усиливать магнитные линии силового поля. Другие материалы, такие как воздух и вакуум, имеют низкую магнитоопрозводимость и плохо пропускают магнитные линии.
Магнитная проводимость (σ) – это мера способности материала противостоять магнитным линиям силового поля. Она определяется формулой:
где μ – магнитоопрозводимость.
Магнитная проводимость имеет размерность См/Гн (сантиметры на генри) и также зависит от свойств материала. Материалы с высокой магнитной проводимостью обладают способностью противостоять изменению магнитных линий, что делает их хорошими экранами от воздействия внешних магнитных полей.
Значения магнитоопрозводимости и магнитной проводимости различных материалов можно найти в специальных таблицах или использовать для расчетов в соответствующих формулах.
Понимание этих физических величин позволяет улучшить проектирование электрических и электронных устройств, таких как трансформаторы, индуктивности и магнитные экраны. Они также играют важную роль в различных областях науки и техники, связанных с магнитными явлениями.
Применения в технике
В дополнение к пониманию действия магнитного поля на ток, это знание имеет широкий спектр применений в различных областях техники. Ниже приведены некоторые из них:
Электромагниты
Электромагниты – это устройства, которые создают магнитное поле при прохождении электрического тока через проводник. Они широко используются в различных устройствах и системах, таких как электромагнитные клапаны, реле, электромагнитные замки и даже в медицине для создания магнитного поля в МРТ-сканерах.
Генераторы
Генераторы – это устройства, которые преобразуют механическую энергию в электрическую. Они работают на основе принципа индукции, где изменение магнитного поля вызывает появление электрического тока. Генераторы широко используются для производства электричества в стационарных и портативных источниках энергии, таких как электростанции и автомобильные генераторы.
Электродвигатели
Электродвигатели – это устройства, которые преобразуют электрическую энергию в механическую. Они работают на основе взаимодействия магнитного поля и тока, создавая вращательное движение. Электродвигатели широко используются в различных устройствах и системах, таких как промышленные механизмы, бытовая техника (стиральные машины, холодильники) и транспортные средства (электрические автомобили).
Трансформаторы
Трансформаторы – это устройства, которые используются для изменения напряжения переменного тока. Они работают на основе принципа индукции и состоят из двух обмоток (первичной и вторичной), связанных общим магнитным полем. Трансформаторы широко используются в электрических сетях для передачи энергии на большие расстояния с минимальными потерями.
Магнитные экраны
Магнитные экраны – это устройства, которые используются для защиты от воздействия внешних магнитных полей. Они создают магнитное поле, противоположное внешнему полю, и тем самым снижают его воздействие на окружающие объекты. Магнитные экраны широко применяются в электронике и телекоммуникациях для защиты от помех и электромагнитных излучений.
Это лишь некоторые из многочисленных применений действия магнитного поля на ток. Понимание этого явления позволяет разрабатывать более эффективные и инновационные устройства и системы, которые используются в различных областях науки и техники.
Заключение
Действие магнитного поля на ток является фундаментальным явлением в физике и имеет широкий спектр применений в технике. Понимание этого явления позволяет разрабатывать и улучшать различные устройства и системы, такие как электромагниты, генераторы, электродвигатели и трансформаторы. Знание о взаимодействии магнитного поля и тока также полезно для создания магнитных экранов и защиты от внешних магнитных полей. Дальнейшие исследования в этой области могут привести к новым открытиям и разработке более эффективных устройств и систем.
Влияние магнитного поля на электрический ток: основные принципы и явления обновлено: 27 августа, 2023 автором: Научные Статьи.Ру