Опыт Эрстеда Презентация
Кафедра физики ЛЕКЦИЯ 5. ПЛАН ЛЕКЦИИ 1.
Открытый урок на тему: 'Магнитное поле. Опыт Эрстеда' (Физика). Учебное пособие для учителей. Описание слайда: СОДЕРЖАНИЕ Опыт Эрстеда Силовые линии Направление силовых линий.
Введение в магнитостатику. Опыт Эрстеда. Индукция магнитного поля. Графическое изображение магнитного поля. Закон Био – Савара - Лапласа.
Примеры расчета магнитных полей: - магнитное поле прямого тока; - магнитное поле равномерно движущегося заряда Общая физика. «Магнитостатика» Кафедра физики Введение в магнитостатику. Рене Декарт обнаружил действие постоянного магнита на железные опилки (середина 17 века). I Эти опыты говорят нам о том, что вокруг постоянного магнита и провода с током существует некая объективная реальность данная нам в ощущениях и существующая независимо от нас – магнитное поле. Раздел физики, изучающий свойства постоянных магнитных полей, называется магнитостатикой. Общая физика. «Магнитостатика» Кафедра физики Введение в магнитостатику.
Магнитное поле Земли изучал англичанин Уильям Гильберт (1564-1603), нам оно нужно для понимания учебного видео. Общая физика. «Магнитостатика» Кафедра физики Введение в магнитостатику. Опыт Эрстеда. Ханс Эрстед обнаружил воздействие поля тока на магнитную стрелку и сильно удивил физиков того времени.
Проводник с током окружен магнитным полем. Источником постоянного магнитного поля являетя постоянный ток. Силовые линии магнитного поля замкнуты на себя, а не на заряды, как в электрическом поле. Опыт Эрстеда показывает – магнитное поле является векторным.
Общая физика. «Магнитостатика» Кафедра физики Индукция магнитного поля Магнитная индукция это векторная величина, направление которой задается 1. Правило буравчика для прямого тока. Правило правой руки для прямого тока. Правило буравчика для витка с током. Равновесным положением положительной нормали к контуру с током.
Единица измерения магнитной индукции - тесла (Тл) Общая физика. «Магнитостатика» Кафедра физики Графическое изображение магнитного поля Как и электрическое поле, магнитное поле изображается с помощью силовых линий (линий магнитной индукции).
Силовые линии магнитного поля это такие линии, касательные к которым в каждой точке совпадают по направлению с векторами магнитной индукции. Силовые линии любого постоянного магнитного поля являются замкнутыми, либо начинаются и оканчиваются на бесконечности. Магнитные поля нужно изображать так, чтобы картина поля давала кроме направления также представление о величине магнитной индукции. Для этого в местах увеличения магнитной индукции силовые линии сгущаются, а в местах ослабления изображаются более редкими. Общая физика. «Магнитостатика» Кафедра физики Взаимодействие токов. Физический смысл индукции магнитного поля Для магнитного поля, как и для электрического, справедлив принцип суперпозиции: B, Поле с магнитной индукцией порождаемое несколькими движущимися зарядами (токами), равно векторной сумме полей Bi, порождаемых каждым зарядом (током) в отдельности: B Общая физика.
«Магнитостатика» B i Кафедра физики Закон Био – Савара – Лапласа Токи, текущие по проводникам, создают в окружающем пространстве магнитное поле. Как вычислить магнитное поле произвольного тока?
В электростатике: взаимодействие точечных зарядов, затем - принцип суперпозиции. В магнитостатике - тот же прием. Аналог точечных зарядов - малые прямолинейные участки проводников с током - элементы тока. Важно знать закон, по которому вычисляется магнитное поле, созданное элементом тока Для магнитной индукции поля, создаваемого элементом тока dl, была получена формула длиной Это закон Био – Савара – Лапласа 1820 г. Общая физика. «Магнитостатика» I dl,r dB k 3 r I Кафедра физики I dl, r dB k 3 r Закон Био – Савара – Лапласа k - коэффициент пропорциональности dl вектор, совпадающий с dB r А элементарным участком тока и направленный в ту сторону, в течет ток r -которую вектор, проведенный от элемента тока в точку А Направление dB: перпендикулярно плоскости, в которой располагаются векторы dl и r; его направление совпадает с направлением dl dl r вращающегося по кратчайшему правого винта, пути.
0 I dl, r 0 I k, следовательно dB В системе СИ 3 4 4 Общая физика. «Магнитостатика» r Кафедра физики Закон Био – Савара – Лапласа 0 I dl, r dB 4 r 3 Магнитная индукция является силовой характеристикой магнитного поля. DB А r dl I Модуль dB определяется как 0 I dl r sin 0 I dl sin dB 3 4 4 r r2 где - угол между векторами dl и r. 0 - магнитная постоянная /мН/А2 Общая физика. «Магнитостатика» Кафедра физики Закон Био – Савара – Лапласа. Примеры расчета магнитных полей Поле прямого тока I b Имеется тонкий, прямой, бесконечно протяженный проводник, по которому I течет ток. Вычислим магнитную индукцию в b от точке А на расстоянии проводника.
Выделим элементарный участок тока dl, радиус-вектор r от элемента направим тока dl в точку А. Общая физика. «Магнитостатика» А r dl Кафедра физики Закон Био – Савара – Лапласа.
Примеры расчета магнитных полей Поле прямого тока Элемент тока dl создает в точке А магнитное поле с индукцией dB. I b Положение dl на рисунке выбрано произвольно, вектор dB от любого другого dl в точке А будет иметь dB одно и то же направление – перпендикулярно плоскости чертежа Следовательно, сложение векторов dB можно заменить сложением их модулей. Dl Общая физика. «Магнитостатика» dB А r Кафедра физики Закон Био – Савара – Лапласа. Примеры расчета магнитных полей Поле прямого тока Модуль dB определяется формулой 0 I d l sin dB 4 r2 Упростим формулу, выразив входящие в нее величины через один переменный параметр – угол. Для этого дополним рисунок и введем новые обозначения. I b dB.
dl r d rd sin d d r. dl rd / sin Общая физика. «Магнитостатика» dB А d r. r rd Кафедра физики Закон Био – Савара – Лапласа.
Примеры расчета магнитных полей Поле прямого тока dB I b dB А В итоге получим: d r dl 0 I d l sin 4 r2 rd bd b dl r, 2 sin sin sin dB rd Общая физика. «Магнитостатика» 0 I b d sin sin 2 0 I sin d dB 2 2 4 4 b b sin Окончательно получили выражение: 0 I dB sin d 4 b Кафедра физики Закон Био – Савара – Лапласа. Примеры расчета магнитных полей Поле прямого тока 0 I dB sin d 4 b Для всех элементов тока угол изменяется в пределах от 0.
Чудовище из жеводана фильм смотреть онлайн. Проинтегрируем в этих пределах полученное выражение: 0 I 0 I 0 I B sin d ( cos ) 0 4 b 0 4 b 2 b Таким образом, магнитная индукция поля прямого тока определяется выражением: Общая физика. «Магнитостатика» B 0 I 2 b Кафедра физики Закон Био – Савара – Лапласа. Примеры расчета магнитных полей Магнитное поле равномерно движущегося заряда Определим величину магнитного поля, создаваемого точечным зарядом q, движущимся с постоянной нерелятивистской скоростью v Движущиеся заряды создают ток, поэтому выражение для B, которое создается движущимся зарядом, получим из формулы μ0 I dl, r dB 4π r 3 Пусть имеются носители заряда упорядоченно со скоростью v. Общая физика. «Магнитостатика» e любого знака, которые движутся Кафедра физики Закон Био – Савара – Лапласа.
Примеры расчета магнитных полей Магнитное поле равномерно движущегося заряда Эти носители создают ток I j S en v S, где S - площадь поперечного сечения проводника, носителей заряда в единице объема (концентрация). Преобразуем числитель формулы 0 I dl, r dB 4 r 3 n - число I dl, r Idl, r enS dl v, r enSdl v, r В итоге получим выражение вида 0 enS dl v, r dB 4 r3 Произведение Sdl это объем отрезка провода длиной dl, поэтому произведение nSdl равно числу носителей тока в этом объеме Общая физика. «Магнитостатика» Кафедра физики Закон Био – Савара – Лапласа. Примеры расчета магнитных полей Магнитное поле равномерно движущегося заряда 0 enS d l v, r dB 4 r3 nSdl, найдем Если полученное выражение разделить на магнитную индукцию поля, создаваемого одним носителем e v тока, который движется со скоростью: 0 e v, r Установлено, что это выражение справедливо dB для любых точечных зарядов, 4 r 3 r размеры которых много меньше. Заменив e на q, окончательно получим Общая физика. «Магнитостатика» 0 q v, r B 3 4 r Кафедра физики Закон Био – Савара – Лапласа. Примеры расчета магнитных полей Магнитное поле равномерно движущегося заряда 0 q v, r B 4 r 3 В полученной формуле r - это радиус-вектор, проведенный от заряда q к точке r наблюдения,.
его модуль r Конец неподвижен в выбранной системе отсчета, а его начало движется со скоростью v, поэтому вектор B зависит не только от положения точки наблюдения, но и от времени. В соответствии с полученной формулой вектор B располагается перпендикулярно плоскости, в которой лежат векторы v и r Общая физика. «Магнитостатика» Кафедра физики Закон Био – Савара – Лапласа. Примеры расчета магнитных полей Магнитное поле равномерно движущегося заряда 0 q v, r B 4 r 3 Направление вектора B определяется векторным произведением B r Общая физика. «Магнитостатика» v. V,r Кафедра физики Сила Лоренца Рассмотрим пространство, в котором находятся заряды.
Выделим один из них, обозначим его q. На этот заряд действует сила со стороны всех остальных зарядов. Эта сила зависит от величин зарядов, от их взаимного расположения и от того, движутся или покоятся заряды. Экспериментами установлено, что на выделенный заряд в общем случае действует сила: v - скорость заряда в рассматриваемой точке пространства F qE q v, B B – вектор индукции магнитного поля. Выражение называется формулой Лоренца, а сила Лоренца.
Общая физика. «Магнитостатика» F- силой Кафедра физики Сила Лоренца В формуле Лоренца F qE q v, B Первое слагаемое не зависит от скорости движения заряда, и определяет компонент силы, которая действует как на движущийся, так и на неподвижный заряды. E - это напряженность электрического поля, т.е. Сила, действующая на неподвижный единичный заряд со стороны других зарядов Общая физика. «Магнитостатика» два слагаемых Второе слагаемое определяет компонент силы, которая возникает только тогда, когда выделенный заряд имеет отличную от нуля скорость. Вектор B - индукция магнитного поля. Магнитное поле, в свою очередь, может быть создано в пространстве только движущимися зарядами.
Кафедра физики Сила Лоренца F qE q v, B v, B Векторное произведение Эта сила, как следует из формулы Лоренца, зависит не только от модулей векторов B и v, но и от их взаимного расположения. Если, тоv, B 0, даже если v B B 0. Итак, движущиеся заряды создают в окружающем их пространстве магнитное поле. Пример движущихся зарядов – протекание тока в проводниках. Стационарные электрические токи являются источниками постоянного магнитного поля.
Такое магнитное поле можно рассматривать отдельно от электрического поля. Раздел физики - магнитостатика. Общая физика.
Содержание. Ранние годы Родился г. В маленьком городке, расположенном на датском. Его отец был, денег в семье не было. Начальное образование братья Ханс Кристиан и получали где придётся: городской учил их; его жена —; маленькой церкви научил их правилам грамматики, познакомил с историей и литературой; научил и, а приезжий впервые рассказал им о свойствах. С 12 лет Ханс помогает своему отцу в аптеке.
Здесь он заинтересовывается и решает поступать. Учеба в Копенгагенском университете в был основан ещё в г., но его общеобразовательный уровень был ещё весьма низким. Достаточно сказать, что с начала кафедра физики в нём была ликвидирована с целью усилить курс. (17 лет) Эрстед в качестве выезжает в Копенгаген и целый год готовится к экзаменам, которые затем успешно выдерживает. Его брат последовал за ним в Копенгаген и изучал там. Во время учёбы Эрстед занимается практически всеми возможными дисциплинами. За эссе «Границы поэзии и прозы» ему была присуждена Золотая медаль университета.
Он предпочитал разносторонность профессионализму. Следующая его работа, также высоко оценённая, была посвящена свойствам щелочей, а блестяще защищённая, за которую он в (едва закончив обучение) получил степень, была посвящена медицине. По другой версии, степень он (без защиты) получил за свой первый опубликованный труд «Метафизические основы естествознания ». По окончании 3-летнего обучения в университете Эрстед получает звание фармацевта высшей ступени.
Физику и химию, фундаментальные предметы для естествоиспытателя науки, преподавал в университете по совместительству. Выпускник-фармацевт устраивается временным управляющим одной из столичных аптек, но желание заниматься преподаванием приводит его к должности (младшая ученая должность в академиях и в вузах; помощник академика или профессора.) при университете. Ему поручается чтение двух лекций в неделю без оплаты труда. Следовательно, он вынужден был продолжать работать в аптеке. Эта работа хоть и отвлекала от науки, но позволяла использовать оборудование аптеки в качестве исследовательской лаборатории. Три года преподавания в университете не проходят даром. Старательный адъюнкт был замечен начальством и отправлен в заграничную командировку для повышения научной квалификации.
Сначала, где произошла встреча командированного учёного с человеком, талант и ум которого оказал глубокое влияние на его научные интересы. Речь идёт о «гениальном фантазёре» и сумасброде, неординарном физике и химике, принципиальном стороннике, идеи которой заключались в том, что будто бы все силы в природе возникают из одних и тех же источников. Эти положения и заинтересовали Эрстеда. Вот что он писал: «Моё твёрдое убеждение, что великое фундаментальное единство пронизывает природу.
После того как мы убедились в этом, вдвойне необходимо обратить наше внимание на мир разнообразия, где эта истина найдёт своё единственное подтверждение. Если мы не сделаем этого, единство само по себе становится бесплодным и пустым рассуждением, ведущим к неправильным взглядам».
Затем, где он слушает лекции учёных первой величины — физика, химика, естествоиспытателя. Большое впечатление на молодого учёного производят студенческие лаборатории Парижской политехнической школы — ведь тогда в Дании таких не было. И вот его вывод: «Сухие лекции без опытов, какие читают в Берлине, не нравятся мне.
Магнитное Поле Опыт Эрстеда Презентация
Все успехи науки должны начинаться с экспериментов». Эрстед возвращается в Данию. Но с работой в университете у него не все ладилось. Он не мог рассчитывать на государственную оплачиваемую должность. Однако после того как Эрстеду было поручено ведать коллекцией физических и химических приборов, принадлежащих он решается читать частные лекции по физике и химии. Брут для yandex почты. «Мои лекции по химии, — писал начинающий лектор, — привлекают столько слушателей, что не все могут поместиться в аудитории». Именно этими лекциями Эрстед доказал администрации университета своё право на оплачиваемую штатную должность.
Он становится профессором физики, в функции которого входила обязанность экзаменовать кандидатов по философии, а также преподавать физику и химию студентам-медикам и фармацевтам. «Отныне, — писал уже штатный профессор, — я получил привилегию основать физическую школу в Дании, для которой я надеюсь найти среди молодых студентов много талантливых людей».
После этого назначения физика была признана полноправной дисциплиной в Копенгагенском университете. И через сто лет один из воспитанников этого университета (—) станет одним из создателей современной. В Эрстед снова выезжает за границу —. И там он пишет работу «Исследование идентичности электрических и химических сил».
Эта работа свидетельствует о том, что автор продолжает руководствоваться своей философской. Эрстед — непременный секретарь Датского королевского общества.
История открытия. Der Geist in der Natur, 1854 Главное — впервые экспериментально установлена связь между электрическими и магнитными явлениями. История этого открытия, совершенного зимой — учебного года (в одних источниках — 15 февраля, в других — ещё в декабре) включает в себя два варианта событий: Эрстед на лекции в университете демонстрировал нагрев проволоки электричеством от, для чего составил электрическую, или, как тогда говорили, гальваническую цепь. На демонстрационном столе находился морской, поверх стеклянной крышки которого проходил один из проводов.
Вдруг кто-то из студентов (здесь показания свидетелей расходятся — говорят, это был аспирант, а то и вовсе университетский швейцар) случайно заметил, что, когда Эрстед замкнул цепь, магнитная стрелка компаса отклонилась в сторону. Однако существует мнение, что Эрстед заметил отклонение стрелки сам. В пользу стороннего наблюдателя говорит то, что, во-первых, сам Эрстед был занят манипуляциями скручивания проводов, к тому же вряд ли бы он, много раз проводивший такой опыт, стал живо интересоваться его ходом.
Однако предыдущие исследования Эрстеда и его увлечённость концепцией Шеллинга говорят об обратном. В некоторых источниках даже указывается, что Эрстед якобы всюду носил с собой магнит, чтобы непрерывно думать о связи. Возможно, это вымысел, призванный упрочить позицию Эрстеда как первооткрывателя. В самом деле, если был так озабочен проблемой, почему не попытался раньше целенаправленно поставить опыт с электрической цепью и компасом? Ведь компас — одно из наиболее очевидных практических использований магнита. Тем не менее, нельзя отрицать, что над проблемой связи электричества и магнетизма он задумывался, как впрочем, и над проблемами связи других явлений, между которыми никакой связи не было (напомним, он был приверженцем концепции Шеллинга).
Для начала Эрстед повторил условия своего лекционного опыта, а затем стал их менять. И обнаружил следующее: «Если расстояние от проволоки до стрелки не превосходит 3/4 дюйма, отклонение составляет 45°.
Если расстояние увеличивать, то угол пропорционально уменьшается. Абсолютная величина отклонения изменяется в зависимости от мощности аппарата». (Используя данное сообщение, вскоре предложит на его принципе, роль которого в развитии электрической науки трудно переоценить.) Дальше начались вообще чудеса. Экспериментатор решает проверить действие проводников из различных на стрелку. Для этого берутся проволоки из,. Металлы, которые никогда не обнаруживали магнитных свойств, приобретали их, когда через них протекал.
Эрстед стал стрелку от провода, камнями, диском. Экранирование не состоялось. Стрелка упорно отклонялась. Отклонялась даже тогда, когда её поместили в сосуд. Последовал вывод: «Такая передача действия сквозь различные вещества не наблюдалась у обычного электричества и электричества вольтаического». Когда соединительную проволоку Эрстед ставил вертикально, то магнитная стрелка совсем не указывала на неё, а располагалась как бы по касательной к окружности с центром по оси проволоки. Исследователь предложил считать действие проволоки с током вихревым, так как именно вихрям свойственно действовать в противоположных направлениях на двух концах одного диаметра.
Публикации и признание Уже в июне Эрстед печатает на небольшую работу под заголовком: «Опыты, относящиеся к действию электрического конфликта на магнитную стрелку». В ней учёный пишет резюме: «Основной вывод из этих опытов состоит в том, что магнитная стрелка отклоняется от своего положения равновесия под действием вольтаического аппарата и что этот эффект проявляется, когда контур замкнут, и он не проявляется, когда контур разомкнут. Именно потому, что контур оставался разомкнутым, не увенчались успехом попытки такого же рода, сделанные несколько лет тому назад известными физиками». В этой же работе он пытается выработать правило, с помощью которого можно было бы заранее определить направление магнитного действия сил, возникающих в проводнике при прохождении по нему электрического тока. Вот это правило: «Полюс, который видит отрицательное электричество входящим над собой, отклоняется к западу, а полюс, который видит его входящим под собой, отклоняется к востоку». Опыты Эрстеда ставили науку в затруднительное положение. Из экспериментов следовало, что сила, действующая между магнитным полюсом и током в проводнике, направлена не по соединяющей их прямой, а по нормали к этой прямой, то есть перпендикулярно.
Этот факт подвергал сомнению всю ньютонианскую систему построения мира. Это почувствовали переводчики, переводившие на, и латинский текст датского учёного. Зачастую, сделав буквальный перевод, представлявшийся им неясным, они приводили в примечаниях латинский оригинал. После своего открытия Эрстед стал всемирно признанным учёным. Он был избран членом многих наиболее авторитетных научных обществ:. В частности в 1830 г. Его избрали почетным членом Петербургской академий наук.
Англичане присудили ему за научные достижения, а из Франции он получил премию в 3000 золотых франков, когда-то назначенную для авторов самых крупных открытий в области электричества. Он продолжил заниматься наукой — в - независимо от открыл и создал первый. Изучал и и, изобрёл (устройство, служащее для измерения изменения объёма веществ под воздействием гидростатического давления), пытался обнаружить электрические эффекты под действием звука. Занимался также, в частности, изучал отклонения.
Эрстед обладал не только научным, но и педагогическим талантом, вёл просветительскую деятельность: в создал Общество по распространению естествознания, в стал директором организованной по его инициативе Политехнической школы в Копенгагене. Умер Эрстед в Копенгагене. Его хоронили как национального героя. Труды в русском переводе. Эрстед Г.
Опыт Эрстеда Презентация
Опыты, относящиеся к действию электрического конфликта на магнитную стрелку. // В книге: Ампер А.
М.: АН СССР, 1954. Интересные факты. В сказке «Два брата» писал про знаменитых братьев Ханса Кристиана и Андерса Эрстедов.
Братья Эрстеды — главные герои трилогии и «Алюмен». Также. Литература. //: в 86 т. И 4 доп.). — СПб., 1890—1907. Эрстед Ханс Кристиан (Oersted Hans Christian) // Физики: Биографический справочник / Под ред. — Изд.
И дополн. — М.:, 1983. — С. 312. — 400 с. — 200 000 экз. (в пер.) Примечания.