Магнитное поле, его свойства. Магнитное поле движущегося заряда


Проверь себя!!! Вокруг движущихся зарядов эл.поле... Вокруг движущихся зарядов эл.поле... Электрический ток -... Электрический ток -... Постоянный эл.ток -... Постоянный эл.ток -... Два условия для возникновения эл.тока... Два условия для возникновения эл.тока... Сила тока -... Сила тока -... Амперметром измеряют... и включают его в цепь... Амперметром измеряют... и включают его в цепь... Вольтметром измеряют... и включают его... Вольтметром измеряют... и включают его... Вльт-амперная характеристика для металлов... Вльт-амперная характеристика для металлов... От чего зависит сопротивление проводника... От чего зависит сопротивление проводника... Закон Ома... Закон Ома... Через сечение проводника за 10с проходит заряд, равный 20Кл. Чему равна сила тока в цепи? Через сечение проводника за 10с проходит заряд, равный 20Кл. Чему равна сила тока в цепи? В сети напряжение 220В и сила тока 2А. Какое сопротивление может быть у прибора, который можно включить в эту сеть? В сети напряжение 220В и сила тока 2А. Какое сопротивление может быть у прибора, который можно включить в эту сеть?










Задача 2 Определите сопротивление участка цепи, при соединении в точках В и Д, если R1=R2=R3=R4=2 Ом Определите сопротивление участка цепи, при соединении в точках В и Д, если R1=R2=R3=R4=2 Ом Изменится ли сопротивление участка цепи при соединении в точках А и С? Изменится ли сопротивление участка цепи при соединении в точках А и С? Дано: R1=2 Ом R2=2 Ом R3=2 Ом R4=2 Ом Найти: Rоб-? Решение: R1,4=R1+R4, R1,4=2+2=4 (Ом) R2,3=R2+R3, R2,3=2+2=4 (Ом) 1/Rоб= 1/R1,4+ 1/R2,3, 1\Rоб=1/4+1/4=1/2 Rоб=2 (Ом) Ответ: Rоб=2 Ом.




Дано: R1=0,5 ОмR2=2 ОмR3=3,5 ОмR4=4 ОмRоб=1 Ом Дано: R1=0,5 ОмR2=2 ОмR3=3,5 ОмR4=4 ОмRоб=1 Ом Определить способ соединения. Определить способ соединения.Решение: R1,3=R1+R3, R1,3=0,5+3,5=4(Ом) R1,3,4=...; R1,3,4=2 (Ом) Rоб=1 (Ом) Значит R1,3-последовательно, R1,3 и R4-параллельно, R1,3,4 и R2- параллельно.




Рассмотрим как соединены 1,2,3 резисторы? Можем мы для них рассчитать R об? 1/R I =1/R 1 +1/R 2 +1/R 3 ; R I =1 Ом. А теперь посмотрите, как соединены эти три резистора с четвертым? Значит я могу заменить 1,2,3 резисторы на одно сопротивление R I =1 Ом, которое эквивалентно трем резисторам соединенным параллельно. Какой тогда будет схема соединения? Начертите ее. Как теперь найти общее сопротивление? R Об =R I +R 4 ; R Об =1 Ом +5 Ом=6 Ом Теперь осталось решить вопрос чему же равно общая сила тока при таком соединении? I об =I=I 4, следовательно Uоб=5 А*6 Ом=30 В Запишем ответ к задачи.




> >R 3,4 =1 Ом. R об - ? U АВ - ? 2. Перейдем к эквивалентной схеме 3. R 1, R 2 и R 3,4 соединены последовательно > R об = R 1 +R 2 + R 3,4 > R об =5 Ом 4. U АВ " title="Дано: R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 2 Ом I = 6 А Решение: 1.R 3 и R 4 соединены параллельно, > > >R 3,4 =1 Ом. R об - ? U АВ - ? 2. Перейдем к эквивалентной схеме 3. R 1, R 2 и R 3,4 соединены последовательно > R об = R 1 +R 2 + R 3,4 > R об =5 Ом 4. U АВ " class="link_thumb"> 13 Дано: R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 2 Ом I = 6 А Решение: 1.R 3 и R 4 соединены параллельно, > > >R 3,4 =1 Ом. R об - ? U АВ - ? 2. Перейдем к эквивалентной схеме 3. R 1, R 2 и R 3,4 соединены последовательно > R об = R 1 +R 2 + R 3,4 > R об =5 Ом 4. U АВ =U 1 +U 2 +U 3,4, где, > или > U АВ =6 А ·5 Ом=30 В Ответ: U АВ = 30 В > >R 3,4 =1 Ом. R об - ? U АВ - ? 2. Перейдем к эквивалентной схеме 3. R 1, R 2 и R 3,4 соединены последовательно > R об = R 1 +R 2 + R 3,4 > R об =5 Ом 4. U АВ "> > >R 3,4 =1 Ом. R об - ? U АВ - ? 2. Перейдем к эквивалентной схеме 3. R 1, R 2 и R 3,4 соединены последовательно > R об = R 1 +R 2 + R 3,4 > R об =5 Ом 4. U АВ =U 1 +U 2 +U 3,4, где, > или > U АВ =6 А ·5 Ом=30 В Ответ: U АВ = 30 В"> > >R 3,4 =1 Ом. R об - ? U АВ - ? 2. Перейдем к эквивалентной схеме 3. R 1, R 2 и R 3,4 соединены последовательно > R об = R 1 +R 2 + R 3,4 > R об =5 Ом 4. U АВ " title="Дано: R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 2 Ом I = 6 А Решение: 1.R 3 и R 4 соединены параллельно, > > >R 3,4 =1 Ом. R об - ? U АВ - ? 2. Перейдем к эквивалентной схеме 3. R 1, R 2 и R 3,4 соединены последовательно > R об = R 1 +R 2 + R 3,4 > R об =5 Ом 4. U АВ "> title="Дано: R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 2 Ом I = 6 А Решение: 1.R 3 и R 4 соединены параллельно, > > >R 3,4 =1 Ом. R об - ? U АВ - ? 2. Перейдем к эквивалентной схеме 3. R 1, R 2 и R 3,4 соединены последовательно > R об = R 1 +R 2 + R 3,4 > R об =5 Ом 4. U АВ ">


По горизонтали: 1. Отрицательно заряженная частица, входящая в состав атома. 2. Нейтральная частица, входящая в состав атомного ядра. 3. Физическая величина, характеризующая противодействие, оказываемое проводником электрическому току. 4. Единица электрического заряда. 5. Прибор для измерения силы тока. 6. Физическая величина, равная отношению работы тока к переносимому заряду. По вертикали: 1. Процесс сообщения телу электрического заряда. 2. Положительно заряженная частица, входящая в состав атомного ядра. 3. Единица напряжения. 4. Единица сопротивления. 5. Атом, присоединивший или потерявший электрон. 6. Направленное движение заряженных частиц. 6. Направленное движение заряженных частиц.

На вопрос Магнитное поле образуется движущимся зарядом? заданный автором Двутавровый лучший ответ это Все именно так. Движение относительно. Поэтому магнитное поле будет наблюдаться в той системе, относительно которой движется заряд. Чтобы получилось магнитное поле, вовсе не обязательно движение двух разноименно заряженных частиц. Просто при протекании тока в проводниках заряды скомпенсированы и более слабые (по сравнению с электростатическими) магнитные эффекты выходят на первый план.
Расчеты по выводу уравнений магнитных полей из СТО и кулоновского поля можно найти в любом учебнике по электродинамике. Например в Фейнмановских лекциях по физике, т. 5 (Электричество и магнетизм) Гл. 13 (Магнитостатика) в §6 подробно рассмотрен как раз этот вопрос.
Учебник можно найти по ссылке http:// lib. homelinux. org/_djvu/P_Physics/PG_General courses/Feynman/Fejnman R., R.Lejton, M.Se"nds. Tom 5. E"lektrichestvo i Magnetizm (ru)(T)(291s).djvu
Много интересного есть и в 6-м томе (Электродинамика) .
http:// lib. homelinux. org/_djvu/P_Physics/PG_General courses/Feynman/Fejnman R., R.Lejton, M.Se"nds. Tom 6. E"lektrodinamika (ru)(T)(339s).djvu
(уберите только лишние пробелы в адресе сайта)
А излучение и магнитное поле от заряженной палочки, которой размахиваете, будет малым не из-за скорости, а из-за ничтожности заряда (и величины тока, создаваемого движением столь малого заряда - можете посчитать сами).

Ответ от Просачиваться [гуру]
Само понятие движения относительно. Поэтому да, в одной системе координат магнитное поле будет, в другой оно будет другим, в третьей его вовсе не будет. На самом деле магнитного поля вообще нет, просто эффекты специальной теории относительности для движущихся зарядов удобно описывать введением фиктивного поля, называемого магнитным и сильно упрощающего расчеты. До появления теории относительности магнитное поле считали самостоятельной сущностью и лишь потом установили, что приписываемые ему силы прекрасно рассчитываются и без него на основе теории относительности и закона Кулона. Но, конечно, теорию относительности куда сложнее применять практически, чем правило буравчика 😉 И так как электрическое и магнитное поле оказываются тесно связаны (хотя второе - наглядная интерпретация следствий изменений первого) , говорят о едином электромагнитном поле.
А насчет бегания по комнате с заряженной палочкой, тут и теории относительности не надо - конечно, образуется магнитное поле, излучаются волны и так далее, только очень слабые. Посчитать напряженность создаваемого поля - задача для школьника.


Ответ от Посовеститься [гуру]
Ну вот, опять курил в туалете вместо физики.. . Учебник слабо открыть? Там чётко написано "электромагнитное поле" и т. д. и т. л. Любят у нас лисапеты сочинять да вечные двигатели придумывать. На торсионных полях..


Ответ от VintHeXer [активный]
Вообще ИМХО по закону Ампера и ещё какой-то очень умной формулы, имеющей в записи синус угла, уже показывает, что нужно движение заряженной частицы в проводнике (опять же ИМХО) , тк сила тока будет при напряжении и сопротивлении.. . Напряжение вродь как есть (частица то заряжена) , а вот сопротивление в вакууме.. .
А вообще хрен знает.. . Особенно про движение зар-ой частицы в вакууме))


Ответ от Krab Вark [гуру]
Ну, подробный вывод надо искать в учебниках физики. Такой можно скачать, например, тут:)
"хоть и с Вашей помощью – но дети постепенно выведут магнитное притяжение или отталкивание токов в электронейтральных проводниках из закона Кулона и теории относительности. Для них это будет чудо, сотворенное собственными руками. Большего в средней школе не требуется. В университете им небрежно объяснят, как из закона Кулона для неподвижных зарядов и формул преобразований квадратичных дифференциальных форм в теории относительности следуют уравнения электромагнитных полей Максвелла. "
А вообще надо в таких вопросах ставить галочку в поле возможности делать комментарии.. .


Магнитное поле на Википедии
Посмотрите статью на википедии про Магнитное поле

1. Электромагнитное поле это такой вид материи, которая возникает вокруг движущихся зарядов. Например, вокруг проводника с током. Электромагнитное поле состоит из двух составляющих это электрическое и магнитное поле. Независимо друг от друга они существовать не могут. Одно порождает другое. При изменении электрического поля тут же возникает магнитное. Электромагнитная волна распространяется в пространстве во все стороны от своего источника. Можно себе представить включению лампочку, лучи света от нее распространяются во все стороны. Электромагнитная волна при распространении переносит энергию в пространстве. Чем сильнее ток в проводнике вызвавший поле, тем больше энергия переносимая волной. Также энергия зависит от частоты излучаемых волн, при увеличении ее в 2,3,4 раза энергия волны увеличится в 4,9,16 раз соответственно. То есть энергия распространения волны пропорциональна квадрату частоты.

2. Фильтр в электронике - устройство для выделения желательных компонентов спектра электрического сигнала и/или подавления нежелательных. Фильтры, находящие применение в обработке сигналов, бывают

аналоговыми или цифровыми

пассивными или активными

линейными и нелинейными

рекурсивными и нерекурсивными

Среди множества рекурсивных фильтров отдельно выделяют следующие фильтры (по виду передаточной функции):

фильтры Чебышёва

фильтры Бесселя

фильтры Баттерворта

эллиптические фильтры

По тому, какие частоты фильтром пропускаются (задерживаются), фильтры подразделяются на

фильтры низких частот (ФНЧ)

фильтры высоких частот (ФВЧ)

полосно-пропускающие фильтры (ППФ)

полосно-задерживающие (режекторные) фильтры (ПЗФ)

фазовые фильтры

Классификация фильтров

В конструкциях пассивных аналоговых фильтров используют сосредоточенные или распределённые реактивные элементы, такие как катушки индуктивности и конденсаторы. Сопротивление реактивных элементов зависит от частоты сигнала, поэтому, комбинируя их, можно добиться усиления или ослабления гармоник с нужными частотами. Активные аналоговые фильтры строятся на основе усилителей, охваченных петлёй обратной связи (положительной или отрицательной). В активных фильтрах возможно избежать применения катушек индуктивности, что позволяет уменьшить физические размеры устройств, упростить и удешевить их изготовление.

3. Электрический генератор - это устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию. Классификация электромеханических генераторов



По типу первичного двигателя:

Турбогенератор - электрический генератор, приводимый в движение паровой турбиной или газотурбинным двигателем;

Гидрогенератор - электрический генератор, приводимый в движение гидравлической турбиной;

Дизель-генератор - электрический генератор, приводимый в движение дизельным двигателем;

Ветрогенератор - электрический генератор, преобразующий в электричество кинетическую энергию ветра;

По виду выходного электрического тока

Трёхфазный генератор

С включением обмоток звездой

С включением обмоток треугольником

По способу возбуждения

С возбуждением постоянными магнитами

С внешним возбуждением

С самовозбуждением

С последовательным возбуждением

С параллельным возбуждением

Со смешанным возбуждением.

Простейший генератор постоянного тока представляет собой помещенную между полюсами магнита рамку из проводника, концы которого присоединены к изолированным полукольцам, называемым пластинами коллектора. К полукольцам (коллектору) прижимаются положительная и отрицательная щетки, которые замыкаются внешней цепью через электрическую лампочку. Для работы генератора рамку проводника с коллектором необходимо вращать. В соответствии с правилом правой руки при вращении рамки проводника с коллектором в ней будет индуктироваться электрический ток, изменяющий свое направление через каждые пол-оборота, так как магнитные силовые линии каждой стороной рамки будут пересекаться то о одном, то в другом направлении. Вместе с этим через каждые пол-оборота изменяется контакт концов проводника рамки и полуколец коллектора со щетками генератора. Во внешнюю цепь ток будет идти в одном направлении, изменяясь только по величине от 0 до максимума. Таким образом, коллектор в генераторе служит для выпрямления переменного тока, вырабатываемого рамкой. Для того чтобы электрический ток был постоянным не только по направлению, но и по величине, (по величине - приблизительно постоянным), коллектор делают из многих (36 и более) пластин, а проводник представляет собой много рамок или секций, выполненных в виде обмотки якоря. 1 - полюс электромагнита; 2 - катушка возбуждения; 3 - контактное кольцо; 4 - щетка генератора; S - внешняя цепь; 6 - рамка проводника; 7 - источник постоянного тока.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Это порождающие друг друга переменные электрические и магнитные поля.
Теория электромагнитного поля создана Джеймсом Максвеллом в 1865 г.
Он теоретически доказал, что:
любое изменение со временем магнитного поля приводит к возникновению изменяющегося электрического поля, а всякое изменение со временем электрического поля порождает изменяющееся магнитное поле.
Если электрические заряды движутся с ускорением, то создаваемое ими электрическое поле периодически меняется и само создает в пространстве переменное магнитное поле и т.д.
Источниками электромагнитного поля могут быть:
- движущийся магнит;
- электрический заряд, движущийся с ускорением или колеблющийся (в отличие от заряда движущегося с постоянной скоростью, например, в случае постоянного тока в проводнике, здесь создается постоянное магнитное поле).
Электрическое поле существует всегда вокруг электрического заряда, в любой системе отсчета, магнитное – в той, относительно которой электрические заряды движутся,
электромагнитное – в системе отсчета, относительно которой электрические заряды движутся с ускорением.

ПОПРОБУЙ РЕШИ!

Кусок янтаря потёрли о ткань, и он зарядился статическим электричеством. Какое поле можно обнаружить вокруг неподвижного янтаря? Вокруг движущегося ?

Заряженное тело покоится относительно поверхности земли. Автомобиль равномерно и прямолинейно движется относительно поверхности земли. Можно ли обнаружить постоянное магнитное поле в системе отсчета, связанной с автомобилем?

Какое поле возникает вокруг электрона , если он: покоится; движется с постоянной скоростью; движется с ускорением?

В кинескопе создаётся поток равномерно движущихся электронов. Можно ли обнаружить магнитное поле в системе отсчёта, связанной с одним из движущихся электронов?

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

Это электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве с конечной скоростью,
зависящей от свойств среды.

Свойства электромагнитных волн:
-распространяются не только в веществе, но и в вакууме;
- распространяются в вакууме со скоростью света (С = 300 000 км/c);
- это поперечные волны;
- это бегущие волны (переносят энергию).

Источником электромагнитных волн являются ускоренно движущиеся электрические заряды.
Колебания электрических зарядов сопровождаются электромагнитным излучением, имеющим частоту, равную частоте колебаний зарядов.

Магнитное поле движущегося заряда может возникать вокруг проводника с током. Так как в нем движутся электроны, обладающие элементарным электрическим зарядом. Также его можно наблюдать и при движении других носителей зарядов. Например, ионов в газах или жидкостях. Это упорядоченное движение носителей зарядов, как известно, вызывает в окружающем пространстве возникновение магнитного поля. Таким образом, можно предположить, что магнитное поле независимо от природы тока его вызывающего возникает и вокруг одного заряда находящегося в движении.

Общее же поле в окружающей среде формируется из суммы полей создаваемых отдельными зарядами. Этот вывод можно сделать исходя из принципа суперпозиции. На основании различных опытов был получен закон, который определяет магнитную индукцию для точечного заряда. Это заряд свободно перемещается в среде с постоянной скоростью.

Формула 1 — закон электромагнитной индукции для движущегося точечного заряда

Где r радиус-вектор, идущий от заряда к точке наблюдения

Q заряд

V вектор скорости движения заряда

Формула 2 — модуль вектора индукции

Где альфа это угол между вектором скорости и радиус вектором

Эти формулы определяют магнитную индукцию для положительного заряда. Если ее необходимо рассчитать для отрицательного заряда то нужно подставить заряд со знаком минус. Скорость движения заряда определяется относительно точки наблюдения.

Чтобы обнаружить магнитное поле при перемещении заряда можно провести опыт. При этом заряд не обязательно должен двигаться под действием электрических сил. Первая часть опыта состоит в том, что по проводнику круговой формы проходит электрический ток. Следовательно, вокруг него образуется магнитное поле. Действие, которого можно наблюдать при отклонении магнитной стрелки находящейся рядом с витком.

Рисунок 1 — круговой виток с током воздействует на магнитную стрелку

На рисунке изображён виток с током, слева показана плоскость витка справа плоскость перпендикулярная ей.

Во второй части опыта мы возьмем сплошной металлический диск, закрепленный на оси от которой он изолирован. При этом диску сообщен электрический заряд, и он способен быстро вращаться вокруг своей оси. Над диском закреплена магнитная стрелка. Если раскрутить диск с зарядом, то можно обнаружить что стрелка вращается. Причем это движение стрелки будет таким же, как при движении тока по кольцу. Если при этом изменить заряд диска или направление вращения, то и стрелка будет отклоняться в другую сторону.