«Физика — 11 класс»
Содержание
ЭДС индукции в движущихся проводниках
Пусть проводник MN длиной l движется с постоянной скоростью V по проводящим направляющим в однородном магнитном поле.
Вектор магнитной индукции поля перпендикулярен проводнику и составляет угол α с направлением его скорости.
Проводник MN вместе с направляющими образует контур MNCD.
При движении проводника его свободные заряды движутся вместе с ним, поэтому на заряды со стороны магнитного поля действует сила Лоренца.
Fл = | q |υ B sin α
Сила Лоренца, совершает работу по перемещению зарядов по всей длине проводника.
А = Fлl = | q | υ Bl sin α
Возникающая здесь за счет действия на заряды силы Лоренца ЭДС индукции имеет магнитное происхождение.
Электродвижущая сила индукции в проводнике MN равна отношению работы по перемещению заряда q к этому заряду:
Эта формула справедлива для любого проводника длиной l, движущегося со скоростью V в однородном магнитном поле.
В других проводниках контура MNCD ЭДС равна нулю, так как эти проводники неподвижны.
Следовательно, ЭДС во всем контуре MNCD равна 
и остается неизменной, если скорость движения V постоянна.
Электродинамический микрофон
Электродинамический громкоговоритель преобразует колебания электрического тока в звуковые колебания.
Обратный процесс превращения звуковых колебаний воздуха в колебания электрического тока осуществляется с помощью микрофона.
Действие электродинамического микрофона основано на явлении электромагнитной индукции.
Как устроен этот микрофон?
Диафрагма 2 из тонкой полистирольной пленки или алюминиевой фольги жестко связана со звуковой катушкой 1 из тонкой проволоки. Катушка помещается в кольцевом зазоре сильного постоянного магнита 3. Линии магнитной индукции перпендикулярны к виткам катушки.
Звуковая волна вызывает колебания диафрагмы и связанной с ней катушки, в результате в катушке возникает меняющийся индукционный ток.
Подробнее:
при движении витков катушки в магнитном поле в них возникает переменная ЭДС индукции и переменное напряжение на зажимах катушки, которое вызывает колебания электрического тока в цепи микрофона.
Эти колебания после усиления могут быть поданы на громкоговоритель и т. д.
В телефонных аппаратах применяют менее совершенные, но зато более дешевые угольные микрофоны.
Диафрагма в таких микрофонах действует на угольный порошок и создает в нем периодические сжатия и разрежения.
От этого меняются сопротивление порошка и сила тока в электрической цепи микрофона.
Существуют и другие типы микрофонов.
Источник: «Физика — 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин
Электромагнитная индукция. Физика, учебник для 11 класса — Класс!ная физика
В электродинамическом микрофоне, изображённом на рисунке, увеличили число витков провода в катушке. Как в результате этого изменится (увеличится или уменьшится) напряжение, подаваемое с выводов катушки на электрическую схему, к которой она подключена? Ответ поясните.
В современных технических устройствах, применяемых для записи и трансляции звука, невозможно обойтись без микрофона. Микрофон — это устройство, предназначенное для преобразования звуковой волны в электрический сигнал, который затем может использоваться для записи звука, для его усиления или воспроизведения. Микрофоны могут иметь различные конструкции, их работа основывается на различных физических принципах. Однако все микрофоны имеют общие элементы конструкции — это мембрана, которая воспринимает звуковые колебания, и электромеханическая часть, которая преобразует механические колебания в электромагнитные.
Рассмотрим в качестве наиболее простого примера электродинамический микрофон с подвижной катушкой. Он состоит из корпуса, внутри которого неподвижно закреплён полосовой постоянный магнит ПМ. Упругая мембрана М вынесена на один из торцов корпуса микрофона. К мембране прикреплена катушка К, на которую намотано много витков провода. Катушка расположена так, что она находится вблизи одного из полюсов магнита. При воздействии звуковых волн на мембрану она приходит в колебательное движение, и вместе с ней начинает колебаться катушка, двигаясь вдоль продольной оси магнита. В результате этого изменяется магнитный поток через катушку, и в ней, в соответствии с законом электромагнитной индукции, возникает переменное напряжение. Закон изменения этого напряжения соответствует закону колебаний мембраны под действием звуковых волн. Таким образом, механический сигнал (звуковая волна) преобразуется в электрический (колебания напряжения между выводами намотанного на катушку провода), который затем подаётся на специальную электрическую схему. Следовательно, в данном типе микрофона электромеханическая часть состоит из постоянного магнита, подвижной проволочной катушки и электрической цепи, к которой она подключена.
Существуют и другие типы микрофонов — конденсаторный микрофон (в нём мембрана прикреплена к одной из пластин включённого в электрическую цепь конденсатора, в результате чего при колебаниях мембраны изменяется его электрическая ёмкость), угольный микрофон (в нём мембрана при колебаниях давит на угольный порошок, включённый в электрическую цепь, в результате чего изменяется его сопротивление), пьезомикрофон (его работа основана на свойстве некоторых веществ — пьезоэлектриков — создавать электрическое поле при деформациях), а также ряд модификаций этих типов микрофонов.
Пользуюсь презентациями по разделам. Подготовить заранее презентацию на полный раздел лично мне гораздо проще, чем разыскивать по всему ПК презентацию на необходимую тему среди множества других. ПОльзуюсь простым маршрутом Школа — презентации — класс.Физика- раздел, а там все темы!
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
| elektrodinamika.pptx | 1.88 МБ |
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
В этом году программа физики предполагает изучение следующих разделов: № Раздел Кол-во часов 1 Электродинамика 10 2 Колебания и волны 10 3 Оптика 10 4 Элементы теории относительности 3 5 Квантовая физика 13 6 Астрономия 10 7 Обобщающее повторение 12 Всего 68 часов, к.р . 5, л.р.9
11 класс Раздел 1. Электродинамика
Тема 1. Взаимодействие токов. Вектор магнитной индукции. Линии магнитной индукции
Что такое магнитное поле и каковы его свойства? 1.Магнитное поле – это особая форма материи, которая существует независимо от нас и от наших знаний о нем. 2. Магнитное поле порождается движущимися электрическими зарядами и обнаруживается по действию на движущиеся электрические заряды. 3.С удалением от источника магнитное поле ослабевает. ! Магнитное поле и причины его возникновения
Магнитные линии – это линии, вдоль которых в магнитном поле располагаются оси маленьких магнитных стрелок. Направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки в каждой точке поля, принято за направление магнитной линии. Цепочки, которые образуют в магнитном поле железные опилки, показывают форму магнитных линий магнитного поля. Магнитные линии магнитного поля представляют собой замкнутые кривые, охватывающие проводник. Для определения направления магнитных линий используют правило буравчика Магнитные линии буравчик
Магнитные линии постоянных магнитов
Если Вы возьмете кусок магнита и разломите его на два кусочка, каждый кусочек опять будет иметь "северный" и "южный" полюс. Если Вы вновь разломите получившийся кусочек на две части, каждая часть опять будет иметь "северный" и "южный" полюс. Неважно, как малы будут образовавшиеся кусочки магнитов – каждый кусочек всегда будет иметь "северный" и "южный" полюс. Невозможно добиться, чтобы образовался магнитный монополь ("моно" означает один, монополь – один полюс). По крайней мере, такова современная точка зрения на данное явление. Это говорит о том, что в природе не существует частиц – источников магнитного поля . Магнитные полюса разделить нельзя. 1.Магнитные линии – замкнутые кривые. Свойства постоянных магнитов
Направление вектора магнитной индукции В направлен по касательной к магнитным линиям. Направление вектора В указывает северный полюс магнитной стрелки.
Модуль вектора магнитной индукции F магнитного поля силы тока I длины проводника L F зависит от:
F/IL = const B = F/IL Тесла 1Тл =1Н/(А м) Магнитная индукция – силовая характеристика магнит. поля.
Тема 2. Сила Ампера. Применение закона Ампера
12 Ампер Андре Мари Ампер — один из основоположников электродинамики, ввел в физику понятие «электрический ток» и построил первую теорию магнетизма, основанную на гипотезе молекулярных токов и установил количественные соотношения для силы этого взаимодействия. Максвелл назвал Ампера «Ньютоном электричества». Ампер работал также в области механики, теории вероятностей и математического анализа. (1775 – 1836 г.г.) Великий французский физик и математик
13 Сила Ампера — это сила, с которой МП действует на проводник с током. Сила Ампера имеет: модуль F а , который вычисляют по формуле где α – угол между вектором индукции и направлением тока в проводнике
14 2. направление в пространстве, которое определяется по правилу левой руки : Если левую руку расположить так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, а вытянутые четыре пальца были направлены вдоль тока, то отведенный на 90 ˚ большой палец укажет направление действия силы Ампера.
15 Токи сонаправлены – силы Ампера навстречу – проводники притягиваются Токи противоположны — силы Ампера противоположны – проводники отталкиваются
16 Применение силы Ампера В магнитном поле возникает пара сил, момент которых приводит катушку во вращение
17 Применение силы Ампера Ориентирующее действие МП на контур с током используют в электроизмерительных приборах магнитоэлектрической системы – амперметрах и вольтметрах. Сила, действующая на катушку, прямо пропорциональна силе тока в ней. При большой силе тока катушка поворачивается на больший угол, а вместе с ней и стрелка. Остается проградуировать прибор – т.е. установить каким углам поворота соответствуют известные значения силы тока.
18 Применение силы Ампера В электродинамическом громкоговорителе (динамике) используется действие магнитного поля постоянного магнита на переменный ток в подвижной катушке. Звуковая катушка 2 располагается в зазоре кольцевого магнита 1 . С катушкой жестко связан бумажный конус — диафрагма 3 . Диафрагма укреплена на упругих подвесах, позволяющих ей совершать вынужденные колебания вместе с подвижной катушкой. К катушке по проводам 4 подводится переменный электрический ток с частотой, равной звуковой частоте от микрофона или с выхода радиоприемника, проигрывателя, магнитофона. Под действием силы Ампера катушка колеблется вдоль оси громкоговорителя в такт с колебаниями тока. Эти колебания передаются диафрагме, и поверхность диафрагмы излучает звуковые волны.
Тема 3. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Магнитные свойства вещества
Лоренц Хендрик Антон Лоренц ввел в электродинамику представления о дискретности электрических зарядов и записал уравнения для электромагнитного поля, созданного отдельными заряженными частицами (уравнения Максвелла – Лоренца); ввел выражение для силы, действующей на движущийся заряд в электромагнитном поле; создал классическую теорию дисперсии света и объяснил расщепление спектральных линий в магнитном поле (эффект Зеемана). Его работы по электродинамике движущихся сред послужили основой для создания специальной теории относительности. 20 (1853 – 1928 г.г.) великий нидерландский физик – теоретик, создатель классической электронной теории
Сила Лоренца — это сила, с которой магнитное поле действует на заряженные частицы 21 Модуль силы Лоренца прямо пропорционален: — индукции магнитного поля В ( в Тл ); — модулю заряда движущейся частицы | q 0 | ( в Кл ); — скорости частицы ( в м/с ) где угол α – это угол между вектором магнитной индукции и направлением вектора скорости частицы
Направление силы Лоренца Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки: левую руку надо расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, четыре вытянутых пальца были направлены по направлению движения положительно заряженной частицы (или против отрицательной), тогда отогнутый на 90 ˚ большой палец покажет направление действия силы Лоренца. 22
Пространственные траектории заряженных частиц в магнитном поле Частица влетает в магнитное поле ll линиям магнитной индукции => α = 0˚ => sin α = 0 23 Если сила, действующая на частицу, = 0, то частица, влетающая в магнитное поле, будет двигаться равномерно и прямолинейно вдоль линий магнитной индукции => F л = 0
Пространственные траектории заряженных частиц в магнитном поле Если вектор В ┴ вектору скорости , то α = 90˚ = > sin α = 1 = > В этом случае сила Лоренца максимальна, значит, частица будет двигаться с центростремительным ускорением по окружности 24
Пространственные траектории заряженных частиц в магнитном поле Вектор скорости нужно разложить на две составляющие: ║ и ┴ , т.е. представить сложное движение частицы в виде двух простых: равномерного прямолинейного движения вдоль линий индукции и движения по окружности перпендикулярно линиям индукции – частица движется по спирали . 25 1 R = m | q B
Применение силы Лоренца 26
Тема 4. Открытие электромагнитной индукции. Магнитный поток.
Майкл Фарадей 1821 год: «Превратить магнетизм в электричество». 1931 год – получил электрический ток с помощью магнитного поля 28 1791 – 1867 г.г., английский физик, Почетный член Петербургской Академии Наук (1830), Основоположник учения об электро- магнитном поле; ввел понятия «электрическое» и «магнитное поле»; высказал идею существования электромагнитных волн.
29 августа 1831 года «На широкую деревянную катушку была намотана медная проволока длиной в 203 фута и между витками её намотана проволока такой же длины, изолированная от первой хлопчатобумажной нитью. Одна из этих спиралей была соединена с гальванометром, другая – с сильной батареей… При замыкании цепи наблюдалось внезапное, но чрезвычайно слабое действие на гальванометре, и то же самое действие замечалось при прекращении тока. При непрерывном же прохождении тока через одну из спиралей не удалось обнаружить отклонения стрелки гальванометра…» 29
17 октября 1831 года 30 ! Электрический ток возникал тогда, когда проводник оказывался в области действия переменного магнитного поля . Электромагнитная индукция – физическое явление, заключающееся в возникновении вихревого электрического поля, вызывающего электрический ток в замкнутом контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром. Возникающий при этом ток называют индукционным .
Тема 5. Направление индукционного тока Правило Ленца. Закон электромагнитной индукции
Алгоритм определения направления индукционного тока 1. Определить направление линий индукции внешнего поля В(выходят из N и входят в S ). 2. Определить, увеличивается или уменьшается магнитный поток через контур (если магнит вдвигается в кольцо, то ∆Ф > 0, если выдвигается, то ∆Ф 0, то линии В и В ′ направлены в противоположные стороны; если ∆Ф 0) – кольцо отталкивается ; — Магнит удаляется ( Δ Ф Мне нравится
