МАГНИТНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ

Прежде всего, обращаем внимание на относительность магнитного поля (неплохой мостик к СТО!), приводя пример с лаборантом, вносящим в класс заряженный шар:

Магнитное поле существует для учащихся и отсутствует для лаборанта.

Кроме того, нелишним будет обратить внимание учащихся на нецентральный характер магнитных взаимодействий: все магнитные взаимодействия будут описываться векторными произведениями, что определит направления сил не вдоль силовых линий магнитного поля, а перпендикулярно к ним.

4.1.СИЛОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАГНИТНОГО ПОЛЯ. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗАРЯДА, ДВИЖУЩЕГОСЯ СО СКОРОСТЬЮ υ.

_ _

_ q·[υ·r]

Н = ------------------ , (1)

4π·r³

_

Где Н – напряжённость магнитного поля – силовая характеристика магнитного поля движущегося заряда.

Обсуждается вопрос: как меняется |H|, если r, υ, α= Const?

Ответ: НИКАК.

Следовательно, силовые линии магнитного поля (уместно при этом напомнить смысл силовых линий, например, электростатического поля) ЗАМКНУТЫ.

СИЛОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАГНИТНОГО ПОЛЯ. ЗАКОН БИО-САВАРА-ЛАПЛАСА.

Det: Малой длины dl прямой провод с током I создаёт в точке

А малую напряжённость магнитного поля dH:

_ _

_ Ι· [dl·R]

dH = ------------------------------ (2)

4π·R³

_

(Снова следует задать вопрос о значении |Н| при постоянных значениях переменных |dl|, I, |r|‚ α и снова подчёркнуть замкнутость силовых линий магнитного поля!)

NB! Отметим, что на практике, в основном, рассматриваются прямые и кольцевые токи. Качественно объяснив сущность интегрирования, знакомим учащихся с итогами.

НАПРЯЖЁННОСТЬ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ДЛЯ «СТАНДАРТНЫХ» КОНФИГУРАЦИЙ ТОКА.

а). Для бесконечно длинного прямого провода с током I:

_ Ι

|H| = ----------------- , (3)

2π·R

б). Для кругового тока I радиусом R (в центре витка!)

_ Ι

|H| = ----------------- (4)

2R

Размерность напряжённости магнитного поля: [H] = 1 А/м.

Для снятия страха перед формулами (1) – (4) предлагается пара простых задач на подстановку:

1. Рассчитать напряжённость магнитного поля для бесконечного прямого проводника с силой тока I = 400 А на расстоянии 20 см от проводника.

Рассчитать напряжённость магнитного поля в центре кругового витка радиусом 20 м при силе тока 10 кА.

(о размагничивании кораблей и подводных лодок)

Затем следует предложить ДЗ на преобразование формул

(3) – (4). Задачи типа: На каком расстоянии от провода с током силой I = 125,6А напряжённость магнитного поля равна 50 А/м?

Какой ток создаёт в центре кольца радиусом 20 см напряжённость магнитного поля Н=400А/м?

В качестве домашнего задания предлагаются задачи №№ 13.39, 13.40, 13.41, 13.42, 13.43, 13.46 из сборника «3800 задач по физике для школьников и поступающих в ВУЗы», Москва, издательский дом «Дрофа», 2000.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВЕЩЕСТВЕ (обзор).

Объясняется необходимость рассмотрения магнитного поля в веществе для земных условий.

Вводится относительная магнитная проницаемость μ как количественная характеристика взаимодействия магнитного поля и вещества:

В Е Щ Е С Т В А

Диамагнетики Парамагнетики Ферромагнетики

(μ‹1, μ≈1) (μ›1, μ≈1) (μ››1)

NB! μ= μ(Н)!

He,Ne,Ar,Xe,Rn Ge,C,N2,S Fe,Cr и их соединения

С6Н6,С10Н8,Вi,Sb для воздуха μ≈1

Cu,Be,H2O и

Сверхпроводники

ИНДУКЦИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ КАК ХАРАКТЕРИСТИКА МАГНИТНОГО ПОЛЯ В ВЕЩЕСТВЕ. СВЯЗЬ НАПРЯЖЁННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ И ВЕКТОРА ИНДУКЦИИ.

_ _

Det: В = μ0·μ·Н , -7

где μ0 = 4π·10 Гн/м – абсолютная магнитная проницаемость (магнитная характеристика вакуума).

μ – относительная магнитная проницаемость вещества, в котором создано магнитное поле.

Н – напряжённость магнитного поля.

Размерность индукции магнитного поля: [B]= 1 Тл (тесла).

Для снятия страха перед формулами предлагаются простые расчётные задачи типа:

Определить индукцию магнитного поля, создаваемую в воздухе бесконечно длинным прямым проводом с током силой 5 А на расстоянии 4 см от провода.

Какая сила тока создаёт в центре кругового витка радиусом 50 см индукцию 2 мТл?

МАГНИТНЫЙ МОМЕНТ ПЛОСКОГО

КОНТУРА С ТОКОМ

Det: Магнитным моментом плоского контура с током называется

_

Вектор Р: _ _

Р = I·S·n,

Где I – сила тока в контуре,

S – площадь контура (если витков N, то

S = N·S1, где S1 – площадь одного витка),

_