Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Downloads / Elektromagnetizm.doc
Скачиваний:
56
Добавлен:
19.05.2015
Размер:
5.17 Mб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

КАФЕДРА ФИЗИКИ

Электромагнетизм

методические указания к самостоятельной работе

по физике (раздел «Электричество и магнетизм»)

Ростов-на-Дону 2012

Составители;

кандидат физико-математических наук, доцент Н.В. Дорохова,

кандидат физико-математических наук, доцент В.П.Сафронов,

кандидат физико-математических наук, доцент В.В.Шегай

УДК 537.8

ЭЛЕКТЮМАГНЕТИЗМ: Метод, указания

к типовому расчету по физике ДГТУ

ГОУ, Ростов н/Д, 2012. — 27 с.

Приведены рекомендации к выполнению типового расчета по второй части курса общей физики, включающего задачи по теме: постоянный ток, магнитное поле токов.

Дается необходимый теоретический и справочный материал, примеры решения задач и варианты заданий.

Предназначены для студентов технических специальностей всех форм обучения,

Рецензент кандидат физико-математических наук, доцент

Э.Н. Кленов

Научный редактор кандидат физико-математических наук, доцент

В.В.Шегай

© Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Донской государственный технический университет

СОДЕРЖАНИЕ

Краткие теоретические сведения

3

Примеры решения задач

6

Задачи для самостоятельного решения

13

Варианты типовых заданий (контрольных работ)

25

Справочные сведения

27

Литература

27

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Законы постоянного тока

1.Сила тока:

где q — заряд, прошедший через поперечное сечение проводника за время t.

2.Закон Ома для участка цепи:

где U — напряжение; R — сопротивление участка цепи.

3/Закон Ома для замкнутой цепи:

где ε — ЭДС источника; R,r — сопротивление внешнего и внутрен­него участков цепи; 4.Сопротивление проводника:

где l, S — длина и площадь поперечного сечения проводника; ρ — удельное сопротивление материала. 5.Последовательное соединение проводников.

,

,

.

6.Параллельное соединение проводников.

,

,

.

7.Работа тока A за время t и мощность P:

A=I2Rt=IUt= ; P=I2R=IU=.

8.Коэффициент полезного действия (КПД) источника тока:

Магнитное поле в вакууме

1. Закон Био - Савара – Лапласа: магнитная индукции dB, создаваемая элементом тока I dв точке с радиусом-вектором

где α— угол между d и . магнитная постоянная.

Направление вектора магнитной индукции определяется правилом правого буравчика: если поступательное движение право­го буравчика совпадает с направлением тока, то траектория движения концов его рукоятки совпадает с силовыми линиями магнитного поля.

2.Магнитная индукция прямого бесконечного проводника с током:

где R — расстояние от проводника до точки наблюдения.

3.Магнитная индукция поля, создаваемого контуром с током:

4.Магнитная индукция в центре кругового тока:

,

где R — радиус кругового витка. Вектор направлен вдоль оси витка.

5.Магнитная индукция на оси кругового тока радиусом R на рас­стоянии h от центра контура:

.

6.Магнитная индукция длинного соленоида:

B = μ0· n· I,,

где n — число витков на единицу длины соленоида. Вектор направлен вдоль оси соленоида.

7.Принцип линейной суперпозиции. Магнитная индукция поля, создаваемого одновременно n проводниками с током равна векторной сумме магнитных индукций полей, создаваемых каждым проводником в отдельности:

i=1,2,…n.

8.Закон Ампера. На элемент тока Idl со стороны маг­нитного поля с индукцией В действует сила (сила Ампера)::

dF = I∙ dl∙ B sinα,

где α — угол между направлением тока и вектором магнитной индукции.

Направление силы Ампера определяется правилом левой руки: если четыре вытянутых пальца расположить по на­правлению тока так, чтобы вектор магнитной индукция входил в ла­донь, то отогнутый большой палец укажет направление силы Ампера.

Для прямого проводника длиной l величина силы Ампера:

F = I l B sinα.

9.Сила взаимодействия двух параллельных бесконечно длинных проводников с токами I1, I2:

,

где l — длина рассматриваемого участка проводника; R — расстоя­ние между проводниками. Если токи в проводниках текут в одном направлении, то проводники притягиваются друг к другу, а если в противоположных — то отталкиваются.

10.Вращающий момент, действующий на контур с током в магнитном поле:

M=ISBsinα

где S — площадь контура; α — угол между вектором магнитной ин­дукции и нормалью к поверхности, охватываемой контуром.

11.Сила Лоренца действует на частицу с зарядом q, движущуюся со скоростью в магнитном поле с индукцией:

F = qBsinα,

где α — угол между направлением скорости и вектором магнитной ин­дукции.

Направление силы Лоренца для положительных частиц определяется правилом левой руки: если четыре вытянутых пальца расположить по на­правлению движения частицы так, чтобы вектор магнитной индукция входил в ла­донь, то отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца. Для отрицательно заряженных частиц направление стлы Лоренца нужно поменять на противоположное..

12. Элементарный магнитный поток dФ через элемент по­верхности dS определяется формулой:

dФ = BdS cosα,

где α — угол между единичным вектором нормали к поверхности, ох­ватываемой контуром, и вектором магнитной индукции .

13.Полный магнитный поток через поверхность S:

.

Для однородного магнитного поля магнитный поток, проходящий через плоский контур с площадью S:

Ф = BS cosα.

14.Механическая работа, совершаемая при перемещении контура с током в магнитном поле:

A =

При конечном изменении потока и постоянном токе I:

A=I(Ф2-Ф1).

где Ф1 — магнитный поток в начальном положении контура; Ф2 — в конечном положении.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Соседние файлы в папке Downloads