- •Лабораторный практикум по физике с компьютерными моделями
- •Часть II
- •«Электричество и магнетизм»
- •Введение
- •Раздел III, IV
- •Порядок выполнения лабораторной работы
- •Напряженность электрического поля конденсатора
- •Результаты измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 302 взаимодействие электрических зарядов
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения лабораторной работы
- •Результаты измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №303 цепи постоянного тока
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения лабораторной работы
- •Значения эдс источников тока и сопротивления резисторов
- •Результаты измерений
- •Результаты расчета
- •Порядок выполнения работы
- •Результаты измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №305 электромагнитная индукция
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения работы
- •Значения индукции магнитного поля b, сопротивления r и скоростей υ
- •Результаты измерений
- •Контрольные вопросы
- •Свободные колебания в rlc - контуре
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения лабораторной работы
- •Значения ёмкости конденсатора и индуктивности катушки
- •Результаты измерений
- •Контрольные вопросы
- •Вынужденные колебания в rlc – контуре
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения лабораторной работы
- •Значения характеристик
- •Результаты измерений
- •Вопросы и задания для самоконтроля
- •Содержание
- •Лабораторный практикум по физике с компьютерными моделями
- •Часть II
- •Компьютерная верстка о.Л. Никонович
Контрольные вопросы
Дайте определение магнитного поля.
Какими величинами характеризуется магнитное поле.
Сформулируйте закон Био-Савара-Лапласа.
Дайте определение соленоида и запишите выражение для его магнитной индукции.
Выведите расчетные формулы.
Лабораторная работа №305 электромагнитная индукция
Цель работы:
знакомство с моделированием явления электромагнитной индукции
экспериментальное подтверждение закономерностей электромагнитной индукции.
Приборы и принадлежности:
персональный компьютер
компьютерные модели «Открытая физика 1.1».
Краткая теория
Явление электромагнитной индукции состоит в возникновении электродвижущей силы (ЭДС) в проводящем контуре, площадь которого пронизывается изменяющимся во времени магнитным потоком. Под действием этой ЭДС в замкнутом контуре возникает электрический ток. Эта ЭДС получила название ЭДС индукции (), а ток – индукционный (). Значениеопределяется лишь скоростью изменения магнитного потока и не зависит от того, чем вызвано это изменение – деформацией контура, его перемещением в магнитном поле, изменением самого магнитного поля или совместным действием этих причин.
М. Фарадей, обобщив многочисленные опытные факты, установил закон электромагнитной индукции:ЭДС электромагнитной индукции в контуре, площадь которого пронизывается изменяющимся во времени магнитным потоком, прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром, т.е.
.
Э. Х. Ленц, который исследовал взаимосвязь между направлением индукционного тока в контуре и причиной, вызвавшей этот ток, установил в закономерность, называемую правилом Ленца:
Индукционный ток в контуре всегда имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего этот индукционный ток.
Магнитным потоком (потоком векторамагнитной индукции) сквозь малую поверхность площадьюdSназывается физическая величина:
где ;– единичный вектор нормали к площадкеdS;– проекция векторана направление нормали. Малая площадкаdSвыбирается так, чтобы ее можно было считать плоской, а магнитное поле в её пределах – однородным.есть число линий магнитной индукции, проходящих через единицу поверхности.
Если магнитное поле неоднородно, а рассматриваемая поверхность не плоская, то эту поверхность можно разбить на бесконечно малые элементы dS. Каждый элемент поверхности можно рассматривать как плоскую площадку, а любое поле на протяжении этого элемента как однородное. Магнитный поток сквозь произвольную поверхностьSопределяется по формуле:
.
|
Рис. 1 |
Сила, с которой магнитное поле действует на элемент проводника с током, находящегося в магнитном поле, прямо пропорциональна силе токаIв проводнике и векторному произведению элемента длиныпроводника на магнитную индукцию и называетсясилой Ампера:
.
В скалярном виде, для рассматриваемого случая, . Элементарная работа, совершаемая магнитным полем, определится выражением
Произведение – площадь, пересекаемая проводником при его перемещении в магнитном поле,– поток вектора магнитной индукции, пронизывающий эту площадь. Тогда работа при перемещении контура в магнитном поле равна
.