Содержание:
Теоретические вопросы:
Природа возникновения и основные характеристики магнитного поля
Магнитное поле – одна из форм существования материи, она присуща любому веществу и проявляется наиболее ярко при движении электрически заряженных частиц. В природе нет немагнитных тел и сред. Магнитные свойства вещества обусловлены микротоками, а магнитные и электрические свойства вакуума подтверждаются тем, что электрическая и магнитная постоянные не равны нулю, вакуум материален. Одним из признаков материальности любого поля является обладание энергией. А так как магнитное поле совершает работу при перемещении проводника с током, то оно обладает энергией, что доказывает его материальность. Магнитное поле является одним из характерных действий тока. Магнитное действие тока широко применяется в современной технике: в устройстве электромагнитов, генераторов, электродвигателей, телефонов, микрофонов, электроизмерительных приборов, в радиотехнике, в магнитной записи и воспроизведении изображения и звука. Магнитные поля играют важную роль в жизни растений и человека, в процессах, происходящих на солнце и звездах и в космическом пространстве.
Физические явления, происходящие в рамке с током и без тока в магнитном поле, являются принципиальной основой конструирования и работы электрических генераторов, преобразующих механическую энергию в электрическую. Электрических моторов, преобразующих электрическую энергию в механическую. В устройстве магнитоэлектрических измерительных приборов.
Взаимодействия между проводниками с током, то есть взаимодействия между движущимися электрическими зарядами, называют магнитными силами.
Силы с которыми проводники с током действуют друг на друга называют магнитными силами.
Подобно тому как в пространстве, окружающем неподвижные заряды возникает электрическое поле, в пространстве окружающем токи, возникает поле, названное магнитным.
Магнитное поле - особая форма материи посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися заряженными частицами, которая существует реально, независимо от нас, от наших знаний о нем.
Основные свойства магнитного поля:
Магнитное поле порождается электрическим током(движущемся зарядом)
Магнитное поле обнаруживается по действию на электрический ток (движущийся заряд)
Магнитное поле действует только на подвижные заряды с определенной силой.
Явление электромагнитной индукции. Опыты Фарадея
Открытие явления электромагнитной индукции с играло важнейшую роль в техническом прогрессе современного общества. Во всех современных генераторах, преобразующих механическую энергию в электрическую, используется явление электромагнитной индукции, открытое М. Фарадеем в 1831 году. Это явление является физической основой современной электротехники, обеспечивающей промышленность, транспорт, связь, сельское хозяйства, быт и культуру людей электрической энергией.
………………………….
Задачи:
Короткая катушка площадью поперечного сечения содержащая витков провода, по которому течет ток помещена в однородное магнитное поле напряженностью Найти: 1) магнитный момент катушки; 2) крутящий момент действующий на катушку, если ось катушки составляет угол с силовыми линиями поля.
Дано:
S=200•10^(-4) м^2
I=1,5 A
H=2•10^3 A/м
?=30°
N=500
p_m-? M-?
Решение
Магнитный момент катушки равен по определению:
p_m=NIS
p_m=500•1,5•200•10^(-4)=15 A•м^2
Крутящий момент действующий на катушку, если ось катушки составляет угол ? с силовыми линиями поля равен:
M=p_m Bsin?
По определению индукция магнитного поля равна: B=?_0 H
Тогда
M=?_0 Hp_m sin?
M=12,56•10^(-7)•2•10^3•15sin30°=0,02 Н•м
Ответ: 15 A•м^2; 0,02 Н•м
Между стеклянной пластинкой и лежащей на ней плосковыпуклой линзой находится жидкость. Найти показатель преломления жидкости, если радиус третьего темного кольца Ньютона при наблюдении в отраженном свете с длиной волны равен Радиус кривизны линзы
Дано:
?=0,6•10^(-6) м
r_3=0,82•10^(-3) м
R=0,5 м
m=3
n-?
Решение
Найдём оптическую разность хода ?. Так как при отражении от границы жидкость-стекло фаза меняется на ? (потеря полуволны), а при отражении от границы стекло-жидкость фаза не меняется, то оптическая разность хода ? равна: ?=2n?_m+?/2, где n – показатель преломления жидкости, ?_m – расстояние между линзой и плоскостью для m-го кольца. Для того, чтобы кольцо было тёмным необходимо, чтобы ?=m?/2n. Радиус r_m m –го кольца определим из ?A^" O^" C
?r_m?^2=R^2-(R-?_m )^2?2R?_m=2R m?/2n
Откуда n=Rm?/?r_m?^2
n=(0,5•3•0,6•10^(-6))/?(0,82•10^(-3))?^2 =1,34
Ответ: 1,34
………………………….
Лабораторные работы:
Изучить лабораторную работу №54 (стр. 136) из лабораторного практикума, сделать расчёт учитывая, что N1=3, t1 =5c, N2 =5, t2 =8c, N3 =10, t3 =17c (задание 1), R=12 см, ?1 =230 ,?2 =180 и ответить письменно на контрольные вопросы.
ПРОТОКОЛ
измерений к лабораторной работе №54
Выполнил(а)_____________________ Группа__________________
Масса магнита m = 0,25 кг
Длина магнита l = 0,11 м
Ширина магнита d = 0,02 м
Задание 1
№ N t,c T,c
1 3 8 2,7
2 5 8 1,6
3 10 17 1,7
Среднее - - 2
Рассчитаем период колебаний магнита по формуле Т=t/N для каждого опы- та. Найти среднее значение периода.
T_1=8/3=2,7 с
T_2=8/5=1,6 с
T_3=17/10=1,7 c
T_cр=(2,7+1,6+1,7)/3=2 с
Задание 2
№ R,cм ??_1,?^° ??_2,?^° ??_ср,?^° В,Тл
p_m,A•м^2
1 12 23 18 20,5 0,89•10^(-3) 2,88
Рассчитаем момент инерции магнита по формуле
J=0,25/12 (?0,02?^2+?0,11?^2 )=2,6•10^(-4) кг•м^2
Рассчитаем средний угол отклонения ?ср.=(?1+?2)/2.
?_ср=(23°+18°)/2=20,5°
Рассчитаем горизонтальную составляющую индукции магнитного поля Земли по формуле
В=1/2 v((2•3,14•12,56•10^(-7) •2,6•10^(-4))/(?0,12?^3•tg20,5°))=0,89•10^(-3) Тл
Рассчитаем магнитный момент магнита по формуле
p_m=1/2 v((8•?3,14?^3•2,6•10^(-4)•?0,12?^3 •tg20,5°)/(12,56•10^(-7) ))=2,88 A•м^2
Что называется магнитной индукцией? В каких единицах она измеряется?
Магнитная индукция (B) — векторная физическая величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля, а именно характеристикой его действия на движущиеся заряженные частицы и на обладающие магнитным моментом тела. Единица измерения в Международной системе единиц (СИ) — тесла (Тл)
Запишите формулу, связывающую индукцию и напряженность магнитного поля. Используя рассчитанное среднее значение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли, вычислите соответствующее значение напряженности для нашей широты.
………………………….
Выдержка из работы:
Некоторые тезисы из работы по теме Лабораторная работа по физике
Теоретические вопросы:
Природа возникновения и основные характеристики магнитного поля
Магнитное поле – одна из форм существования материи, она присуща любому веществу и проявляется наиболее ярко при движении электрически заряженных частиц. В природе нет немагнитных тел и сред. Магнитные свойства вещества обусловлены микротоками, а магнитные и электрические свойства вакуума подтверждаются тем, что электрическая и магнитная постоянные не равны нулю, вакуум материален. Одним из признаков материальности любого поля является обладание энергией. А так как магнитное поле совершает работу при перемещении проводника с током, то оно обладает энергией, что доказывает его материальность. Магнитное поле является одним из характерных действий тока. Магнитное действие тока широко применяется в современной технике: в устройстве электромагнитов, генераторов, электродвигателей, телефонов, микрофонов, электроизмерительных приборов, в радиотехнике, в магнитной записи и воспроизведении изображения и звука. Магнитные поля играют важную роль в жизни растений и человека, в процессах, происходящих на солнце и звездах и в космическом пространстве.
Физические явления, происходящие в рамке с током и без тока в магнитном поле, являются принципиальной основой конструирования и работы электрических генераторов, преобразующих механическую энергию в электрическую. Электрических моторов, преобразующих электрическую энергию в механическую. В устройстве магнитоэлектрических измерительных приборов.
Взаимодействия между проводниками с током, то есть взаимодействия между движущимися электрическими зарядами, называют магнитными силами.
Силы с которыми проводники с током действуют друг на друга называют магнитными силами.
Подобно тому как в пространстве, окружающем неподвижные заряды возникает электрическое поле, в пространстве окружающем токи, возникает поле, названное магнитным.
Магнитное поле - особая форма материи посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися заряженными частицами, которая существует реально, независимо от нас, от наших знаний о нем.
Основные свойства магнитного поля:
Магнитное поле порождается электрическим током(движущемся зарядом)
Магнитное поле обнаруживается по действию на электрический ток (движущийся заряд)
Магнитное поле действует только на подвижные заряды с определенной силой.
Явление электромагнитной индукции. Опыты Фарадея
Открытие явления электромагнитной индукции с играло важнейшую роль в техническом прогрессе современного общества. Во всех современных генераторах, преобразующих механическую энергию в электрическую, используется явление электромагнитной индукции, открытое М. Фарадеем в 1831 году. Это явление является физической основой современной электротехники, обеспечивающей промышленность, транспорт, связь, сельское хозяйства, быт и культуру людей электрической энергией.
………………………….
Задачи:
Короткая катушка площадью поперечного сечения содержащая витков провода, по которому течет ток помещена в однородное магнитное поле напряженностью Найти: 1) магнитный момент катушки; 2) крутящий момент действующий на катушку, если ось катушки составляет угол с силовыми линиями поля.
Дано:
S=200•10^(-4) м^2
I=1,5 A
H=2•10^3 A/м
?=30°
N=500
p_m-? M-?
Решение
Магнитный момент катушки равен по определению:
p_m=NIS
p_m=500•1,5•200•10^(-4)=15 A•м^2
Крутящий момент действующий на катушку, если ось катушки составляет угол ? с силовыми линиями поля равен:
M=p_m Bsin?
По определению индукция магнитного поля равна: B=?_0 H
Тогда
M=?_0 Hp_m sin?
M=12,56•10^(-7)•2•10^3•15sin30°=0,02 Н•м
Ответ: 15 A•м^2; 0,02 Н•м
Между стеклянной пластинкой и лежащей на ней плосковыпуклой линзой находится жидкость. Найти показатель преломления жидкости, если радиус третьего темного кольца Ньютона при наблюдении в отраженном свете с длиной волны равен Радиус кривизны линзы
Дано:
?=0,6•10^(-6) м
r_3=0,82•10^(-3) м
R=0,5 м
m=3
n-?
Решение
Найдём оптическую разность хода ?. Так как при отражении от границы жидкость-стекло фаза меняется на ? (потеря полуволны), а при отражении от границы стекло-жидкость фаза не меняется, то оптическая разность хода ? равна: ?=2n?_m+?/2, где n – показатель преломления жидкости, ?_m – расстояние между линзой и плоскостью для m-го кольца. Для того, чтобы кольцо было тёмным необходимо, чтобы ?=m?/2n. Радиус r_m m –го кольца определим из ?A^" O^" C
?r_m?^2=R^2-(R-?_m )^2?2R?_m=2R m?/2n
Откуда n=Rm?/?r_m?^2
n=(0,5•3•0,6•10^(-6))/?(0,82•10^(-3))?^2 =1,34
Ответ: 1,34
………………………….
Лабораторные работы:
Изучить лабораторную работу №54 (стр. 136) из лабораторного практикума, сделать расчёт учитывая, что N1=3, t1 =5c, N2 =5, t2 =8c, N3 =10, t3 =17c (задание 1), R=12 см, ?1 =230 ,?2 =180 и ответить письменно на контрольные вопросы.
ПРОТОКОЛ
измерений к лабораторной работе №54
Выполнил(а)_____________________ Группа__________________
Масса магнита m = 0,25 кг
Длина магнита l = 0,11 м
Ширина магнита d = 0,02 м
Задание 1
№ N t,c T,c
1 3 8 2,7
2 5 8 1,6
3 10 17 1,7
Среднее - - 2
Рассчитаем период колебаний магнита по формуле Т=t/N для каждого опы- та. Найти среднее значение периода.
T_1=8/3=2,7 с
T_2=8/5=1,6 с
T_3=17/10=1,7 c
T_cр=(2,7+1,6+1,7)/3=2 с
Задание 2
№ R,cм ??_1,?^° ??_2,?^° ??_ср,?^° В,Тл
p_m,A•м^2
1 12 23 18 20,5 0,89•10^(-3) 2,88
Рассчитаем момент инерции магнита по формуле
J=0,25/12 (?0,02?^2+?0,11?^2 )=2,6•10^(-4) кг•м^2
Рассчитаем средний угол отклонения ?ср.=(?1+?2)/2.
?_ср=(23°+18°)/2=20,5°
Рассчитаем горизонтальную составляющую индукции магнитного поля Земли по формуле
В=1/2 v((2•3,14•12,56•10^(-7) •2,6•10^(-4))/(?0,12?^3•tg20,5°))=0,89•10^(-3) Тл
Рассчитаем магнитный момент магнита по формуле
p_m=1/2 v((8•?3,14?^3•2,6•10^(-4)•?0,12?^3 •tg20,5°)/(12,56•10^(-7) ))=2,88 A•м^2
Что называется магнитной индукцией? В каких единицах она измеряется?
Магнитная индукция (B) — векторная физическая величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля, а именно характеристикой его действия на движущиеся заряженные частицы и на обладающие магнитным моментом тела. Единица измерения в Международной системе единиц (СИ) — тесла (Тл)
Запишите формулу, связывающую индукцию и напряженность магнитного поля. Используя рассчитанное среднее значение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли, вычислите соответствующее значение напряженности для нашей широты.
………………………….