МТ.19 (16.10.2020)
ОП.12 Общая электротехника с основами электроники
Преподаватель Жерневская И.Е.
Тема 3: Электромагнетизм
Цель занятия: Изучить и законспектировать основные понятия лекционного материала. Изучить основные свойства, параметры и характеристики магнитного поля.
Задание:
1. Изучить лекционный материал. Краткий опорный конспект лекционного материала оформить в рабочей тетради.
2. Посмотреть презентации «Магнитное поле тока» и «Магнитный поток».
3. Дать ответы на контрольные вопросы, выполнить контрольное задание (см. в конце лекционного материала).
Ответы на контрольные вопросы и контрольное задание (с указанием дисциплины, фамилии и инициалов, даты и темы) оформить письменно в рабочей тетради, сфотографировать на телефон и выслать на дистанционную почту (адреса для обратной связи указаны ниже).
Срок выполнения задания — до 23.10.2020!
Обратная связь:
1. zhernevskaja.inna@mail.ru
2. https://vk.com/zhernevskaya
3. https://ok.ru/profile/519483261262
4. Viber (+380713844123)
5. WhatsApp (+380713844123)
6. dist-obuchenie@mail.ru
Рекомендуемая литература:
1. Данилов И. А., Иванов П. М. Общая электротехника с основами электроники — М.: Мастерство, 2001
2. В. Е. Китаев Электротехника с основами промышленной электроники. Учебное пособие для проф.-тех. училищ. — М.: Высш. школа, 1980
3. Задачник по электротехнике: учеб. пособие для нач. проф. образования: учеб. пособие для сред. проф. образования \ [П.Н. Новиков, В.Я. Кауфман, О.В. Толчеев и др.] - М.: Академия, 2007
Лекция
Тема 3: Электромагнетизм
План
Основные свойства и характеристики магнитного поля
Графическое изображение магнитного поля
Закон Ампера
Характеристики магнитного поля
Магнитная проницаемость
Основные свойства и характеристики магнитного поля
Магнитное поле — это материя, которая возникает вокруг источников электрического тока, а также вокруг постоянных магнитов (рисунок 1). В пространстве магнитное поле отображается как совокупление сил, которые способны оказать воздействие на намагниченные тела. Это действие объясняется наличием движущих разрядов на молекулярном уровне.
Рисунок 1
Магнитное поле формируется только вокруг электрических зарядов, которые находятся в движении. Именно поэтому магнитное и электрическое поле являются, неотъемлемыми и вместе формируют электромагнитное поле. Компоненты магнитного поля взаимосвязаны и воздействуют друг на друга, изменяя свои свойства.
Свойства магнитного поля:
1. Магнитное поле возникает под воздействие движущих зарядов электрического тока.
2. В любой своей точке магнитное поле характеризуется вектором физической величины под названием магнитная индукция, которая является силовой характеристикой магнитного поля.
3. Магнитное поле может воздействовать только на магниты, на токопроводящие проводники и движущиеся заряды.
4. Магнитное поле может быть постоянного и переменного типа
5. Магнитное поле измеряется только специальными приборами и не может быть воспринятым органами чувств человека.
6. Магнитное поля является электродинамическим, так как порождается только при движении заряженных частиц и оказывает влияние только на заряды, которые находятся в движении.
7. Заряженные частицы двигаются по перпендикулярной траектории.
Графическое изображение магнитного поля
Магнитное поле можно изобразить графически с помощью магнитных силовых линий. Эти линии проводятся в таком направлении, так чтобы направление сил поля совпало с направлением самой силовой линии. Магнитные силовые линии являются непрерывными и замкнутыми одновременно.
Направление магнитного поля определяется с помощью магнитной стрелки. Силовые линии определяют также полярность магнита, конец с выходом силовых линий - это северный полюс, а конец, с входом этих линий, это южный полюс.
Очень удобно наглядно оценить магнитное поле с помощью обычных железных опилок и листка бумаги.
Если мы на постоянный магнит положим лист бумаги, а сверху насыплем опилок, то частички железа выстроятся соответственно силовым линиям магнитного поля.
Направление силовых линий для проводника удобно определять по знаменитому правилу буравчика или правилу правой руки (рисунок 2). Если мы обхватим проводник рукой так, чтобы большой палец смотрел по направлению тока (от плюса к минусу), то 4 оставшиеся пальцы покажут нам направление силовых линий магнитного поля.
Рисунок 2
Закон Ампера
Закон Ампера показывает, с какой силой действует магнитное поле на помещенный в него проводник. Эту силу также называют силой Ампера.
Формулировка закона: сила, действующая на проводник с током, помещенный в однородное магнитное поле, пропорциональна длине проводника, вектору магнитной индукции, силе тока и синусу угла между вектором магнитной индукции и проводником.
Энергия, заключенная в магнитном поле, может проявлять себя в виде электромагнитных сил, которые возникают при взаимодействии магнитного поля с движущимися электрическими зарядами
Если поместить в магнитное поле проводник с током I, то между электронами, проходящими по проводнику, и магнитным полем возникнут электромагнитные силы, которые, складываясь, образуют результирующую силу F, стремящуюся вытолкнуть проводник из магнитного поля. Электромагнитная сила F, действующая на проводник с током, находящийся в магнитном поле и расположенный перпендикулярно направлению поля, равна произведению силы тока I, индукции магнитного поля В и длины проводника 
:
Если проводник расположен под углом α к силовым магнитным линиям, то сила будет определяться по формуле:
Направление действия силы F обычно определяют по правилу левой руки: Если расположить ладонь левой руки так, чтобы линии магнитного поля входили в неё и четыре вытянутых пальца были направлены по току, то отогнутый под прямым углом большой палец покажет направление силы (рисунок 3).
Рисунок 3
В результате воздействия таких механических сил при одинаковом направлении тока лежащие рядом проводники будут притягиваться друг к другу (рисунок 4, а), при разном направлении тока — отталкиваться (рисунок 4, б). На явлении взаимодействия магнитного поля и проводника с током основано устройство различных электрических машин и приборов, например, измерительных приборов магнитоэлектрической системы. Особенно большие силы между проводниками возникают в электрических цепях при коротких замыканиях.
А) б)
Рисунок 4 — Взаимодействие двух проводников с током: а) при одинаковом направлении тока; б) при разном направлении тока