Билет к экзамену по физике. Экзаменационный билет 10 Вопрос1 Контур с током в магнитном поле

• Название: Экзаменационный билет 10 Вопрос1 Контур с током в магнитном поле
• Анкор: Билет к экзамену по физике
• Дата: 03.05.2022
• Размер: 2.29 Mb.
• Имя файла: bilet_10_fizika_Lvov.docx
• Тип: Документы; #509149

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 10

Вопрос1: Контур с током в магнитном поле

Контур с током в магнитном поле, индукция магнитного поля

Схема эксперимента:



1 – стационарный магнит

2 – Электрический контур по которому пропускается ток. Он может поворачиваться относительно вертикальной оси

3 – Пружина, работающая на закручивание. Один конец пружины связан с контуром, а другой с устройством поворота контура относительно вертикальной оси.

4 – Поворотное устройство с лимбом.

Описание:

В устройстве использован метод крутильных весов, который применял ещё Кулон при открытии закона взаимодействия электрических зарядов и магнитных стрелок.



В отсутствии тока контур устанавливается произвольным образом. Его положение определяется углом φ<sub>0



При пропускании тока контур поворачивается и его положение определяется углом</sub> φ_{1. Угол поворота контура} Δ φ = φ_{1 –} φ_0.

2. Моменты сил:

М_магн(φ_{1) – момент силы действующий на контур с током со стороны магнитного поля, в угловом положении} φ₁

М_{пружины(}Δ φ) – момент силы, действующий на контур со стороны пружины, определяемый углом закручивания пружины

Поскольку контур находится в равновесном положение, то Ммагн=Мпружины

Т.о. по углу закручивания пружины можно определить момент силы, действующий на контур с током со стороны магнитного поля, при его различной ориентации по отношении к магнитному полю.

Зависимость момента сил, действующего на контур с током, от величины силы тока при фиксированных размерах контура и его положения



Вывод: момент сил пропорционален силе тока

Зависимость момента сил, действующего на контур с током, от площади S, ограниченной контуром при фиксированной величине тока и его положения



Вывод: момент сил, пропорционален площади, ограниченной контуром.

Вывод: Поскольку величина момента сил пропорциональна силе тока и площади, то отношение M/I*S не зависит от свойств контура и является объективной характеристикой поля, создаваемого постоянным магнитом.

3. Магнитный момент контура с током

Произведение I*S=p_m называется магнитным моментом контура с током.

p_m – векторная величина, направленная по нормали к поверхности, ограниченной контуром, в соответствии с правилом буравчика

Если рукоять вращать по направление Тока, острие укажет на направление Магнитного момента

Зависимость момента сил от его ориентации относительно магнитного поля при фиксированных I и S

Вывод: Момент сил, действующий на контур с током со стороны магнитного поля, равен нулю, когда магнитный момент контура совпадает с направлением магнитного поля и максимален, когда они взаимно перпендикулярны. Величина момента сил изменяется с углом поворота по закону синуса.

Общ. Вывод:

Величина момента сил, действующая на контур с током со стороны магнитного поля, пропорциональна силе тока, его площади и изменяется по закону синуса в зависимости от ориентации контура по отношению к магнитному полю.

Максимальное значение момента сил соответствует положению контура когда нормаль поверхности, ограниченной контуром, перпендикулярна направлению магнитного поля (sin φ = +-1)

Эта величина не зависит от свойств контура и является основной количественной характеристикой МП.



Индукция магнитного поля – это векторная, силовая характеристика поля, равная отношению максимального момента сил и магнитного момента этого контура

4. Связь между моментом сил и индукцией МП

Момент сил, действующий на контур с током со стороны мп, зависит о величины его индукции, магнитного момента контура с током и ориентации контура по отношению к мп.

Т.к. , то в векторной форме

1. 
   Полярные и неполярные молекулы в электрическом поле
   

ДИПОЛЬ – это Система, состоящая из двух одинаковых по величине и противоположных по знаку зарядов, разделенных некоторым промежутком, образуют диполь. Диполь является основным модельным представлением, которое используется для описания поля в диэлектриках. Электрический момент диполя, равный произведению величины заряда на расстояние между ними, направлен от – к + заряду. 𝑝 = 𝑞𝑙



ПОЛЯРНЫЕ И НЕПОЛЯРНЫЕ МОЛЕКУЛЫ

Если центры + и – зарядов совпадают, то такие молекулы называются неполярными.



Если центры + и – зарядов не совпадают, то такие молекулы называются полярными.



НЕПОЛЯРНЫЕ МОЛЕКУЛЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ В электрическом поле + заряды смещаются по полю, а – против поля. Оказывается, что во многих случаях расстояние lмежду центрами + и – в неполярных молекулах увеличивается пропорционально вели- чине электрического поля lE



Поскольку под действием электрического поля изменяется состояние неполярного ди- электрика, этот процесс называется деформационной поляризацией. Говорят, что непо- лярные молекулы в электрическом поле ведут себя как упругий диполь.
ПОЛЯРНЫЕ МОЛЕКУЛЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ Газообразное состояние. В газообраз- ном состоянии, как правило, молекулы находятся на достаточно большом расстоянии по сравнению с их размерами и участвуют в тепловом хаотическом движении. Каждая по- ^{лярная молекула имеет дипольный момент р}i^{. Однако из-за наличия теплового движе-} ния суммарный дипольный момент совокупности полярных молекул равен нулю.



Жидкое состояние. Для жидкого состояния вещества характерно наличие ближнего по- рядка. Из принципа минимума потенциальной энергии следует, что + одного диполя

«прилипает» к – соседнего диполя. Каждая полярная молекула имеет дипольный момент ^рi ^{.Однако из-за принципа min W}p ^{суммарный дипольный момент совокупности полярных} молекул равен нулю. Эти молекулы также участвуют в тепловом, хаотическом движении.



Полярные молекулы, попадая в электрическое поле, испытывают два противоположных воздействия: - ориентирующее воздействие электрического поля - и дезориентирующее воздействие теплового, хаотического движения. Оказывается, что во многих случаях из-за борьбы этих воздействий, суммарный дипольный момент совокупности полярных молекул пропорционален напряженности поля. В случае кристаллических диэлектриков, имеющих ионное строение, электрическое поле приводит к смещению положительных

ионов в направлении Е и отрицательных – в противоположную сторону. В электрическом поле дипольный момент кристаллического диэлектрика направлен вдоль поля и пропорционален величине его напряженности. Говорят, что полярные молекулы в электрическом поле ведут себя как жесткий диполь.