Методические указания к самостоятельной работе студентов по дисциплине «Физика» для студентов специальности 5090609 «Монтаж и эксплуатация электрооборудования промышленных предприятий и гражданских со (стр. 5 из 7)
F — ?
——————
Дано:
I=10 А ;
I1 = 2,5 А ;
l = 0,4м;
a = 0,02 м;
μ = 1 (для воздуха).
Рис.1
Решение. Во всех точках контура ACDE векторы В индукции магнитного поля
прямолинейного тока I направлены перпендикулярно плоскости контура (за чертеж при выбранных на рис. 1 направлениях тока I и взаимном расположении прямолиней- ного проводника и контура). Стороны контура AC a DE одинаково расположены по отношению к прямолинейному проводнику с током I, однако направления тока I1в них прямо противоположны. Поэтому силы F2 и F4, действующие со стороны магнитного поля тока I на участки АС и DE контура стоком I1, численно равны и противоположныпо направлению: F2 = — F4, так что F2+F4 = 0.
Задача 2.
Определить магнитную индукцию в центре днска Тонкий диск, радиус которого 25 см, сделан из диэлектрика и равномерно заряжен по поверхности. Заряд диска 5 Кл. Диск вращается в воздухе вокруг оси, проходящей через его центр и перпендикуляр –
ной его плоскости, с постоянной угловой скоростью, делая 5 оборотов за секунду..
Задача 3.
Определить момент импульса электрона. Электрон, прошедший в ускоряющем электрическом поле разность потенциалов 10 кВ, движется в однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Т, перпендикулярной его скорости.
6. Темы рефератов
6.1. Магнитоєлектрические и єлектродинамические измерительные приборы.
6.2. Экспериментальное определение удельного заряда частиц.
(Массс – спектрография).
7. Форма отчета
7.1. Конспект изученного материала по вопросам для изучения.
7.2. Письменная работа по решению задач по индивидуальным заданиям.
8. Формы контроля
8.1. Проверка конспекта.
8.2. Проверка письменной работы по решению задач.
9. Литература
9.1. Жданов Л. С., Жданов Г. Л. Учебник для средних специальных учебных заведений. К. Вища школа, 1983.
9.2. Сборник задач по физике (для средних специальных учебных заведений). Под редакцией Гладковой. М., Наука, 1984.
9.3. Яворский Б. М., Детлаф А. А. Курс физики. Том 2. Учебник для студентов высших учебных заведений. М., «Высшая школа», 1977.
9.4. Савельев И.В. Курс общей физики. Том 2. М., «Наука», Главная редакция Физико-математической литературы, 1987.
9.5. Попов В. С. Теоретическая электротехника. Учебник для студентов средних специальных учебных заведений. М., Энергия. 1978.
9.6. Попов В. С. Электрические измерения. Учебник для средних специальных учебных заведений. М. Энергия. 1985.
9.7. Иродов И. Е. Задачи по общей физике.Учебное пособие для студентов высших учебных заведений. М., «Наука». 1988.
Тема для самостоятельного изучения № 4
«Парамагнитные, диамагнитные, ферромагнитные вещества.
Кривая начального намагничивания ферромагнетиков»
1. Цель
1.1. Углубить представления о магнитных свойствах вещества. Ознакомиться с основными отличиями ферромагнетиков от других веществ.
1.2. Освоить решение задач по определению магнитной проницаемости среды.
2. Вопросы для изучения
2.1. Ознакомиться с понятием магнитной проницаемости вещества.
2.2. Изучить свойства диамагнетиков и парамагнетиков, сравнить их. Уяснить по- нятие «интенсивность намагничивания вещества».
2.3. Ферромагнетизм.
2.3.1. Изучить свойства ферромагнетиков.
2.3.2. Экспериментальное изучение ферромагнетиков, зависимость интенсивности
намагничивания железа от напряженности магнитного поля.
2.3.3. Выяснить сущность явления магнитного насыщения.
2.3.3. Выяснить сущность явления остаточной намагниченности в ферромагнети –
ках.
2.3.4. Явление гистерезиса в ферромагнетиках. Пояснить график зависимости ин –
тенсивности намагничивания железа от напряженности магнитного поля.
2.3.5. Понятие о природе ферромагнетизма.
2.4. Решение решения задач по определению магнитной проницаемости среды.
3. Требования к знаниям и умениям студентов
3.1. Изучив тему, студент должен знать:
3.1.1. Физический смысл понятия «магнитная проницаемость вещества».
3.1.2. Иметь представление о различиях в магнитных свойствах сред, о влиянии магнитного поля на движении электронов в атомах и зависимости магнитных свойств веществ от орбитальных магнитных моментов атомов. Знать понятие «интенсивность намагничивания вещества».
3.1.3. Магнитные свойства диамагнетиков и парамагнетиков.
3.1.4. Свойства ферромагнетиков и причины их существования. Зависимость интен-
сивности намагничивания от напряженности намагничивающего поля.
3.1.5. Иметь представление о природе ферромагнетизма.
3.2 Студент должен уметь:
3.2.1. Пояснять физическую природу парамагнетиков, диамагнетиков и ферромаг –
нетиков.
3.2.2. Определять магнитную проницаемость веществ.
3.2.3. Использовать график зависимости магнитной индукции от напряженности магнитного для определения магнитной проницаемости ферромагнетиков.
4. Вопросы для самоконтроля
4.1. Как действует внешнее магнитное поле на орбитальный магнитный момент электрона в атоме?
4.2. Какие вещества называются диамагнетиками? Что происходит с диамагнети –
ком при его внесении в магнитное поле?
4.3. Какие вещества называются парамагнетиками? Что происходит с парамагне –
тиком при его внесении в магнитное поле?
4.4. Что называется вектором намагниченности и как он связан с индукцией маг –
нитного поля?
4.5. Чем различаются магнитные свойства диа- и парамагнетиков?
4.6. Как связаны между собой векторы магнитной индукции, напряженности маг –
нитного поля, намагниченности?
4.7. Каково соотношение между относительной магнитной проницаемостью и магнитной восприимчивостью диа- и парамагнетиков?
4.8. Чему равна циркуляция вдоль замкнутого контура: а) вектора напряженности магнитного поля; б) вектора намагниченности; в) вектора магнитной индукции?
4.9. Изложите метод исследования ферромагнетиков, предложенный А. Г. Столе –
товым. Каковы результаты его опытов?
4.10. Каковы особенности магнитных свойств ферромагнетиков?
5. Примеры решения задач
Задача 1.
Определить силу тока в обмотке тороида. Тороид с железным ненамагниченным сердечником, длина которого по средней линии l1 = 1,00 м, имеет воздушный зазор l2= 3,0 мм (рис. 1). По обмотке тороида, содержащей N = 1300 витков, пустили ток, в результате чего индукция в зазоре стала В2 = 1,00 Т.
Рис.1I =?
—————
l1 = 1,00 м; l2= 3,0 мм = 3,0 • 10-3 м;
N = 1300 витков;
В2 = 1,00 Т.
Решение. Поскольку в задаче идет речь о магнитной цепи, применим теорему о циркуляции вектора Н, выбрав в качестве контура интегрирования среднюю линию тороида L. Так как воздушный зазор в тороиде узкий, то рассеянием линий индукции можно пренебречь. Следовательно, линии индукции будут проходить так же, как и в сплошном торе. Поэтому через любое поперечное сечение нашего тороида, в том чис- ле и через сечение, взятое в воздушном зазоре, проходит один и тот же магнитный по-
ток Ф. А так как и площадь любого сечения S одна и та же, то одинаковы и магнитные индукции в любой точке контура L:
Задача 2.
После выключения тока в обмотке тороида из предыдущей задачи остаточная индукция в зазоре стала В = 4,2 мТ. Определить остаточную намагниченность J сердечника, а также напряженность Н1 поля в железе.
J = ? Н1 = ?
———————————————
l1 = 1,00 м; l2= 3,0 мм = 3,0 • 10-3 м;
N = 1300 витков;
В2 = 1,00 Т;
В = 4,2 мТ = 4,2 • 10-3 Т.
6. Темы рефератов
6.1. Опытное подтверждение доменной структуры ферромагнетиков.
6.2. Использование ферромагнетиков в технике.
7. Форма отчета
7.1. Конспект изученного материала по вопросам для изучения.
8. Формы контроля
8.1. Проверка конспекта.
8.3. Экспресс-опрос.
9. Литература
9.1. Жданов Л. С., Жданов Г. Л. Учебник для средних специальных учебных заве –
дений. К. Вища школа, 1983.
9.2. Сборник задач по физике (для средних специальных учебных заведений). Под редакцией Гладковой. М., Наука, 1984.
9.3. Яворский Б. М., Детлаф А. А. Курс физики. Том 2. Учебник для студентов высших учебных заведений. М., «Высшая школа», 1977.
9.4. Савельев И.В. Курс общей физики. Том 2. М., «Наука», Главная редакция Физико-математической литературы, 1987.
9.5. Попов В. С. Теоретическая электротехника. Учебник для студентов средних специальных учебных заведений. М., Энергия. 1978.
9.6. Попов В. С. Электрические измерения. Учебник для средних специальных учебных заведений. М. Энергия. 1985.
9.7. Иродов И. Е. Задачи по общей физике.Учебное пособие для студентов высших учебных заведений. М., «Наука». 1988.
Тема для самостоятельного изучения № 5
«Закон Фарадея. Закон Ленца.
Явление самоиндукции. Вихревые токи»