Явление электромагнитной индукции и самоиндукции. Энергия магнитного поля (стр. 2 )

На следующем занятии будет проводиться лабораторная работа №9 «Изучение явления электромагнитной индукции», которая основывается на материале данного занятия.

Необходимость подготовки студента к достижению последующих результатов обучения:

Знания и умения, полученные при изучении данной темы будут закреплены в  следующем разделе данной дисциплины. 

Необходимость подготовки студентов к достижению конечных результатов изучения дисциплины «Физика»:

Изучение дисциплины заканчивается в 1 семестре 1 курса, и студенты должны будут использовать полученные знания по дисциплине «Физика» при сдаче экзамена.

Приложение А

(информационное)

Приложение Б

(информационное)

Тезисы на тему «Майкл Фарадей»

Майкл Фарадемй (22 сентября 1791, Лондон — 25 августа 1867, Лондон) — английский физик-экспериментатор и химик. Член Лондонского  королевского общества (1824) и множества других научных организаций, в том числе иностранный почётный член Петербургской академии наук (1830).

Открыл электромагнитную индукцию, лежащую в основе современного промышленного производства электричества и многих его применений. Создал первую модель электродвигателя. Среди других его открытий — первый трансформатор, химическое действие тока, законы электролиза, действие магнитного поля на свет, диамагнетизм. Первым предсказал электромагнитные волны.  Фарадей ввёл в научный обиход термины ион, катод, анод, электролит, диэлектрик, диамагнетизм, парамагнетизм и др.

Фарадей — основоположник учения об электромагнитном поле,  которое затем математически оформил и развил Максвелл. Основной идейный вклад Фарадея в физику электромагнитных явлений заключался в отказе от ньютонова принципа дальнодействия и во введении понятия физического поля — непрерывной области пространства, сплошь заполненной силовыми линиями и взаимодействующей с веществом.

Майкл Фарадей родился 22 сентября 1791 года в посёлке Ньюингтон-Баттс близ Лондона, в семье кузнеца. Семья — отец Джеймс (1761—1810), мать Маргарет (1764—1838), братья Роберт и Майкл, сестры Элизабет и Маргарет— жила дружно, но в нужде, поэтому уже в 13 лет Майкл, оставив школу, начал работать рассыльным в лондонском книжном магазине, принадлежащем французу-эмигранту Рибо. После испытательного срока он стал  учеником переплётчика.

Фарадей так и не сумел получить систематическое образование, но рано проявил любознательность и страсть к чтению. В магазине было немало научных книг; в позднейших воспоминаниях Фарадей особо отметил книги по электричеству и химии, причём по ходу чтения он сразу начал проводить простые самостоятельные опыты. Отец и старший брат Роберт в меру своих возможностей поощряли тягу Майкла к знаниям, поддерживали его материально и помогли изготовить простейший источник электричества — «Лейденскую банку». Поддержка брата продолжалась и после скоропостижной смерти отца в 1810 году.

Важным этапом в жизни Фарадея стали посещения Городского философского общества (1810—1811 годы), где 19-летний Майкл по вечерам слушал научно-популярные лекции по физике и астрономии, участвовал в диспутах. Некоторые учёные, посещавшие книжный магазин, отметили способного юношу; в 1812 году один из посетителей, музыкант Уильям Денс, подарил ему билет на цикл публичных лекций в Королевском институте знаменитого химика и физика, первооткрывателя многих химических элементов Гемфри Дэви.

Несмотря на всемирную славу, Фарадей до конца жизни оставался скромным добросердечным человеком. Он отклонил предложение возвести его, как ранее Ньютона и Дэви, в рыцарское достоинство, дважды отказался стать президентом Королевского общества (в 1848 и 1858 годах). Во время Крымской войны правительство Великобритании предложило ему участвовать в разработке химического оружия против русской армии, но Фарадей с возмущением отверг это предложение как аморальное. Фарадей вёл непритязательный образ жизни и часто отклонял выгодные предложения, если они мешали бы ему заниматься любимым делом.

Майкл Фарадей умер 25 августа 1867 года за письменным столом, немного не дожив до 76-летия. Он умер бедняком, но имел честь поддерживать на почётном месте научную славу Англии в продолжение многих лет.

Приложение В 

(информационное)

Тезисы  на тему  «Эмилий Ленц».

  Эмилий Христианович Ленц (12  февраля 1804, Дерпт — 29 января 1865, Рим) — российский физик из балтийских немцев, один из основоположников электротехники. С его именем связано открытие закона, определяющего тепловые действия тока, и закона, определяющего направление индукционного тока. С 1823 до 1826 год принимал участие как физик в кругосветном путешествии Коцебу. Результаты научных исследований этой экспедиции были напечатаны им в «Мемуарах Санкт-Петербургской академии наук» (1831). В 1829 принимал участие в первой экспедиции на Эльбрус под руководством генерала Эммануэля. В 1828 году выбран адъюнктом академии, а в 1834 году академиком. Вместе с тем он состоял профессором, а в последние годы и ректором СПб университета. Преподавал также в знаменитой Немецкой школе Святого Петра (1830—1831), в Главном педагогическом институте и в Михайловском артиллерийском училище. Лекции его по физике и физической географии отличались замечательной ясностью и строгой систематичностью. Такими же качествами обладали и его известные руководства физики (для гимназии) и физической географии; оба учебника выдержали несколько изданий, но первый из них был особенно распространён. Настолько же блестяща и плодотворна была и научная деятельность академика Ленца.

В истории физики научным трудам его всегда будет отводиться почетное место. Многие его научные исследования относятся к физической географии (о температуре и солености моря, об изменчивости уровня Каспийского моря, о барометрическом измерении высот, об измерении магнитного наклонения и напряженности земного магнетизма и др.). Но главным образом он работал в области электромагнетизма.  Главнейшие результаты его исследований излагаются и во всех учебниках физики. Именно:

Закон индукции («Правило Ленца»), по которому направление индукционного тока всегда таково, что он препятствует тому действию (напр. движению), которым он вызывается (1834 г.). «Закон Джоуля — Ленца»: количество теплоты, выделяемое током в проводнике, пропорционально квадрату силы тока и сопротивлению проводника (1842 г.). Опыты, подтверждающие «явление Пельтье»; если пропускать гальванический ток через висмутовый и сурьмяной стержни, спаянные концами и охлажденные до 0 °C, то можно заморозить воду, налитую в ямку около спая (1838). Опыты над поляризацией электродов (1847) и т. д.

Приложение Г

(обязательное)

Правильное решение задач

Задача 1

Дано: S=60 см2 B=0,4 Тл б=90° R=2 Ом	СИ: 60·10-4 м2	Решение: q=I·Дt, I=е/R, R=-ДФ/Дt=(Ф2-Ф1)/Дt, q=-ДФ/R, если повернуть на угол 90 градусов, то Ф2=0, Ф1=BS, ДФ=-BS, q=BS/R, q=(0,4·60·10-4)/2=1,2 мКл Ответ: 1,2 мКл
q-?

Задача 2

Дано: L=3,5 Гн е=105 В	Решение: е=-L·ДI/Дt→ДI/Дt=-е/L, ДI/Дt=-105/3,5=30А/с Ответ: 30 А/с
ДI/Дt-?

Задача 3

Дано: Дt=5 мс N=500 Ф1=7мВб Ф1=3мВб	СИ: 5·10-3 c 7·10-3 Вб 3·10-3 Вб	Решение: е=-ДФ/Дt=-N(Ф2-Ф1)/Дt, е=-500(3-7)10-3/5·10-3=400 В Ответ: 400 В
е-?

Приложение Д

(обязательное)

Группа №_______  Фамилия, имя студента_______________________

Тест на тему «Явление электромагнитной  индукции и самоиндукции.  Энергия магнитного поля»

Вариант 1

1 Для на­блю­де­ния яв­ле­ния элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции со­би­ра­ет­ся элек­три­че­ская схема, вклю­ча­ю­щая в себя по­движ­ную про­во­лоч­ную ка­туш­ку, под­со­еди­нен­ную к ам­пер­мет­ру и не­по­движ­ный маг­нит. Ин­дук­ци­он­ный ток в ка­туш­ке воз­ник­нет

1) толь­ко если ка­туш­ка не­по­движ­на от­но­си­тель­но маг­ни­та

2) толь­ко если ка­туш­ка на­де­ва­ет­ся на маг­нит

3) толь­ко если ка­туш­ка сни­ма­ет­ся с маг­ни­та

4) если ка­туш­ка на­де­ва­ет­ся на маг­нит или сни­ма­ет­ся с маг­ни­та

2 Квад­рат­ная рамка вра­ща­ет­ся в од­но­род­ном маг­нит­ном поле во­круг одной из своих сто­рон. Пер­вый раз ось вра­ще­ния сов­па­да­ет с на­прав­ле­ни­ем век­то­ра маг­нит­ной ин­дук­ции, вто­рой раз пер­пен­ди­ку­ляр­на ему. Ток в рамке

1) воз­ни­ка­ет в обоих слу­ча­ях

2) не воз­ни­ка­ет ни в одном из слу­ча­ев

3) воз­ни­ка­ет толь­ко в пер­вом слу­чае

4) воз­ни­ка­ет толь­ко во вто­ром слу­чае

3 В каком из пе­ре­чис­лен­ных ниже тех­ни­че­ских объ­ек­тов ис­поль­зу­ет­ся яв­ле­ние дви­же­ния про­вод­ни­ка с током под дей­стви­ем маг­нит­но­го поля?

1) в элек­тро­маг­ни­те