Презентация на тему: "Курс к ЕГЭ -"Электромагнетизм""

Электромагнетизм.
Курс подготовки к Единому государственному экзамену


11.10.2022

СОДЕРЖАНИЕ

1. Теоретические сведения по разделам:
«Магнитное поле» и « Электромагнитная индукция»
2. Тест по разделу « Электромагнитная индукция»

11.10.2022

Опыт Эрстеда
Взаимодействие токов
Магнитная индукция
Сила Ампера
Сила Лоренца
Магнитные свойства вещества
Магнитное поле
11.10.2022

Опыт Эрстеда
1820 г. Х. Эрстед открыл магнитное поле электрического тока.
При прохождении электрического тока по проводнику магнитная стрелка располагается перпендикулярно проводнику.
11.10.2022

Открытие Эрстеда
При помещении магнитной стрелки в непосредственной близости от проводника с током он обнаружил, что при протекании по проводнику тока, стрелка отклоняется; после выключения тока стрелка возвращается в исходное положение (см. рис.).

Из описанного опыта
Эрстед делает вывод:


вокруг прямолинейного проводника с током есть магнитное поле.

11.10.2022

Общий вывод: вокруг всякого проводника с током есть магнитное поле. Но ведь ток – это направленное движение зарядов.
Вокруг всякого движущегося заряда помимо электрического поля существует еще и магнитное.
Магнитное поле - это особый вид материи, окружающей движущиеся заряды (или проводники с током), и проявляющейся в действии на движущиеся заряды (или проводники с током).

11.10.2022

Взаимодействие токов
r
l
А. Ампер установил законы магнитного взаимодействия токов.
11.10.2022

Взаимодействие токов
- 7
Ампер – это сила тока, протекающего по двум бесконечно длинным параллельным проводникам, находящимся в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, при которой их участки длиной 1 м взаимодействуют с силой 2* 10 Н.
11.10.2022

Направление и модуль вектора магнитной индукции.
Магнитная индукция прямого проводника.
Линии магнитной индукции.
Правило буравчика.
Соленоид, правило правой руки.
Магнитное поле Земли.

Магнитная индукция
11.10.2022

Магнитная индукция
Магнитная индукция – силовая характеристика магнитного поля. (Магнитная индукция определяет силу, с которой магнитное поле действует на внесенный в него проводник с током).
Магнитная индукция – векторная величина.
За направление вектора магнитной индукции принимается направление от южного полюса к северному магнитной стрелки, помещенной в данное магнитное поле.
B
Модуль вектора магнитной индукции равен отношению максимальной силы, действующей со стороны магнитного поля на участок проводника с током, к произведению силы тока на длину участка проводника.
11.10.2022

Магнитная индукция
I
r
Магнитная индукция магнитного поля прямого проводника с током на расстоянии r от него.
11.10.2022

Линии магнитной индукции
Линии магнитной индукции – это линии, касательные к которым направлены так же, как и вектор магнитной индукции в данной точке поля.
B
B
B
N
S
B
11.10.2022

Линии магнитной индукции
I
B
I
B
I
B
Линии магнитной индукции всегда замкнуты.
Магнитное поле – вихревое поле.
Магнитных зарядов, подобных электрическим, в природе нет.
11.10.2022

Правило буравчика
11.10.2022
Известно, что направление линий магнитного поля тока связано с направлением тока в проводнике. Эта связь может быть выражена простым правилом, которое называется правилом буравчика.
Правило буравчика заключается в следующем: если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитного поля тока.
С помощью правила буравчика по направлению тока можно определить направлений линий магнитного поля, создаваемого этим током, а по направлению линий магнитного поля – направление тока, создающего это
поле.

т о к
линия индукции
магнитного поля
Правило буравчика
Если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитного поля тока.
11.10.2022

т о к
направлен к нам
линия индукции
Правило буравчика
11.10.2022

т о к
направлен от нас
линия индукции
Правило буравчика
11.10.2022

Магнитное поле
однородное
неоднородное
1
2
2
1
B1=B2
B1>B2
Правило правой руки: Если обхватить соленоид ладонью правой руки, направив четыре пальца по направлению тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида.
11.10.2022

Правило правой руки
Правило правой руки: Если обхватить соленоид ладонью правой руки, направив четыре пальца по направлению тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида.
11.10.2022

Линии магнитной индукции
N
S
B
B
постоянный магнит
соленоид
11.10.2022

Магнитное поле Земли
С
Ю
N
S
11.10.2022

Сила Ампера
B
I
F
A
B
I
n
если
если
x
Сила Ампера – сила, с которой магнитное поле действует на помещенный в него проводник с током.
11.10.2022

Правило левой руки
Правило левой руки:
если расположить левую руку так, чтобы линии индукции входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре вытянутых пальца были направлены по току, то отставленный большой палец покажет направление силы, действующей на проводник.
11.10.2022

Сила Ампера
S
N
B
B
B
I
I
I
Правило левой руки:
если расположить левую руку так, чтобы линии индукции входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре вытянутых пальца были направлены по току, то отставленный большой палец покажет направление силы, действующей на проводник.
11.10.2022

Применение силы Ампера
Электроизмерительные приборы
Громкоговоритель
Вращающий момент
11.10.2022

Сила Лоренца
B
n
+
если
если
Сила Лоренца – сила, с которой магнитное поле действует на движущуюся заряженную частицу.
11.10.2022

Сила Лоренца
B
R
+
-
11.10.2022

Сила Лоренца
Направление силы Лоренца, действующей на заряженную частицу, можно определит по правилу левой руки: если расположить левую руку так, чтобы линии индукции входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре вытянутых пальца были направлены по движению положительно заряженной частицы (против движения отрицательно заряженной), то отставленный большой палец покажет направление действующей на частицу силы.

При движении заряженной частицы в магнитном поле сила Лоренца работы не совершает.
Период обращения частицы в однородном магнитном поле
Круговое движение заряженной частицы в однородном магнитном поле
11.10.2022

Сила Лоренца
B
-
B
+
B
-
11.10.2022

Магнитные свойства вещества
Гипотеза Ампера - магнитные свойства тела можно объяснить циркулирующими внутри него токами.
вещества
диамагнетики
ферромагнетики
парамагнетики
Ампер объяснил магнетизм веществ существованием молекулярных токов.
11.10.2022

Магнитные свойства вещества
11.10.2022

Магнитный поток
Майкл Фарадей
Явление электромагнитной индукции
Вихревое электрическое поле
ЭДС индукции в движущихся проводниках
Явление самоиндукции
Индуктивность
Энергия магнитного поля
Электромагнитное поле
Задачи

Электромагнитная индукция
11.10.2022

Магнитный поток
n
B
S
Магнитный поток через поверхность изменяется, если изменяется число магнитных линий, пронизывающих поверхность.
где B – модуль вектора магнитной индукции, S – площадь контура,
α – угол между вектором магнитной индукции и нормалью к плоскости контура.
Единица магнитного потока в системе СИ называется Вебером (Вб).
11.10.2022

Магнитный поток
11.10.2022

Майкл Фарадей
Майкл Фарадей
(1791 -1867)
«Превратить магнетизм в электричество»
(запись в дневнике была сделана в 1822 году)
Явление электромагнитной индукции было открыто 29 августа 1831 года.


11.10.2022

Открытие электромагнитной индукции
29 августа 1831 г.
Майкл Фарадей
В основе опытов Фарадея лежала идея, что если вокруг проводника с током возникает магнитное поле, то должно существовать и обратное явление – возникновение электрического тока в замкнутом проводнике под действием магнитного поля.

Явление ЭМИ
Направление индукционного тока
Сила индукционного тока
Закон ЭМИ
Опыт с катушками

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ
11.10.2022

Электромагнитная индукция
Ii
11.10.2022

Электромагнитная индукция
Когда в лаборатории Лондонского Института Королевского общества работал Майкл Фарадей, ему по штату полагался ассистент — отставной сержант Андерсен. Сержант и заметил, что стрелка гальванометра двигается.
Фарадей пошел еще дальше…

11.10.2022

Электромагнитная индукция – физическое явление, заключающееся в возникновении вихревого электрического поля, вызывающего электрический ток в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром.
Ток, возникающий в замкнутом контуре, называется индукционным.
Электромагнитная индукция
11.10.2022

Направление индукционного тока
Ii
Ii
Ii
Ii
1
2
3
4
11.10.2022

Правило Ленца
Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван.
Э.Х. Ленц
1804 – 1865 г.г.,
академик, ректор
Петербургского
Университета
11.10.2022

Направление индукционного тока
Для определения направления индукционного тока в контуре необходимо:
Определить направление линий магнитной индукции внешнего магнитного поля (В0).
Выяснить как меняется магнитный поток, пронизывающий контур (увеличивается или уменьшается.)
Определить направление линий магнитной индукции магнитного поля, созданного индукционным током (В), зная правило Ленца .


4. Определить направление индукционного тока, зная направление линий магнитной индукции магнитного поля индукционного тока по правилу буравчика (или по правилу правой руки).

11.10.2022

Направление индукционного тока
В
В
В
В
В
0
В
0
В
0
В
0
Ii
Ii
Ii
Ii
11.10.2022

Сила индукционного тока
Ii1
Ii2
1
2
Сила индукционного тока зависит от скорости изменения магнитного потока: чем быстрее меняется магнитный поток, тем больше сила индукционного тока.
11.10.2022

Джозеф Генри
(1797 – 1878 )

Впервые провел опыт с двумя катушками. Открыл взаимоиндукцию.
11.10.2022

Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея – Максвелла).
,
I
Ii
ЭДС индукции в замкнутом контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.
11.10.2022

Вихревое электрическое поле
Переменное во времени магнитное поле порождает электрическое поле.
Одним из условий существования тока является наличие электрического поля.
В замкнутом проводящем контуре возникает электрический ток при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур.
Порождаемое электрическое поле является вихревым.
11.10.2022

Электрическое поле
вихревое
электростатическое
источники
положительные и отрицательные электрические заряды
переменное во времени магнитное поле
Ii
11.10.2022

Электрическое поле
вихревое
электростатическое
направление линий напряженности
Е
Е
Е
правый винт
левый винт
11.10.2022

Электрическое поле
вихревое
электростатическое
работа поля по замкнутому контуру
+
-
1
2
Е
Е
Е
1
2
В
11.10.2022

В чем отличие вихревого электрического поля от потенциального?
Вихревое, работа по замкнутому контуру не равна нулю

Вихревое, работа по замкнутому контуру не равна нулю

Потенциальное, работа по замкнутому контуру равна нулю
Потенциальное или вихревое
Замкнутые
Замкнутые
Не замкнуты, начинаются и заканчиваются на зарядах
Линии поля (замкнутые или незамкнутые)
Электрические заряды
Движущиеся заряды ,ток

Электрические заряды
Что служит индикатором
Изменяющееся магнитное поле
Движущиеся заряды , ток
Электрические заряды
Источник поля
Вихревое электрическое
Магнитное
Электростатическое
Вид поля

Вопросы
11.10.2022

ЭДС индукции в движущихся проводниках
В
I
l
- угол между направлением скорости проводника и вектором магнитной индукции.
11.10.2022

Самоиндукция
1
2
2
1
Ест
Евихр
Ест
Евихр
Самоиндукция – возникновение ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении в нем силы тока.
11.10.2022

Самоиндукция
Ф~B~I
Ф=LI
- индуктивность контура
- индуктивность катушки
11.10.2022

Энергия магнитного поля тока
11.10.2022

Переменное во времени электрическое поле порождает магнитное поле.
Переменное во времени магнитное поле порождает электрическое поле.
Утверждение, что в данной точке пространства существует только электрическое или только магнитное поле, не имеет смысла, если не указать, по отношению к какой системе отсчета эти поля рассматриваются.
Электрические и магнитные поля – проявление единого электромагнитного поля.



Электромагнитное поле
11.10.2022

11 класс
Тест. Электромагнитная индукция
Подготовка к ЕГЭ

11.10.2022

В тестовой части к каждому заданию дается 4 варианта ответа, из которых правильный только один. Оценивается в один балл.
В части С требуется дать развернутое решение -3 балла; ошибка в математических вычислениях или преобразованиях формул -2 балла; запись нужных формул, но отсутствие преобразований и вычислений -1 балл.
Оценка «2», если от 0 до 33% выполнено верно;
Оценка «3», если от 34 до 55%;
Оценка «4», если от 56 до 69%;
Оценка «5», если 70% и более.

11.10.2022

График изменения магнитного потока, пронизывающего катушку, показан на рисунке. В каком промежутке времени ЭДС индукции имеет максимальное значение?
0-5 с;
5-10 с;
10-20 с;
везде одинаковая;
1
11.10.2022

В катушке индуктивностью L1=0,6 Гн сила тока I1=15 А, а в катушке индуктивностью L2=15 Гн сила тока I2=0,6 А. Сравните энергии магнитного поля этих катушек.
1)W1= W2;
2) W1> W2;
3) W1 <W2;
4) W1= W2=0.




2
11.10.2022

Как изменится энергия электрического поля конденсатора, если заряд на его обкладках уменьшить в 4 раза? Разность потенциалов между обкладками считать неизменной.
уменьшится в 4 раза;
увеличится в 4 раза;
не изменится;
увеличится в 16 раз.

3
11.10.2022

В однородном магнитном поле вокруг оси ОО1 c одинаковой угловой скоростью ω вращаются две проводящие рамки. Чему равно отношение амплитудных значений ЭДС индукции ε1/ ε2, наведенных в рамках?
1/2
2/1;
1/3;
1/1

4
11.10.2022

Каким образом нельзя изменить магнитный поток, пронизывающий плоское проволочное проводящее кольцо в однородном поле?
вытянув кольцо в овал;
смяв кольцо;
повернув кольцо вокруг оси, перпендикулярной плоскости кольца;
повернув кольцо вокруг оси, проходящей в плоскости кольца.
5
11.10.2022

При увеличении в раза индукции однородного магнитного поля и площади неподвижной рамки поток вектора магнитной индукции:
не изменится;
увеличится в 2 раза;
увеличится в 4 раза;
уменьшится в 4 раза.


6
11.10.2022

Неподвижный виток провода находится в магнитном поле и своими концам замкнут на амперметр. Значение магнитной индукции поля изменяется с течением времени согласно графику на рисунке. В какой промежуток времени амперметр покажет наличие электрического тока в витке?
0-1 и 3-4 с;
1-2 с;
2-3 с;
1-3 с.

7
11.10.2022

«ЭДС индукции, генерируемая в покоящейся рамке, зависит только от …»
направления вектора магнитной индукции;
модуля вектора магнитной индукции;
потока вектора магнитной индукции;
скорости изменения потока вектора магнитной индукции.

8
11.10.2022

За 5с магнитный поток, пронизывающий проволочную рамку увеличился от 3 до 8 Вб. Чему равно при этом значение ЭДС индукции в рамке?
0,6 В;
1 В;
1,6 В;
25 В.


9
11.10.2022

Вблизи северного полюса магнита падает медная рама АBCD (см. рис.). При прохождении верхнего и нижнего положений рамки, показанных на рисунке, индукционный ток в стороне АВ рамки:
равен нулю в обоих положениях;
направлен вверх в обоих положениях;
направлен вниз в обоих положениях;
направлен вверх и вниз соответственно.
10
11.10.2022

Проволочное кольцо покоится в магнитном поле, линии индукции которого перпендикулярны к плоскости кольца. В первый промежуток времени проекция вектора магнитной индукции на некоторую фиксированную ось линейно растет от В0 до 5В0 во второй –за то же время уменьшается от 5В0 до 0, затем за третий такой же промежуток времени уменьшается от 0 до - 5В0. на каких отрезках времени совпадают направление токов в кольце?
на отрезках 1 и 2; 3) на отрезках 2 и3;
на отрезках 1 и 3; 4) на всех отрезках.

11
11.10.2022

На сердечниках в виде сплошной массивной рамки из стали квадратного сечения в двух его частях намотана катушка из изолированного проводника и надето кольцо. Где возникает вихревое электрическое поле при пропускании по катушке периодически меняющегося тока?
только вдоль стержней сердечника;
только внутри стержней сердечника поперек его сечения;
только в кольце по его периметру;
в кольце по периметру и в сердечнике поперек его сечению

12
11.10.2022

Укажите устройство, в котором используется явление возникновения силы, действующей на проводник в магнитном поле при прохождении через проводник электрического тока.
реостат;
металлоискатель;
электродвигатель;
электрочайник.
13
11.10.2022

Почему лампочка 2 в схеме, изображенной на рисунке, при замыкании ключа К загорается на 0,5 с позже лампочки 1?
потому что ток по длинному проводу катушки доходит до нее позже;
потому что лампочка 2 находится
дальше от ключа К;
3) потому что в катушке возникает
вихревое электрическое поле, препятствующее нарастанию тока в ней;
4) потому что электроны тормозят на изогнутых участках цепи.
14
11.10.2022

Как изменится магнитный поток в катушке индуктивности, если при увеличении силы тока в катушке в 2 раза энергия магнитного поля катушки увеличится в 2 раза?
увеличился в 4 раза;
уменьшился в 4 раза;
увеличился в 2 раза;
остался прежним.
15
11.10.2022

Сравните индуктивности L1 и L2 двух катушек, если при одинаковой силе тока энергия магнитного поля. Создаваемого током в первой катушке, в 9 раз больше, чем энергия магнитного поля, создаваемого током во второй катушке.
1) L1 в 9 раз больше, чем L2;
2) L1 в 9 раз меньше, чем L2;
3) L1 в 3 раз больше, чем L2;
4) L1 в 3 раз меньше, чем L2.



16
11.10.2022

Какой из рисунков соответствует возникновению вихревого электрического поля при возрастании индукции магнитного поля?
17
1) 2) 3) 4)
11.10.2022

Какое из перечисленных свойств относится только к вихревому электрическому полю, но не к электростатическому?
Непрерывность в пространстве;
Линии напряженности обязательно связанны с электрическими зарядами;
Работа сил поля при перемещении заряда по любому замкнутому пути равна нулю;
Работа сил поля при перемещении заряда по замкнутому пути может не быть равной нулю
18
11.10.2022

В катушке с индуктивностью 4 Гн сила тока равна 3 А. Чему будет равна сила тока в этой катушке, если энергия магнитного поля уменьшится в 2 раза?
2,14 А;
3 А;
1,73 А;
1,5 А
19
11.10.2022

В однородном магнитном поле находится плоский виток площадью 10 см2 , расположенный перпендикулярно к полю. Какой ток потечет по витку, если индукция поля будет убывать с постоянной скоростью 0,01 Тл/с? Сопротивление витка равно 1 Ом.
10-4 А; 3) 10-3 А;
10-5 А; 4) 0,5. 10-5 А;
20
11.10.2022

Замкнутый проводник сопротивлением R=3 ом находится в магнитном поле. В результате изменения этого поля магнитный поток, пронизывающий контур, возрос с Ф1=0,002Вб до Ф2=0,005Вб. Какой заряд прошел через поперечное сечение проводника? Ответ выразите в милликулонах (мКл).

Ответ: 1мКл
21
11.10.2022

Плоский контур с источником постоянного тока находится во внешнем однородном магнитном поле, вектор индукции которого В перпендикулярен к плоскости контура. На сколько процентов изменится мощность тока в контуре после того, как поле начнет увеличиваться со скоростью 0,01 Тл/с? Площадь контура равна 0,1 м2 , ЭДС источника тока -10мВ.
Ответ: 19%
22
11.10.2022

Квадратная рамка со стороной 0,5 м лежит на столе. Однородное магнитное поле (В=0,4 Тл), направленное перпендикулярно к плоскости рамки, равномерно убывает до нуля в течение 0,1 с. Какую работу совершает за это время вихревое электрическое поле в рамке, если ее сопротивление равно 0,5 Ом?
Ответ: О,2 Дж
23
11.10.2022

Плоская горизонтальная фигура площадью S=0,01 м2 , ограниченная проводящим контуром, имеющим сопротивление R=10 Ом, находится в однородном магнитном поле. Какой заряд протечет по контуру за большой промежуток времени, пока проекция магнитной индукции на вертикаль равномерно меняется с В1 =3Тл до В2 =-3Тл ?
Ответ: 0,006 Кл
С1
11.10.2022

Медный куб с длиной ребра а=0,1 м скользит по столу с постоянной скоростью V=10 м/с, касаясь стола одной из плоских поверхностей. Вектор индукции магнитного поля В=0,2 Тл направлен вдоль поверхности стола и перпендикулярно к вектору скорости куба. Найдите модуль вектора напряженности электрического поля, возникающего внутри металла, и модуль разности потенциалов между центром куба и одной из ее вершин.
Ответ: 0,1В
С2
11.10.2022

1.Мякишев Г.Я. Синяков А.З. «Физика Электродинамика (углубленный уровень)» Издательство: ДРОФА 2019. – 480 с.
2. Зорин Н.И. Тесты по физике: 11 класс.- М., ВАКО 2010
3.Открытый банк ФИПИ http://os.fipi.ru/tasks/3/a
Используемая литература
11.10.2022