Методические указания для самостоятельной работы студентов при изучении раздела физики «Электромагнетизм»

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение............................................................................................................ 5

1. Магнитное поле. Магнитная индукция. Принцип суперпозиции магнитных полей........................................................................................... 6

2. Сила Ампера. Сила Лоренца...................................................................... 13

3. Поток вектора магнитной индукции. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле..................................... 19

4. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея-Ленца.................. 24

5. Индуктивность соленоида. Энергия магнитного поля.............................. 29

Библиографический список............................................................................ 31

ВВЕДЕНИЕ

Изучение физики формирует у студентов основные представления о важнейших физических закономерностях, лежащих в основе работы механи-ческих, тепловых, электрических, магнитных, оптических приборов и устройств, эксплуатируемых на железнодорожном транспорте.

Успешное изучение общего курса физики в вузе невозможно без умения применять физические закономерности на практике, однако именно решение задач вызывает наибольшие затруднения у студентов. Это связано с тем, что решение конкретных задач требует не только знания физических законов, но и определенного методического подхода.

Цель данных методических указаний – оказать помощь студентам в самостоятельном усвоении основных физических величин и законов, а также методики решения типовых задач по разделу «Электромагнетизм».

В методических указаниях содержатся краткие теоретические сведения по разделу «Электромагнетизм» [1 – 4] и даны рекомендации по решению типовых задач по основным темам электромагнетизма. Разнообразие представленных задач позволит студенту ознакомиться с различными типами физических задач по данной теме и методами их решения, лучше понять физические законы и усвоить основные положения и законы электромагнетизма, получить навыки применения изученных положений в практической инженерной деятельности. Кроме того, приведенные примеры решения задач помогут студентам, не усвоившим какую-либо тему по разделу «Электромагнетизм», самостоятельно разобраться в методике решения задач определенного типа.

1. МАГНИТНОЕ  ПОЛЕ.  МАГНИТНАЯ  ИНДУКЦИЯ.

ПРИНЦИП  СУПЕРПОЗИЦИИ  МАГНИТНЫХ  ПОЛЕЙ

Магнитное поле создается движущимися зарядами или электрическими токами. Посредством магнитного поля осуществляется взаимодействие между токами или движущимися зарядами. Для количественной характеристики магнитного поля служит физическая величина – магнитная индукция ,которая является силовой характеристикой поля. В СИ магнитная индукция измеряется в теслах (Тл).

Магнитное поле в отличие от электростатического носит вихревой характер. Графически магнитное поле изображают при помощи замкнутых линий магнитной индукции. Линией магнитной индукции называют линию, касательная к которой в каждой точке совпадает с направлением вектора магнитной индукции. Изображая магнитные линии, можно наглядно представить, как меняется в пространстве магнитная индукция поля по величине и направлению.

Линии индукции магнитного поля прямого проводника с током имеют вид окружностей, охватывающих провод (рис. 1).

Направление вектора магнитной индукции определяется с помощью правила буравчика: если буравчик с правой резьбой ввинчивать по направлению тока (рис. 2), тонаправление вращения рукоятки буравчика совпадает с направлением индукции магнитного поля, создаваемого этим током.

Касательная в любой точке линии позволяет определить направление вектора магнитной индукции (рис. 3).

Рис. 1                            Рис. 2                            Рис. 3