Меню

Примеры использования магнитного действия тока

Примеры действия электрического тока

Конспект по физике для 8 класса «Примеры действия электрического тока». Какие примеры иллюстрируют различные действия электрического тока.

Примеры действия электрического тока

Как известно, увидеть движущиеся заряды (электроны, ионы) мы не можем, так как они очень малы. Но как тогда можно обнаружить электрический ток?

ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

При протекании электрического тока могут происходить различные явления, которые называются действиями электрического тока.

ТЕПЛОВОЕ ДЕЙСТВИЕ ТОКА

Электрический ток, протекая по проводам, вызывает их нагревание.

Присоединим к полюсам источника тока железную или никелевую проволоку. Замкнув ключ, можно наблюдать, как проволока провиснет, т. е. она нагреется и удлинится. Таким образом её можно даже раскалить докрасна.

Именно на тепловом действии тока основана работа различных бытовых нагревательных приборов, таких, как электрический чайник, электрические плитки, утюги и др. Нить лампочки раскаляется и начинает светиться.

ХИМИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ТОКА

Как показывает опыт, на электродах, опущенных в раствор электролитов, происходит выделение чистого вещества. Этот процесс называется электролизом. Например, пропуская ток через раствор медного купороса, можно выделить чистую медь.

Электрический ток в металлах не вызывает никаких химических изменений. Химическое действие тока происходит только в растворах и расплавах электролитов.

МАГНИТНОЕ ДЕЙСТВИЕ ТОКА

На большой железный гвоздь намотаем тонкий изолированный провод. Концы провода через ключ соединим с источником тока.

Если замкнуть ключ, то гвоздь намагнитится и будет притягивать к себе гвоздики, железные стружки, опилки. С прекращением тока в проводнике магнитные свойства гвоздя исчезнут.

Явление взаимодействия катушки с током и магнита лежит в основе работы прибора, называемого гальванометром. С помощью гальванометра можно судить о наличии тока и его направлении. Стрелка прибора связана с подвижной катушкой. Когда в катушке появляется электрический ток, стрелка отклоняется.

МЕХАНИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ТОКА

Металлическую рамку соединим с источником тока. При пропускании электрического тока через рамку она остаётся висеть неподвижно. Но если эту рамку поместить между полюсами подковообразного магнита, то она начнёт поворачиваться.

В этом опыте мы наблюдали механическое действие электрического тока, которое заключается в том, что электрический ток при протекании по рамке, помещённой между полюсами магнита, вызывает её вращение.

ДЕЙСТВИЕ ТОКА НА ЧЕЛОВЕКА

Тело человека является проводником электрического тока, который, проходя через организм человека, может производить тепловое, химическое, механическое, биологическое и другое воздействие.

При тепловом действии происходит перегрев и функциональное расстройство органов на пути прохождения тока, возникают ожоги.

Химическое действие тока выражается в электролизе жидкости в тканях организма, в том числе крови, и нарушении её физико-химического состава.

Механическое действие связано с сильным сокращением мышц, вплоть до их разрыва.

Биологическое действие тока выражается в раздражении и перевозбуждении нервной системы.

Действия электрического тока на организм человека используют в медицине.

Дефибрилляторы используют для восстановления ритма сердечной деятельности путём воздействия на организм кратковременных высоковольтных электрических разрядов. При радикулите, невралгии и некоторых других заболеваниях применяют гальванизацию: через тело человека пропускают слабый электрический ток, который оказывает болеутоляющее действие и улучшает кровообращение.

Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Примеры действия электрического тока».

Источник



Действия электрического тока: тепловое, химическое, магнитное, световое и механическое

Действия электрического тока: тепловое, химическое, магнитное, световое и механическоеЭлектрический ток в цепи всегда проявляется каким-нибудь своим действием. Это может быть как работа в определенной нагрузке, так и сопутствующее действие тока. Таким образом, по действию тока можно судить о его наличии или отсутствии в данной цепи: если нагрузка работает — ток есть. Если типичное сопутствующее току явление наблюдается — ток в цепи есть, и т. д.

Вообще, электрический ток способен вызывать различные действия: тепловое, химическое, магнитное (электромагнитное), световое или механическое, причем разного рода действия тока зачастую проявляются одновременно. Об этих явлениях и действиях тока и пойдет речь в данной статье.

Тепловое действие электрического тока

При прохождении постоянного или переменного электрического тока по проводнику, проводник нагревается. Такими нагревающимися проводниками в разных условиях и приложениях могут выступать: металлы, электролиты, плазма, расплавы металлов, полупроводники, полуметаллы.

Электрообогреватель

Сварочная дуга

В простейшем случае, если, скажем, через нихромовую проволоку пропустить электрический ток, то она нагреется. Данное явление используется в нагревательных приборах: в электрочайниках, в кипятильниках, в обогревателях, электроплитках и т. д. В электродуговой сварке температура электрической дуги вообще доходит до 7000°С, и металл легко плавится, — это тоже тепловое действие тока.

Закон Джоуля-Ленца

Джеймс Джоуль и Эмилий Ленц

Выделяемое на участке цепи количество теплоты зависит от приложенного к этому участку напряжения, значения протекающего тока и от времени его протекания (Закон Джоуля — Ленца).

Преобразовав закон Ома для участка цепи, можно для вычисления количества теплоты использовать либо напряжение, либо силу тока, но тогда обязательно необходимо знать и сопротивление цепи, ведь именно оно ограничивает ток, и вызывает, по сути, нагрев. Или, зная ток и напряжение в цепи, можно так же легко найти количество выделяемой теплоты.

Читайте также:  Поражение электрическим током при ударе молнией

Химическое действие электрического тока

Электролиты, содержащие ионы, под действием постоянного электрического тока подвергаются электролизу — это и есть химическое действие тока. К положительному электроду (аноду) в процессе электролиза притягиваются отрицательные ионы (анионы), а к отрицательному электроду (катоду) — положительные ионы (катионы). То есть вещества, содержащиеся в электролите, в процессе электролиза выделяются на электродах источника тока.

Например, в раствор определенной кислоты, щелочи или соли погружают пару электродов, и при пропускании электрического тока по цепи на одном электроде создается положительный заряд, на другом — отрицательный. Ионы содержащиеся в растворе начинают откладываться на электроде с противоположным зарядом.

Скажем, при электролизе медного купороса (CuSO4), катионы меди Cu2+ с положительным зарядом движутся к отрицательно заряженному катоду, где они получают недостающий заряд, и становятся нейтральными атомами меди, оседая на поверхности электрода. Гидроксильная группа -OH отдаст электроны на аноде, и в результате выделится кислород. Положительно заряженные катионы водорода H+ и отрицательно заряженные анионы SO42- останутся в растворе.

Химическое действие электрического тока используется в промышленности, например, для разложения воды на составляющие ее части (водород и кислород). Также электролиз позволяет получать некоторые металлы в чистом виде. С помощью электролиза покрывают тонким слоем определенного металла (никеля, хрома) поверхности — это нанесение гальванических покрытий и т.д.

В 1832 году Майкл Фарадей установил, что масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна электрическому заряду q, прошедшему через электролит. Если через электролит пропускается в течение времени t постоянный ток I, то справедлив первый закон электролиза Фарадея:

Здесь коэффициент пропорциональности k называется электрохимическим эквивалентом вещества. Он численно равен массе вещества, выделившегося при прохождении через электролит единичного электрического заряда, и зависит от химической природы вещества.

Магнитное действие электрического тока

При наличии электрического тока в любом проводнике (в твердом, жидком или газообразном) наблюдается магнитное поле вокруг проводника, то есть проводник с током приобретает магнитные свойства.

Так, если к проводнику, по которому течет ток, поднести магнит, например в виде магнитной стрелки компаса, то стрелка повернется перпендикулярно проводнику, а если намотать проводник на железный сердечник, и пропустить по проводнику постоянный ток, то сердечник станет электромагнитом.

В 1820 году Эрстед открыл магнитное действие тока на магнитную стрелку, а Ампер установил количественные закономерности магнитного взаимодействия проводников с током.

Магнитное действие электрического тока

Магнитное поле всегда порождается током, то есть движущимися электрическими зарядами, в частности — заряженными частицами (электронами, ионами). Противоположно направленные токи взаимно отталкиваются, однонаправленные токи взаимно притягиваются.

Такое механическое взаимодействие происходит благодаря взаимодействию магнитных полей токов, то есть это, в первую очередь, — магнитное взаимодействие, а уж потом — механическое. Таким образом, магнитное взаимодействие токов первично.

ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока

В 1831 году, Фарадей установил, что изменяющееся магнитное поле от одного контура порождает ток в другом контуре: генерируемая ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока. Логично, что именно магнитное действие токов используется по сей день и во всех трансформаторах, а не только в электромагнитах ( например, в промышленных).

Световое действие электрического тока

В простейшем виде световое действие электрического тока можно наблюдать в лампе накаливания, спираль которой разогревается проходящим через нее током до белого каления и излучает свет.

Для лампы накаливания на световую энергию приходится около 5% от подведенной электроэнергии, остальные 95% которой преобразуется в тепло.

Люминесцентные лампы более эффективно преобразуют энергию тока в свет — до 20% электроэнергии преобразуется в видимый свет благодаря люминофору, принимающему ультрафиолетовое излучение от электрического разряда в парах ртути или в инертном газе типа неона.

Световое действие электрического тока

Более эффективно световое действие электрического тока реализуется в светодиодах. При пропускании электрического тока через p-n переход в прямом направлении, носители заряда — электроны и дырки — рекомбинируют с излучением фотонов (из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой).

Лучшие излучатели света относятся к прямозонным полупроводникам (то есть к таким, в которых разрешены прямые оптические переходы зона-зона), например GaAs, InP, ZnSe или CdTe. Варьируя состав полупроводников, можно создавать светодиоды для всевозможных длин волн от ультрафиолета (GaN) до среднего инфракрасного диапазона (PbS). КПД светодиода как источника света доходит в среднем до 50%.

Механическое действие электрического тока

Как было отмечено выше, каждый проводник, по которому течет электрический ток, образует вокруг себя магнитное поле. Магнитные действия превращаются в движение, например, в электродвигателях, в магнитных подъемных устройствах, в магнитных вентилях, в реле и т. д.

Механическое действие электрического тока

Механическое действие одного тока на другой описывает закон Ампера. Впервые этот закон был установлен Андре Мари Ампером в 1820 для постоянного тока. Из закона Ампера следует, что параллельные проводники с электрическими токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных — отталкиваются.

Читайте также:  Как сделать источник тока из яблока

Законом Ампера называется также закон, определяющий силу, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током. Сила, с которой магнитное поле действует на элемент проводника с током, находящегося в магнитном поле, прямо пропорциональна току в проводнике и векторному произведению элемента длины проводника на магнитную индукцию.

На этом принципе основана работа электродвигателей, где ротор играет роль рамки с током, ориентирующейся во внешнем магнитном поле статора вращающим моментом M.

Источник

Применение магнитов в промышленности и быту

Главная

Содержание:

Сталкиваясь с различными вещами (приспособлениями, техническими средствами, инструментом, фурнитурой), мало кто задумывается, что их преимущества, оригинальность — результат уникальных характеристик материалов. Изделия, в составе которых есть магниты, прочно вошли в нашу жизнь. Статья рассказывает о сфере применения минерала, лайфхаках с его использованием.

Магнит — что это

Так называют физическое тело кристаллической структуры с собственным магнитным полем. Материал (магнетит) назван по региону открытия залежей минерала в Малой Азии — Магнисии. В промышленности, быту в чистом виде используется редко. Все, с чем приходится иметь дело — неодимовые магниты, сплавы (железо как связующий элемент, неодим, бор). Отличаются компактностью, устойчивостью к размагничиванию, мощностью сцепления (в разы превосходят ферриты), термостойкостью, десятилетиями не теряют уникальных свойств.

Использование в промышленности

Надежность, сила притяжения, хорошие эксплуатационные качества обусловили применение сплава в различных отраслях. Благодаря уникальным свойствам он более востребован, чем редкоземельный (природный) магнит.

Строительство

  • Использование омагниченной воды для приготовления бетонного раствора уменьшает время кристаллизации, повышает прочность искусственного камня.
  • Сварные конструкции успешно замещаются магнитными фиксаторами. Процесс сборки гораздо удобнее, скорость выполнения технологической операции растет.

Нефтепереработка

Магнитные элементы вдоль трубопровода повышают экологичность производства, позволяют создать технологический цикл замкнутого типа, препятствуют образованию отложений на внутренних стенках.

Транспорт

  • Запорные устройства.
  • Датчики.
  • Преобразователи электромеханические.
  • За счет использования неодимовых магнитов уменьшаются габариты электродвигателей, снижается сила трения, растет КПД.
  • Турбины.

Железоотделители

С помощью неодимовых магнитов выполняется удаление примесей металлов из сыпучих веществ, жидких сред. Нивелируется риск поломок оборудования, загрязнения готовой продукции.

Медицина

  • Приборы для МРТ.
  • Медицинский магнитный инструмент.

Компьютерная техника

Неодимовые магниты нашли широкое применение в этой сфере: динамики гаджетов, записывающие головки, винчестеры, DVD-приводы.

И это далеко не весь перечень отраслей народного хозяйства, где применяется уникальный сплав, в состав которого входит неодим.

Использование магнитных элементов в быту

«Народные умельцы» нашли множество способов решения бытовых проблем с помощью этого замечательного сплава. Предела «полета мысли» русского человек нет —неодимовые магниты пригодятся в каждом доме.

Элементы крепления

  • Держатель проводов (кабелей). Закрепить в удобном месте неодимовый магнит, надеть на провод пружину подходящего диаметра, и готова рациональная конструкция.
  • Держатель метиза, инструмента, кухонных принадлежностей. Чтобы шурупы, гвозди всегда были под рукой, положить в карман куртки (рубашки) неодимовый магнит, и не придется таскать за собой баночку с нужным крепежом.

Неодимовый магнит поможет усовершенствовать бытовой инструмент. Закрепленный скотчем на шуруповерте, резко повышает производительность – не нужно тратить время на поиски шурупов.

Не всегда получается удерживать метиз пальцами. Ограниченное пространство, сложность доступа к основе – причин хватает. Неодимовый магнит выручит в подобных ситуациях. Им несложно зафиксировать крепежную деталь в нужном положении, забить гвоздь без риска попасть молотком по пальцам.

Проблема хранения отверток, пассатижей, гаечных ключей, ножей также решается просто. Порядок в гараже, на балконе, кухне обеспечен.

  • Магнитные держатели дверей. Закрепив на створке пластину («пятак»), не придется беспокоиться, что полотно резко закроет проем при сквозняке. Двери пластиковые, деревянные не выдерживают ударных нагрузок, деформируются, приходят в негодность. На основе неодимовых магнитиков изготавливаются антимоскитные сетки, востребованные для жилых строений, садовых участков.
  • Зажимы из магнитов выполняют функцию мини-тисков. Помещение между двумя образцами скрепляемых деталей за счет силы притяжения достигается быстрое, надежное склеивание фрагментов. Если они сложной конфигурации, реализация иного способа потребует больше времени и усилий.

Восстановление утраченных свойств инструмента

Отвертками приходится пользоваться регулярно. Если магнитное напыление наконечника изначально отсутствует или истерлось, возникают проблемы в работе. Удержать крепеж поможет неодимовая шайба, закрепленная на стержне. Без каких-либо затрат превращает обычную отвертку в магнитный инструмент.

Поиск скрытых металлических конструкций

Неодимовый магнит помогает точно определить местоположение швеллера, трубы, арматуры под облицовкой. Кто занимался ремонтом, сверлением стен, потолка, знает, сколько сверл, буров, коронок приходится менять в процессе работы «вслепую».

Очистка моторного масла

Сливная пробка с неодимовым магнитом в поддоне картера «собирает» металлическую пыль, препятствует ее попаданию в двигатель.

Магнитный инструмент

Незаменимый помощник домашнему мастеру. Продается в большом сортаменте, но если нет под рукой, несложно изготовить самостоятельно.

  • Закрепив фрагмент сплава на кончике рейки, штапика, таким телескопическим магнитным инструментом несложно найти мелкий метиз, закатившийся между половиц, в угол комнаты, собрать металлическую стружку.
  • Сверление. Разновидность востребованного в быту магнитного инструмента – дрель на подставке из сплава. Повышается точность, уменьшается вибрация.
  • Телескопические ручки, захваты с деталями из сплава упрощают работу в стесненных условиях ограниченного пространства, избавляют от необходимости тратить время на поиски потерявшейся металлической фурнитуры, метиза.
Читайте также:  Чогаадыг мээн ынак чогаалчым салчак тока

Хороший хозяин придумает, как изготовить и использовать самодельный магнитный инструмент.

Источник

Закон био-савара и теорема о циркуляции вектора магнитной индукции

Применение грузоподъемных и крупномасштабных электромагнитов

Электродвигатели и генераторы жизненно важны в современном мире. Мотор принимает электрическую энергию и использует магнит, чтобы превратить электрическую энергию в кинетическую. Генератор, наоборот, преобразует движение, используя магниты, чтобы вырабатывать электричество. При перемещении габаритных металлических объектов используются грузоподъемные электромагниты. Они также необходимы при сортировке металлолома, для отделения чугуна и других черных металлов от цветных.

Настоящее чудо техники — японский левитирующий поезд, способный развивать скорость до 320 километров в час. В нем используются электромагниты, помогающие парить в воздухе и невероятно быстро передвигаться. Военно-морские силы США проводят высокотехнологичные эксперименты с футуристической электромагнитной рельсовой пушкой. Она может направлять свои снаряды на значительные расстояния с огромной скоростью. Снаряды обладают огромной кинетической энергией, поэтому могут поражать цели без использования взрывчатых веществ.

Электромагниты в повседневной жизни

Электромагниты часто используются для хранения информации, так как многие материалы способны поглощать магнитное поле, которое может быть впоследствии считано для извлечения информации. Они находят применение практически в любом современном приборе.

Где применяют электромагниты. электромагниты и их применение Электромагнитная индукция. опыты фарадея. электромагнитные колебания и волны Магнитное действие тока в картинках из старого диафильма Магнитное действие тока в картинках из старого диафильма Электромагнитная индукция. опыты фарадея. электромагнитные колебания и волны Опыт эрстеда. магнитное поле тока. взаимодействие магнитов. действие магнитного поля на проводник с током Где применяют электромагниты. электромагниты и их применение Магнитное действие тока в картинках из старого диафильма Электромагнитная индукция. опыты фарадея. электромагнитные колебания и волны Опыт эрстеда. магнитное поле тока. взаимодействие магнитов. действие магнитного поля на проводник с током

Где применяют электромагниты? В быту они используются в ряде бытовых приборов. Одной из полезных характеристик электромагнита является возможность изменения магнитной силы, при изменении силы и направление тока, текущего через катушки или обмотки вокруг него. Колонки, громкоговорители и магнитофоны — это устройства, в которых реализуется этот эффект. Некоторые электромагниты могут быть очень сильными, причем их сила может регулироваться.

Где применяют электромагниты в жизни? Простейшими примерами служат дверные звонки и электромагнитные замки. Используется электромагнитная блокировка для двери, создавая сильное поле. Пока ток проходит через электромагнит, дверь остается закрытой. Телевизоры, компьютеры, автомобили, лифты и копировальные аппараты — вот где применяют электромагниты, и это далеко не полный список.

Электромагнитные явления

10.1. Прохождение тока по твёрдому, жидкому или газообразному проводнику всегда сопровождается появлением магнитного поля. Его силовые линии – замкнутые кривые, охватывающие проводник.

10.2. Направление силовой линии магнитного поля – в сторону, куда указывает северный конец маленькой магнитной стрелки, помещённой в изучаемую точку поля. При изменении направления тока в проводнике направление силовых линий меняется на противоположное.

Магнитное действие тока в картинках из старого диафильма Электромагнитная индукция. опыты фарадея. электромагнитные колебания и волны Опыт эрстеда. магнитное поле тока. взаимодействие магнитов. действие магнитного поля на проводник с током Где применяют электромагниты. электромагниты и их применение Магнитное действие тока в картинках из старого диафильма Электромагнитная индукция. опыты фарадея. электромагнитные колебания и волны Опыт эрстеда. магнитное поле тока. взаимодействие магнитов. действие магнитного поля на проводник с током Где применяют электромагниты. электромагниты и их применение Магнитное действие тока в картинках из старого диафильма Опыт эрстеда. магнитное поле тока. взаимодействие магнитов. действие магнитного поля на проводник с током

10.3. Электромагниты – проводники, скрученные в виде спиралей или катушек, внутри которых имеется сердечник из железа или стали. Электромагниты (их также называют катушками индуктивности) способны запасать и возвращать в цепь электрическую энергию путём её преобразования в энергию магнитного поля и наоборот.

10.4. Постоянные магниты – ненаэлектризованные тела, способные притягивать предметы из железа, стали и некоторых других материалов и длительное время сохраняющие это свойство.

10.5. Полюс магнита – место на поверхности магнита, где магнитное поле является наиболее сильным. Силовые линии поля постоянного магнита являются замкнутыми. Они выходят из его северного полюса и входят в южный, замыкаясь внутри магнита.

10.6. Земля, а также некоторые другие небесные тела являются постоянными магнитами, то есть имеют магнитное поле.

10.7. Магнитное поле действует на движущиеся заряженные частицыи, как следствие, на проводники с током. На этом явлении основано действие электроизмерительных приборов и электродвигателей.

Где применяют электромагниты. электромагниты и их применение Электромагнитная индукция. опыты фарадея. электромагнитные колебания и волны Где применяют электромагниты. электромагниты и их применение Магнитное действие тока в картинках из старого диафильма Электромагнитная индукция. опыты фарадея. электромагнитные колебания и волны Опыт эрстеда. магнитное поле тока. взаимодействие магнитов. действие магнитного поля на проводник с током Где применяют электромагниты. электромагниты и их применение Магнитное действие тока в картинках из старого диафильма Электромагнитная индукция. опыты фарадея. электромагнитные колебания и волны Электромагнитная индукция. опыты фарадея. электромагнитные колебания и волны

10.8. Электрические двигатели вне зависимости от их конструкции имеют вращающуюся часть (ротор) и неподвижную часть (статор). В зависимости от назначения в них размещают электромагниты или постоянные магниты, а также коллектор – устройство для регулирования поступления тока в нужные моменты во время каждого оборота ротора.

10.9. Электромагнитная индукция – явление возникновения тока в проводнике, движущемся в магнитном поле или в неподвижном проводнике, находящемся в движущемся (изменяющемся) магнитном поле.

10.10. Наибольшее применение в быту и промышленности государств Европы получил переменный индукционный ток, изменяющий свое направление 100 раз в секунду, то есть с частотой 50 Гц.

10.11. Электрический трансформатор – прибор, служащий для преобразования переменного тока одного напряжения в ток другого напряжения. Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции.

10.12. Для передачи электроэнергии на расстояние используют повышающие трансформаторы, высоковольтные линии электропередачи и понижающие трансформаторы.

Где применяют электромагниты. электромагниты и их применение Магнитное действие тока в картинках из старого диафильма Электромагнитная индукция. опыты фарадея. электромагнитные колебания и волны Где применяют электромагниты. электромагниты и их применение Магнитное действие тока в картинках из старого диафильма Электромагнитная индукция. опыты фарадея. электромагнитные колебания и волны Опыт эрстеда. магнитное поле тока. взаимодействие магнитов. действие магнитного поля на проводник с током Где применяют электромагниты. электромагниты и их применение Магнитное действие тока в картинках из старого диафильма

10.13. Для приведения в движение мощных станков и установок используют двигатели, работающие на трёхфазном переменном токе.Их преимущества: простота конструкции, высокая надёжность и мощность.

Электромагнитные явления. Таблицы и схемы.

Конспект по теме «Электромагнитные явления». Следующая тема: Колебательные и волновые явления

Источник