“Fizik neyi inceliyor” - Fizik neyi inceliyor? Doğanın elektriksel olayları. Doğanın atomik olayları. Öğretmenin açılış konuşması. Doğal olaylar. Teknik. Yanma. Doğanın optik olayları. Fırtına. Sabah çiy. Öğrencileri yeni bir okul konusuyla tanıştırmak. Bu konunun bilinçli çalışmasına öğrencilerin ilgisini çekmek.

“İletken direnci” - İletkenlerin direnci ve iletkenliği. EMF, potansiyel gibi volt cinsinden ifade edilir. Dış kuvvetlerin doğası değişebilir. Mevcut güç. Farklı EMF değerlerine sahip kaynakların kullanımı mümkündür ancak zordur. İkinci integral. Büyüklük? iletkenin yapıldığı maddenin bir özelliği olarak hizmet eder.

“Dizel motor” - İç enerjiyi değiştirme yöntemleri. Jet motoru. Petrol rafinerisi. Yağlar. Maddenin varoluş biçimi. Buhar motoru. Maddenin varoluş şekli. Termal iletkenlik. Isı transferi. Isı motoru modeli. Konveksiyon. İç enerjiyi değiştirmenin yollarından biri. Radyasyon. Buhar türbünü.

“Devredeki akım” - Gerilim nedir? Bir devredeki akım gücünün iletkenin özelliklerine bağlı olduğunu deneysel olarak nasıl gösterebilirsiniz? Akım kaynağının hangi kutbundan ve akımın yönü dikkate alınır? Bir iletkendeki akım, iletkenin uçlarındaki gerilime nasıl bağlıdır? Akım-voltaj grafiği neye benziyor?

“Elektrik yükü” - Coulomb yasasının formülasyonu. Boşluktaki bir nokta yükünün alan kuvveti. Elektrik yükü ayrıktır. Coulomb yasasının makro ve mikro mesafelerde deneysel olarak doğrulanması. Elektrik yükü ve korunumu kanunu. Elektrik yükünün özellikleri. Elektrik yükü katkılıdır. Elektrostatik alan kuvveti.

“Einstein'ın Görelilik Teorisi” - Albert Einstein'ın Biyografisi. 1905'te Einstein 26 yaşındaydı ama adı çoktan geniş çapta biliniyordu. Sistemin hareketleri. Görelilik teorisi, uzay ve zamanın fiziksel teorisidir. Herhangi bir enerji aktarımı kütle aktarımıyla ilişkilidir. Genel görelilik teorisi. Fizikçi, görelilik teorisinin yazarı.

Toplamda 18 sunum var

André Marie Ampere

Ampere Andre Marie (AMPERE Andre-Marie) (1775-1836), Fransız bilim adamı, St. Petersburg Bilimler Akademisi'nin yabancı üyesi (1830), elektrodinamiğin kurucularından biri. Kendi adını taşıyan bir kural önerdi, akımların mekanik etkileşimini keşfetti (1820) ve bu etkileşim yasasını (Ampere yasası) oluşturdu. Manyetizmanın ilk teorisini oluşturdu.

Ampere (Ampere Andre Marie), 22 Ocak'ta Lyon'da doğan ünlü bir matematikçi ve doğa bilimcidir. 1775; A., 1793 yılında giyotinle idam edilen babasının ölümünden sonra, önce Paris Politeknik Okulu'nda öğretmenlik yaptı, ardından önce Burg'da Fizik Bölümü'nde, 1805'ten itibaren de Paris Politeknik Okulu Matematik Bölümü'nde çalıştı. Edebiyat alanında da öne çıktığı dönemde ilk kez “Considerations sur la théorie mathematique dujeu” (Lyon, 1802) adlı makaleyi yayımladı. 1814'te Bilimler Akademisi'ne üye oldu, 1824'te Fransa Koleji'nde deneysel fizik profesörü; 10 Haziran 1836'da Marsilya'da öldü. Matematik, mekanik ve fizik A.'nın önemli araştırmalarına borçludur; elektrodinamik teorisi ona solmayan bir ün kazandırdı. Danimarkalı fizikçi Erstedt'le temelde aynı fikirde olduğu, elektrik ve manyetizmanın tek orijinal özüne ilişkin görüşü, kendisi tarafından "Recueil d" gözlemleri lectrodynamiques" (Paris, 1822), "Precis de la theorie des FENOMENES" adlı eserinde mükemmel bir şekilde özetlenmiştir. elektrodynamiques” (Paris, 1824) ve “Theorio des phemenes elektrodynamiques”de A.'nın çok yönlü yeteneği, onu onurlu sayfalardan biri olarak gören ve onu Avogadro ile birlikte kabul eden gelişmiş kimya tarihinde kayıtsız kalmadı. Modern kimyanın en önemli kanununun yazarı olan bilim adamı, galvanik akımın birimine “amper”, ölçüm aletlerine ise “amperometre” adı verilmektedir. Ayrıca Ampere, “Essais sui la philosophie des Sciences” adlı eserin de sahibidir. (2 cilt, 1834-43; 2. baskı, 1857). Bakınız Barthelemy ve Sentiler, “Philosophie ae deux Amperes” (Paris, 1866).

F. Brockhaus, I.A. Efron Ansiklopedik Sözlüğü.

Amper Andre Marie

André Marie Ampère 22 Ocak 1775'te doğdu. Babası Jean-Jacques Ampère, erkek kardeşleriyle birlikte Lyon ipeği ticareti yapıyordu. Anne Jeanne Sarce, Lyon'un önde gelen tüccarlarından birinin kızıdır. Andre'nin çocukluğu, babası tarafından Lyon civarında satın alınan küçük Polemier malikanesinde geçti.

Hiç okula gitmedi ama okumayı ve aritmetiği çok çabuk öğrendi. Zaten 14 yaşındayken Fransız Ansiklopedisi'nin yirmi sekiz cildinin tamamını okudu. Andre fiziksel ve matematik bilimlerine özel ilgi gösterdi. Andre, büyük matematikçilerin eserlerini okumak için Lyon Koleji'nin kütüphanesini ziyaret etmeye başladı.

On üç yaşındayken matematik üzerine ilk çalışmalarını Lyon Akademisi'ne sundu.

1793'te Lyon'da kısa sürede bastırılan bir isyan çıktı. Jean-Jacques Ampère isyancılara sempati duyduğu için başı kesildi. Mahkeme kararının ardından mülklerin neredeyse tamamına el konuldu. Ampère Lyon'a taşınmaya ve özel matematik dersleri vermeye karar verdi.

1802'de Ampère, Lyon'a altmış kilometre uzaklıktaki Bourg-en-Brés Merkez Okulu'na fizik ve kimya öğretmesi için davet edildi.

1804'ün sonunda Ampère Lyon'dan ayrıldı ve Paris'e taşındı ve burada Ecole Polytechnique'te öğretmenlik pozisyonu aldı. Okulun temel amacı, fiziksel ve matematik bilimleri konusunda derin bilgiye sahip, yüksek eğitimli teknik uzmanlar yetiştirmekti.

1807'de Ampere, Ecole Polytechnique'e profesör olarak atandı. 1808'de üniversitelerin başmüfettişliği görevini aldı. Ampère'in bilimsel faaliyetinin en parlak dönemi 1814-1824'e kadar uzanır ve matematik alanındaki hizmetlerinden dolayı 28 Kasım 1814'te seçildiği Bilimler Akademisi ile ilişkilidir.

Neredeyse 1820'ye kadar bilim adamının ana ilgi alanları matematik, mekanik ve kimya problemlerine odaklandı. O zamanlar fizik konularıyla çok az ilgileniyordu. Ampere, matematiği her zaman fizik ve teknolojideki çeşitli uygulamalı problemleri çözmek için güçlü bir araç olarak görmüştür. Kimya alanındaki çalışmalarını da bırakmıyor. Kimya alanındaki başarıları arasında Avogadro'dan bağımsız olarak farklı gazların molar hacimlerinin eşitliği yasasının keşfi de yer alıyor.

1820'de fizikçi Oersted, manyetik bir iğnenin akım taşıyan bir iletkenin yakınında saptığını keşfetti. Elektrik akımının manyetik alan yaratma özelliği bu şekilde keşfedildi. Ampere bu fenomeni ayrıntılı olarak inceledi ve akımların etkileşimini keşfetti.

İçinden aynı yönde akım geçen iki paralel telin birbirini çektiğini, akımların yönü zıt ise tellerin birbirini ittiğini buldu. Ampere bu fenomeni, akım oluşturan manyetik alanların etkileşimi ile açıkladı. Ampere sonuçları hemen Akademi'ye bildirdi. 25 Eylül'deki bir toplantıda bu fikirlerini daha da geliştirdi ve bir akımın (solenoidler) etrafında akan bobinlerin mıknatıs gibi birbirleriyle etkileşime girdiği deneyleri gösterdi.

Ampere, akımların etkileşim yasasını katı bir matematiksel formül biçiminde bulmaya karar verdi ve şimdi kendi adını taşıyan bu yasayı buldu. Böylece Ampere'nin çalışmalarında adım adım yeni bir bilim ortaya çıktı: deneylere ve matematiksel teoriye dayanan elektrodinamik. Ampere, 1820'den 1826'ya kadar elektrodinamik üzerine bir dizi teorik ve deneysel çalışma yayınladı. 1826'da "Sadece Deneyimden Elde Edilen Elektrodinamik Olaylar Teorisi" yayımlandı.

1824'te Ampère, College de France'da profesör pozisyonuna seçildi. Kendisine genel ve deneysel fizik kürsüsü verildi.

1835 yılında ışık ve termal radyasyon arasındaki benzerliği kanıtladığı ve tüm radyasyonun emildiğinde ısıya dönüştüğünü gösterdiği bir makale yayınladı. Ampere, iki ciltlik bir eserde sunmayı amaçladığı bir bilimler sınıflandırma sistemi geliştirdi. 1834'te "Bilim Felsefesinde Denemeler veya Tüm İnsan Bilgilerinin Doğal Sınıflandırılmasının Analitik Açıklaması" kitabının ilk cildi yayınlandı. Ampere “elektrostatik”, “elektrodinamik”, “solenoid” gibi kelimeleri tanıttı. Ampere, kontrol süreçlerinin genel yasalarıyla ilgili yeni bir bilimin muhtemelen ortaya çıkacağını öne sürdü. Buna “sibernetik” adını vermeyi önerdi.

Ampere, 10 Temmuz 1836'da Marsilya'da bir teftiş gezisi sırasında zatürreden öldü. Oraya gömüldü.

Antik çağlardan beri bilinen, bir mıknatısın farklı kutuplarının çekilmesi ve benzer kutupların itilmesi olgusu, farklı ve benzer elektrik yüklerinin etkileşimi olgusuna benzemektedir. Bununla birlikte, bilim adamlarının yüzyıllar boyunca elektriksel ve manyetik olaylar arasında bir bağlantı kurmaya yönelik sayısız girişimi başarısızlıkla sonuçlandı. Bu bağlantı aynı zamanda demir nesnelerin mıknatıslanması ve fırtına sırasında pusulanın ters çevrilmesi gerçeğiyle de kanıtlanmaktadır.

Bu bağlantı ilk olarak 1820 yılında H. Oersted ve A. Ampere tarafından keşfedilmiştir. A. Ampere, akım taşıyan iki paralel iletkenin, içindeki akımın yönüne bağlı olarak çekildiğini veya itildiğini göstermiştir (Şekil 1, a, b). Bu etkileşime aşağıdaki nedenlerden dolayı elektrostatik alan neden olamaz. İlk olarak devre açıldığında (Şekil 1'de üst terminaller arasındaki köprünün bağlantısı kesilir), iletkenlerin üzerindeki yükler ve elektrostatik alanları kalmasına rağmen iletkenlerin etkileşimi durur. İkincisi, benzer yükler (bir iletkendeki elektronlar) her zaman birbirini iter.

X. Oersted'in deneyinde iletken, eksenine paralel olarak manyetik iğnenin üzerine (veya altına) yerleştirilir (Şekil 2). Akım bir iletkenden geçtiğinde iğne orijinal konumundan sapar. Devre açıldığında manyetik iğne orijinal konumuna geri döner. Bu deney, akım taşıyan bir iletkeni çevreleyen alanda, manyetik iğnenin dönmesine neden olan kuvvetlerin, yani kalıcı mıknatısların yakınında ona etki eden kuvvetlere benzer kuvvetlerin etki ettiğini göstermektedir.

Manyetik kuvvetlerin etkisi, ayrı ayrı hareket eden yüklü parçacıkların etrafındaki boşlukta tespit edildi. Böylece, 1911'de A.F. Ioffe, hareketli elektron ışınının yakınında bulunan manyetik iğnelerin sapmasını gözlemledi. Deneyinin diyagramı Şekil 3'te gösterilmektedir. Tüpün üstünde ve altında, elastik bir ip üzerine asılan ortak bir halka üzerine monte edilmiş, birbirinin aynı fakat zıt yönde yönlendirilmiş iki manyetik ok vardı. Elektron akışı tüpten geçerken manyetik iğneler döndü.

Kaynağın bir kutbuna bağlanan ve dolayısıyla yüklenen esnek bir iletkenin bir kısmı yay şeklindeki bir mıknatısın yakınına yerleştirilirse (Şekil 4, a), o zaman mıknatıs alanının iletken üzerindeki etkisi gözlenmez. Ancak devre kapatıldıktan sonra (Şekil 4, b, c) iletkenler hareket etmeye başlar. Bu nedenle manyetik kuvvetler yalnızca hareketli yüklere etki eder.

Konu 10. MANYETİK ALANDA HAREKETLİ YÜKLERE ETKİLİ KUVVETLER.

10.1. Ampere yasası.

10.3. Manyetik alanın akım taşıyan bir çerçeve üzerindeki etkisi. 10.4. Manyetik büyüklüklerin ölçü birimleri. 10.5. Lorentz kuvveti.

10.6. Salon etkisi.

10.7. Manyetik indüksiyon vektörünün dolaşımı.

10.8. Solenoidin manyetik alanı.

10.9. Bir toroidin manyetik alanı.

10.10. Akım taşıyan bir iletkenin manyetik alanda hareket ettirilmesi işi.

10.1. Ampere yasası.

1820'de A. M. Amper deneysel olarak iki akım taşıyan iletkenin birbiriyle kuvvetle etkileşime girdiğini tespit etti:

burada b iletkenler arasındaki mesafedir, аk ise birim sistemine bağlı orantı katsayısıdır.

Ampere yasasının orijinal ifadesi, manyetik alanı karakterize eden herhangi bir niceliği içermiyordu. Daha sonra akımların etkileşiminin bir manyetik alan aracılığıyla gerçekleştiğini ve bu nedenle yasanın manyetik alanın özelliğini içermesi gerektiğini anladık.

Modern SI gösteriminde Ampere yasası şu formülle ifade edilir:

Manyetik alan düzgün ise ve iletken manyetik alan çizgilerine dik ise, o zaman

burada I = qnυ dr S – S kesitli bir iletkenden geçen akım.

F kuvvetinin yönü, vektör çarpımının yönü veya sol el kuralı (ki bu da aynı şeydir) tarafından belirlenir. Parmakları birinci vektör yönünde yönlendiriyoruz, ikinci vektör avuç içine girmeli ve başparmak vektör çarpımının yönünü göstermelidir.

Ampere yasası hızlara bağlı temel kuvvetlerin ilk keşfidir. Güç harekete bağlıdır! Bu daha önce olmadı.

10.2. İki paralel sonsuz iletkenin akımla etkileşimi.

İletkenler arasındaki mesafe b olsun. Sorun şu şekilde çözülmelidir: I 2 iletkenlerinden biri manyetik alan oluşturur, ikincisi I 1 bu alanın içindedir.

Akım I 2'nin ondan b mesafesinde yarattığı manyetik indüksiyon:

B 2 = µ 2 0 π ben b 2 (10.2.1)

Eğer I 1 ve I 2 aynı düzlemde yer alıyorsa, o zaman B 2 ile I 1 arasındaki açı düzdür, dolayısıyla

(tabii ki, ilk iletkenin yanından ikinciye tam olarak aynı kuvvet etki eder). Ortaya çıkan kuvvet bu kuvvetlerden birine eşittir! Eğer bu iki iletken

üçüncüyü etkiliyorsa, B 1 ve B 2 manyetik alanlarının vektörel olarak eklenmesi gerekir.

10.3. Manyetik alanın akım taşıyan bir çerçeve üzerindeki etkisi.

Akımı I olan çerçeve, düzgün bir B manyetik alanı içindedir; α, n ile B arasındaki açıdır (normalin yönü, girdap kuralına göre akımın yönü ile ilişkilidir).

L uzunluğundaki bir çerçevenin yan tarafına etki eden Amper kuvveti şuna eşittir:

F1 = IlB(Bl).

Aynı kuvvet l uzunluğunun diğer tarafına da etki etmektedir. Sonuç, bir "kuvvet çifti" veya "tork"tur.

M = F1 h = IlB bsinα,

burada kol h = bsinα. lb = S çerçevenin alanı olduğundan şunu yazabiliriz:

M = IBS sina = Pm sina.

Manyetik indüksiyon ifadesini buraya yazmıştık:

burada M kuvvetin torkudur, P ise manyetik momenttir.

Manyetik indüksiyon B'nin fiziksel anlamı, manyetik alanın aktığı birim uzunluktaki bir iletkene etki ettiği kuvvete sayısal olarak eşit bir değerdir.

birim akımı. B = ben F l ; İndüksiyon boyutu [B] = A N m. .

Böylece, bu torkun etkisi altında çerçeve n r ||B olacak şekilde dönecektir. B uzunluğunun kenarları da Amper F 2 kuvvetinden etkilenir - çerçeveyi uzatır vb.

Kuvvetler eşit büyüklükte ve zıt yönde olduğundan çerçeve hareket etmez, bu durumda M = 0, kararlı bir denge durumudur

N ve B antiparalel olduğunda, M = 0 (kol sıfır olduğundan), bu kararsız bir denge durumudur. Çerçeve küçülür ve biraz hareket ederse hemen görünür

n r ||B olacak şekilde dönecek şekilde torklayın (Şekil 10.4).

Homojen olmayan bir alanda çerçeve dönecek ve daha güçlü bir alana doğru uzayacaktır.

10.4. Manyetik büyüklüklerin ölçü birimleri.

Tahmin edebileceğiniz gibi, akımın birimi olan Amper'i belirlemek için kullanılan Ampere yasasıdır.

Yani Amper, biri diğerinden bir vakumda bir metre uzaklıkta bulunan, sonsuz uzunlukta ve ihmal edilebilecek kadar küçük kesitli iki paralel düz iletkenden geçen sabit büyüklükte bir akımdır.

bu iletkenler arasında 2 10 − 7 Nm'lik bir kuvvete neden olur.

Bir Tesla 1 T = 104 Gauss.

Gauss, Gauss birim sisteminde (GUS) bir ölçü birimidir.

1 T (bir tesla, düzgün bir manyetik alanın manyetik indüksiyonuna eşittir; burada) 1 Nm'lik bir tork, 1 A m2 manyetik momente sahip bir akıma sahip düz bir devreye etki eder.

B ölçü birimi, adını çok sayıda buluşu olan Sırp bilim adamı Nikola Tesla'dan (1856 - 1943) almıştır.

Başka bir tanım: 1 T, alanın yönüne dik 1 m2'lik bir alan boyunca manyetik akının 1 Wb olduğu manyetik indüksiyona eşittir.

Manyetik akı ölçüm birimi Wb, adını Halle, Göttingham ve Leipzig'deki üniversitelerde profesör olan Alman fizikçi Wilhelm Weber'in (1804 - 1891) onuruna almıştır.

Daha önce de söylediğimiz gibi, S yüzeyinden geçen manyetik akı Ф, manyetik alanın özelliklerinden biridir (Şekil 10.5)

Bilim adamı aynı zamanda kimyasal elementleri özelliklerinin karşılaştırılmasına dayalı olarak sınıflandırmaya yönelik ilk girişimi de yaptı. Ancak Ampere'nin adını meşhur eden, başlı başına ilginç olan bu çalışmalar ya da matematiksel çalışmaları değildi. Elektromanyetizma alanındaki araştırmaları sayesinde bir bilim klasiği ve dünyaca ünlü bir bilim adamı haline geldi. 1820'de Danimarkalı fizikçi G.-H. Oersted, akım taşıyan bir iletkenin yakınında manyetik bir iğnenin saptığını keşfetti. Elektrik akımının dikkat çekici özelliği, manyetik alan yaratması bu şekilde keşfedildi. Ampere bu fenomeni ayrıntılı olarak inceledi. Bir dizi deneyin sonucunda, manyetik olayların doğasına ilişkin yeni bir görüş onda ortaya çıktı. Zaten sıkı çalışmanın ilk haftasının sonunda, Oersted'den daha az önemli olmayan bir keşif yaptı - akımların etkileşimini keşfetti. İçinden aynı yönde akım geçen iki paralel telin birbirini çektiğini, akımların yönü zıt ise tellerin birbirini ittiğini buldu. Ampere bu fenomeni, akım oluşturan manyetik alanların etkileşimi ile açıkladı. Tellerin akım ve manyetik alanlarla etkileşiminin etkisi artık elektrik motorlarında, elektrik rölelerinde ve birçok elektrikli ölçüm cihazında kullanılmaktadır. Ampere sonuçları hemen Akademi'ye bildirdi. 18 Eylül 1820'de verdiği bir raporda ilk deneylerini ortaya koyuyor ve şu sözlerle bitiriyordu: "Bununla bağlantılı olarak tüm manyetik olayları salt elektriksel etkilere indirgedim." 25 Eylül'deki bir toplantıda bu fikirlerini daha da geliştirdi ve bir akımın (solenoidler) etrafında akan bobinlerin mıknatıs gibi birbirleriyle etkileşime girdiği deneyleri gösterdi. Ampere'nin yeni fikirleri tüm bilim adamları tarafından anlaşılmadı. Seçkin meslektaşlarından bazıları da aynı fikirde değildi. Çağdaşlar, Ampere'nin iletkenlerin akımla etkileşimi hakkındaki ilk raporunun ardından aşağıdaki ilginç olayın meydana geldiğini söyledi. “Bize anlattıklarınızda yeni olan şey tam olarak nedir? - rakiplerinden biri Ampere'ye sordu. "İki akımın manyetik bir iğne üzerinde etkisi varsa, o zaman birbirlerini de etkilediğini söylemeye gerek yok." Aliper bu itirazına hemen cevap bulamadı. Ama sonra Arago yardımına koştu. Cebinden iki anahtar çıkardı ve şöyle dedi: “Onların da oka etkisi var ama birbirlerine etkileri yok, dolayısıyla çıkarımınız yanlış. Ampere aslında saygı duyduğum Profesör Oersted'in keşfinden çok daha önemli yeni bir olguyu keşfetti." 182 Bilimsel rakiplerinin saldırılarına rağmen. Ampere deneylerine devam etti. Akımların etkileşim yasasını katı bir matematiksel formül biçiminde bulmaya karar verdi ve şimdi kendi adını taşıyan bu yasayı buldu. Böylece Ampere'nin çalışmalarında adım adım yeni bir bilim ortaya çıktı: deneylere ve matematiksel teoriye dayanan elektrodinamik. Bu bilimin tüm temel fikirleri, Maxwell'in ifadesiyle, aslında "bu Newton elektriğinin kafasından iki hafta içinde çıktı". Ampere, 1820'den 1826'ya kadar elektrodinamik üzerine bir dizi teorik ve deneysel çalışma yayınladı ve Akademi'nin fizik bölümünün hemen hemen her toplantısında bu konu hakkında bir rapor verdi. 1826'da son klasik eseri "Sadece Deneyimden Çıkarılan Elektrodinamik Olaylar Teorisi" yayınlandı. Bu kitap üzerindeki çalışmalar çok zor koşullar altında gerçekleşti. O dönemde yazılan mektuplardan birinde. Ampere şunları söyledi: “Gece geç saatlere kadar uyanık kalmak zorunda kalıyorum... Ancak iki ders dersi okumakla yükümlü olduğum için, voltaik iletkenler ve mıknatıslar üzerine olan çalışmamı tamamen bırakmak istemiyorum. Sadece birkaç dakikam var. ”