Сила действующая на прямолинейный проводник с током

Т.к. ток в проводниках представляет собой направленное движение зарядов, то если поместить такой проводник в магнитное поле, то со стороны магнитного поля на заряды проводника будут действовать силы, а значит будут действовать силы и на проводник с током. Эти силы называются ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ или СИЛАМИ АМПЕРА.

Направление действия этих сил можно определить по правилу левой руки: Левую руку располагают так, чтобы линии индукции входили в ладонь, 4 вытянутых вперед пальца указывали на направление тока в проводнике, тогда отогнутый на 90 градусов большой палец будет указывать на направление действия силы Ампера.

Выясним, отчего зависит сила Ампера

угол между линиями индукции магнитного поля и вектором тока в проводнике.
4) В

– формула расчета силы Ампера.

Индукция магнитного поля (В) является силовой характеристикой магнитного

поля, т.к. она численно равна силе, действующей со стороны магнитного поля на проводник длиной в 1М с током в 1А при условии, если проводник располагается перпендикулярно линиям индукции.

Индукция магнитного поля – величина векторная. Вектор индукции магнитного поля направлен по касательной к линиям индукции и в ту же сторону. При графическом изображении магнитных полей густота линий индукции и величина индукции магнитного поля находятся в прямой пропорциональной зависимости.

Единицей измерения индукции магнитного поля в «СИ».

1Тесла – индукция магнитного поля, в котором на проводник длиной 1метр с током в 1 А действует сила 1 Н.

Проводник располагается перпендикулярно линиям индукции.

7.Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. Магнитный поток.

– магнитный поток

Если по замкнутому контуру цепи идет ток и при этом магнитный поток, пронизывающий контур цепи изменяется, то совершается работа, в результате которой энергия электрического поля превращается в механическую, по такому принципу работают электродвигатели.

– формула расчета магнитного потока.

– угол, между линиями индукции магнитного поля и перпендикуляром к площадке

1Вебер – магнитный поток сквозь поверхность площади в 1м с индукцией поля в 1 Тл при условии перпендикулярного расположения контура к линиям индукции.

8. Магнитное поле, создаваемое проводниками с током различной формы.

1) – формула расчета индукции магнитного поля, создаваемого прямолинейным проводником с током.

2) -формула расчета индукции магнитного поля по центру кругового тока.

3) – формула расчета индукции магнитного поля на осевой линии катушки.

9. Напряженность магнитного поля.

Читайте также:  Ремешок для фитнес браслета honor band 3

Магнитное поле атома вещества складывается из магнитного поля электронов, вращающихся вокруг ядра, спинового магнитного поля электронов, это поле возникает вследствии вращения электронов вокруг своей оси, а также магнитного поля ядра атома. В результате сложения эти

магнитные поля могут друг друга усиливать и тогда и у атома появляется собственное магнитное поле, которое называется магнитным полем микротоков атома. Результат сложения может давать 0.

В таком случае атом не имеет собственного магнитного поля. Парамагнитные вещества состоят из атомов, которые имеют собственное магнитное поле. Если поместить проводник с током в какое-либо вещество, то магнитное поле макротока проводника начинает оказывать силовое действие на магнитные поля микротоков атомов окружающей среды. И в результате у парамагнетиков магнитное поле макротоков и магнитные поля микротоков по направлению будут совпадать и друг друга усиливать и результирующее поле усилится. У диамагнитных веществ магнитные поля макротоков и наведенные магнитные поля атомов микротоков направлены в противоположную сторону и результирующее поле ослабевает (уменьшается).

Атомы окружающей среды могут усиливать или ослабевать магнитное поле макротока проводника. Индукция магнитного поля В является силовой характеристикой результирующего магнитного поля макротока проводника и микротоков атомов окружающей среды ( ). Напряженность (Н) является силовой характеристикой магнитного поля, создаваемого макротоком проводника и от окружающей среды не зависит.

– формула, устанавливающая связь между напряженностью магнитного поля (Н) и индукцией (В).

Магнитное взаимодействие

Французский физик Андре-Мари Ампер в 1820 г. обнаружил, что два проводника, по которым пропущен электрический ток, расположенные параллельно друг другу, притягиваются, если направления токов совпадают, и отталкиваются, если токи направлены в разные стороны. Ампер назвал этот эффект электродинамическим взаимодействием.

Рис. 1. Опыт Ампера по взаимодействию токов в параллельных проводниках.

Для объяснения этого явления Ампер ввел понятие магнитного поля, которое возникает вокруг любого движущегося электрического заряда. Магнитное поле непрерывно в пространстве и проявляет себя, оказывая силовое воздействие на другие движущиеся электрические заряды.

Предшественники Ампера пытались построить теорию магнитного поля по аналогии с электрическим полем с помощью магнитных зарядов с разными знаками (северным N и южным S). Однако, эксперименты показали, что отдельных магнитных зарядов в природе не существует. Магнитное поле возникает только в результате движения электрических зарядов.

Сила магнитного взаимодействия

Сила, действующая на проводник с током со стороны магнитного поля, была названа в честь первооткрывателя — силой Ампера. Эксперименты показали, что модуль силы Ампера F пропорционален длине проводника L и зависит от пространственного положения проводника в магнитном поле.

Читайте также:  Последнее обновление виндовс 7 профессиональная

Для количественного описания действия магнитного поля на проводник с током была введена величина, названная магнитной индукцией B. Тогда сила Ампера будет равна:

где I — сила тока. Эта формула справедлива при вычислении модуля максимального значения силы Ампера, действующей на прямолинейный проводник в магнитном поле, вектор магнитного поля B направлен под 90 0 к вектору тока I.

Правило левой руки

Для определения направления вектора силы Ампера применяется “правило левой руки”.

Рис. 2. Правило левой руки для определения направления силы Ампера.

Левая рука располагается так, чтобы пальцы ладони (все кроме большого) указывали направление тока в проводнике. Затем плоскость ладони устанавливается перпендикулярно плоскости, в которой находятся проводник с током и вектор магнитной индукции B. Вектор B должен входить в ладонь. Тогда большой палец левой руки, развернутый под прямым углом, укажет направление силы Ампера.

Единица измерения индукции

Единица индукции в системе СИ определяется как индукция такого магнитного поля, в котором на 1 м проводника при силе тока действует сила Ампера величиной 1 Н. Единица называется тесла (Тл).

Единица индукции названа в честь выдающегося сербского инженера, физика Николы Тесла (1856-1943 г.г.). Тесла изобрел электромеханические генераторы, высокочастотный трансформатор. Исследовал свойства токов высокой частоты, изобрел многофазный электродвигатель и системы передачи электроэнергии с помощью переменного тока. Тесла сформулировал основные принципы радиосвязи, изобрел мачтовую антенну для приемки и передачи радиосигналов.

Рис. 3. Портрет Никола Тесла.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали что на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила Ампера. В статье рассказано кратко о действии магнитного поля на проводник с током. Дано определение понятия магнитной индукции. Приведены формулы для вычисления силы Ампера. Для определения направления силы Ампера дано описание “правила левой руки”.

Линии магнитной индукции представляют собой концентрические окружности с центром на проводнике

Круговой ток

Направление вектора магнитной индукции связано с направлением ток в контуре правилом правого винта

Постоянный магнит — изделие различной формы из магнитотвёрдого материала с высокой остаточной магнитной индукцией, сохраняющее состояние намагниченности в течение длительного времени. Постоянные магниты применяются в качестве автономных (не потребляющих энергии) источников магнитного поля.

Магни́тная инду́кциявекторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля (его действия на заряженные частицы) в данной точке пространства. Определяет, с какой силой магнитное поле действует на заряд , движущийся со скоростью , т.е. действие магнита на объект без механического вмешательства.

Читайте также:  Прошивка на телефон zte blade a510

43.При помещении провода с током в магнитное поле действующая на носители тока магнитная сила передается проводу. Получим выражение для магнитной силы, действующей на элементарный отрезок провода длиной dl в магнитном поле с индукцией В.

Обозначим заряд одного носителя q1, концентрацию носителей n , скорость упорядоченного движения носителей u , скорость хаотического движения v. Магнитная сила, действующая на один носитель

, (4.2.1)

Ее среднее значение равно

.

Здесь , так как все направления скорости хаотического движения равновероятны.

Пусть площадь сечения провода S , тогда объем отрезка провода равен Sdl и общее число носителей nSdl. Суммарная магнитная сила, действующая на элементарный отрезок провода, равна

.

Здесь плотность тока.

Величина плотности тока j связана с силой тока I и площадью сечения S: j=I/S . Введем вектор элемента длины проводника dl , сонаправленный с вектором плотности тока j, тогда jSdl=Idl и для магнитной силы, действующей на элемент тока, получаем

. (4.2.2)

Это соотношение было получено экспериментально Ампером и называется законом Ампера. Исторически оно было получено раньше, чем выражение для магнитной части силы Лоренца. В действительности, Лоренц получил выражение для магнитной силы, основываясь на законе Ампера.

Для прямого отрезка провода с током I, помещенного в однородное магнитное поле B, сила Ампера равна

. (4.2.3)

Здесь вектор l направлен по току (в сторону переноса положительного заряда), а его модуль равен длине провода. Направление амперовой силы определяется так же, как направление магнитной силы для положительного заряда (см. рис. 4.2.3).

Элементарная работа dА, совершаемая силой Ампера dFА при перемещении на dr в магнитном поле элемента проводника dl, равна

. (4.2.4)

Здесь мы, подставив выражение для амперовой силы (4.2.2), вынесли скалярную величину – силу тока I и воспользовались известным свойством смешанного произведения векторов: оно не изменяется при циклической перестановке сомножителей. Векторное произведение перемещения и элемента проводника есть вектор площадки, прочерченной проводником при его перемещении (см. рис. 4.2.4):

. (4.2.5)

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

You may use these HTML tags and attributes:

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>