Магнитното поле действа върху токовете, циркулиращи в магнитната стрелка. Тези влияния се добавят към ефекта на магнитното поле върху иглата като цяло.

2. Формулирайте закона на Ампер. Запишете неговия математически израз.

Закон на Ампер: силата, с която магнитното поле действа върху сегмент от проводник в ток (поставен в това поле), е числено равна на произведението от силата на тока, големината на вектора на магнитната индукция, дължината на сегмента на проводника и синус на ъгъла между посоката на силата

ток и вектор на магнитна индукция.

3. Как е ориентирана силата на Ампер спрямо посоката на тока и вектора на магнитната индукция?

Тези векторни величини съставляват десния триплет от вектори.

4. Как се определя посоката на силата на Ампер? Формулирайте правилото на лявата ръка.

Посоката на силата на Ампер се определя от правилото на лявата ръка: ако поставите лявата си длан така, че протегнатите пръсти да показват посоката на тока, а линиите на магнитното поле се вкопават в дланта, тогава изпънатият палец ще показва посоката от силата на Ампер, действаща върху проводника.

5. Каква е големината на вектора на магнитната индукция? В какви единици се измерва магнитната индукция?

Модулът на вектора на магнитната индукция е величина, числено равна на отношението на максималната сила на Ампер, действаща върху проводника, към произведението на силата на тока и дължината на проводника.

Ако проводникът, през който протича токът, е в магнитно поле, тогава всеки от токоносителите се въздейства от сила на Ампер

Закон на Ампер във векторна форма

Установява, че проводник с ток, поставен в еднородно магнитно поле с индукция B, се въздейства от сила, пропорционално силаток и индукция на магнитно поле

Насочена перпендикулярно на равнината, в която лежат векторите dl и B За определяне на посоката сила, действайки върху проводник с ток, поставен в магнитно поле, се прилага правилото на лявата ръка.

За да се намери силата на Ампер за два безкрайни успоредни проводника, чиито токове текат в една и съща посока и тези проводници са разположени на разстояние r, е необходимо:

Безкраен проводник с ток I1 в точка на разстояние r създава магнитно поле с индукция:

Според закона на Био-Савар-Лаплас за постоянен ток:

Сега, използвайки закона на Ампер, намираме силата, с която първият проводник действа върху втория:

Според правилото на гимлета, той е насочен към първия проводник (подобно на, което означава, че проводниците се привличат).

Интегрираме, като вземем предвид само проводник с единична дължина (ограничава l от 0 до 1) и се получава силата на Ампер:

Във формулата използвахме:

Текуща стойност

Скорост на хаотично движение на носителя

Скорост на подредено движение

Силата на Ампер е силата, с която магнитното поле действа върху проводник, по който протича ток, поставен в това поле. Големината на тази сила може да се определи с помощта на закона на Ампер. Този закон определя безкрайно малка сила за безкрайно малък участък от проводник. Това прави възможно прилагането на този закон към проводници с различни форми.

Формула 1 - Закон на Ампер

биндукция на магнитно поле, в което се намира проводник с ток

азсила на тока в проводника

длбезкрайно малък елемент от дължината на проводник, по който протича ток

алфаъгълът между индукцията на външното магнитно поле и посоката на тока в проводника

Посоката на силата на Ампер се намира според правилото на лявата ръка. Формулировката на това правило е следната. Когато лявата ръка е разположена по такъв начин, че линиите на магнитна индукция на външното поле да влизат в дланта, а четирите протегнати пръста показват посоката на движение на тока в проводника, докато палецът, огънат под прав ъгъл, ще покаже посоката на силата, която действа върху проводниковия елемент.

Фигура 1 - правило на лявата ръка

Някои проблеми възникват при използване на правилото на лявата ръка, ако ъгълът между индукцията на полето и тока е малък. Трудно е да се определи къде трябва да бъде отворената длан. Следователно, за да опростите прилагането на това правило, можете да позиционирате дланта си така, че да включва не самия вектор на магнитна индукция, а неговия модул.

От закона на Ампер следва, че силата на Ампер ще бъде равна на нула, ако ъгълът между линията на магнитната индукция на полето и тока е равен на нула. Тоест, проводникът ще бъде разположен по такава линия. И силата на Ампер ще има максималната възможна стойност за тази система, ако ъгълът е 90 градуса. Тоест токът ще бъде перпендикулярен на линията на магнитната индукция.

Използвайки закона на Ампер, можете да намерите силата, действаща в система от два проводника. Нека си представим два безкрайно дълги проводника, които са разположени на разстояние един от друг. През тези проводници протичат токове. Силата, действаща от полето, създадено от проводник с ток номер едно върху проводник номер две, може да бъде представена като:

Формула 2 - сила на Ампер за два успоредни проводника.

Силата, упражнявана от проводник номер едно върху втория проводник, ще има същата форма. Освен това, ако токовете в проводниците протичат в една посока, тогава проводникът ще бъде привлечен. Ако са противоположни, тогава ще отблъскват. Има известно объркване, тъй като токовете текат в една посока, така че как могат да се привличат? В крайна сметка като полюсите и зарядите винаги са се отблъсквали. Или Ампер реши, че не си струва да подражава на другите и измисли нещо ново.

Всъщност Ампер не е измислил нищо, тъй като ако се замислите, полетата, създадени от паралелни проводници, са насочени срещуположно едно на друго. И защо са привлечени, въпросът вече не възниква. За да определите в каква посока е насочено полето, създадено от проводника, можете да използвате правилото на десния винт.

Фигура 2 - Паралелни проводници с ток

Използвайки паралелни проводници и израза на силата на Ампер за тях, може да се определи единицата един Ампер. Ако еднакви токове от един ампер протичат през безкрайно дълги успоредни проводници, разположени на разстояние един метър, тогава силата на взаимодействие между тях ще бъде 2 * 10-7 Нютона за всеки метър дължина. Използвайки тази връзка, можем да изразим на какво ще бъде равен един ампер.

Това видео показва как постоянното магнитно поле, създадено от подковообразен магнит, влияе на проводник с ток. Ролята на тоководещия проводник в този случай се изпълнява от алуминиев цилиндър. Този цилиндър се опира на медни пръти, през които се подава електрически ток. Силата, действаща върху проводник с ток в магнитно поле, се нарича сила на Ампер. Посоката на действие на силата на Ампер се определя с помощта на правилото на лявата ръка.

Закон на Амперпоказва силата, с която магнитното поле действа върху поставен в него проводник. Тази сила се нарича още Сила на Ампер.

Декларация на закона: силата, действаща върху проводник с ток, поставен в еднородно магнитно поле, е пропорционална на дължината на проводника, вектора на магнитната индукция, силата на тока и синуса на ъгъла между вектора на магнитната индукция и проводника.

Ако размерът на проводника е произволен и полето е неравномерно, тогава формулата е следната:

Посоката на силата на Ампер се определя от правилото на лявата ръка.

Правило на лявата ръка: ако позиционирате лявата си ръка така, че перпендикулярният компонент на вектора на магнитната индукция да влиза в дланта и четири пръста са протегнати по посока на тока в проводника, след това върнете назад 90° палецът ще покаже посоката на силата на Ампер.

МП на таксата за шофиране. Влияние на MF върху движещ се заряд. Силите на Ампер и Лоренц.

Всеки проводник, по който протича ток, създава магнитно поле в околното пространство. В този случай електрическият ток е подреденото движение на електрически заряди. Това означава, че можем да предположим, че всеки заряд, движещ се във вакуум или среда, генерира магнитно поле около себе си. В резултат на обобщаване на множество експериментални данни беше установен закон, който определя полето B на точков заряд Q, движещ се с постоянна нерелативистична скорост v. Този закон се дава от формулата

(1)

където r е радиус-векторът, начертан от заряда Q към точката на наблюдение M (фиг. 1). Съгласно (1) вектор B е насочен перпендикулярно на равнината, в която са разположени векторите v и r: посоката му съвпада с посоката на транслационното движение на десния винт, докато се върти от v към r.

Фиг. 1

Големината на вектора на магнитната индукция (1) се намира по формулата

(2)

където α е ъгълът между векторите v и r. Сравнявайки закона на Био-Савар-Лаплас и (1), виждаме, че движещият се заряд е еквивалентен по своите магнитни свойства на елемент на ток: Idl = Qv

Влияние на MF върху движещ се заряд.

От опит е известно, че магнитното поле засяга не само проводници с ток, но и отделни заряди, които се движат в магнитно поле. Силата, която действа върху електрически заряд Q, движещ се в магнитно поле със скорост v, се нарича сила на Лоренц и се дава от израза: F = Q, където B е индукцията на магнитното поле, в което се движи зарядът.

За да определим посоката на силата на Лоренц, използваме правилото на лявата ръка: ако дланта на лявата ръка е разположена така, че вектор B да влезе в нея, а четири изпънати пръста са насочени по протежение на вектор v (за Q>0 направленията I и v съвпадат, за Q Фиг. 1 показва взаимната ориентация на векторите v, B (полето е насочено към нас, показано на фигурата с точки) и F за положителен заряд. Ако зарядът е отрицателен, тогава действа силата в обратна посока.

Модулът на силата на Лоренц, както вече е известно, е равен на F = QvB sin a; където α е ъгълът между v и B.

MF няма ефект върху стационарен електрически заряд. Това прави магнитното поле значително различно от електрическото. Магнитното поле действа само върху движещите се в него заряди.

Познавайки ефекта на силата на Лоренц върху заряда, може да се намери големината и посоката на вектор B, а формулата за силата на Лоренц може да се приложи, за да се намери векторът на магнитната индукция B.

Тъй като силата на Лоренц винаги е перпендикулярна на скоростта на движение на заредена частица, тази сила може само да промени посоката на тази скорост, без да променя нейния модул. Това означава, че силата на Лоренц не работи.

Ако движещ се електрически заряд, заедно с магнитно поле с индукция B, също се въздейства от електрическо поле с интензитет E, тогава общата резултатна сила F, която се прилага към заряда, е равна на векторната сума на силите - силата, действаща от електрическото поле, и силите на Лоренц: F = QE + Q

Силите на Ампер и Лоренц.

Силата, действаща върху проводник с ток в магнитно поле, се нарича сила на Ампер.

Силата на равномерно магнитно поле върху проводник с ток е право пропорционална на силата на тока, дължината на проводника, големината на вектора на индукция на магнитното поле и синуса на ъгъла между вектора на индукция на магнитното поле и диригент:

F = B.I.l. sin α - закон на Ампер.

Силата, действаща върху заредена движеща се частица в магнитно поле, се нарича сила на Лоренц:

Феноменът на електромагнитната индукция. Закон на Фарадей. ЕДС на индукция в движещи се проводници. Самоиндукция.

Фарадей предположи, че ако има магнитно поле около проводник с ток, тогава е естествено да се очаква, че трябва да се случи и обратното явление - възникването на електрически ток под въздействието на магнитно поле. И така през 1831 г. Фарадей публикува статия, в която съобщава за откриването на ново явление - явлението електромагнитна индукция.

Експериментите на Фарадей бяха изключително прости. Той свърза галванометър G към краищата на намотка L и доближи магнит до него. Иглата на галванометъра се отклони, записвайки появата на ток във веригата. Докато магнитът се движи, протича ток. Когато магнитът се отдалечи от намотката, галванометърът отбеляза появата на ток в обратна посока. Подобен резултат се наблюдава, ако магнитът се замени с тоководеща намотка или затворен токопроводящ контур.

Движещ се магнит или проводник с ток създава променливо магнитно поле през намотката L. Ако са неподвижни, полето, което създават, е постоянно. Ако проводник с променлив ток се постави близо до затворен контур, тогава в затворения контур също ще възникне ток. Въз основа на анализа на експериментални данни Фарадей установи, че токът в проводящите вериги се появява, когато магнитният поток се променя през зоната, ограничена от тази верига.

Този ток се нарича индукция. Откритието на Фарадей е наречено явлението електромагнитна индукция и по-късно формира основата за работата на електрически двигатели, генератори, трансформатори и подобни устройства.

Така че, ако магнитният поток през повърхност, ограничена от определена верига, се промени, тогава във веригата възниква електрически ток. Известно е, че електрическият ток в проводник може да възникне само под въздействието на външни сили, т.е. при наличие на едс. В случай на индуциран ток, едс, съответстваща на външни сили, се нарича електродвижеща сила на електромагнитната индукция εi.

E.m.f. електромагнитната индукция във верига е пропорционална на скоростта на промяна на магнитния поток Фm през повърхността, ограничена от тази верига:

където k е коефициентът на пропорционалност. Този e.m.f. не зависи от това какво е причинило промяната в магнитния поток - или чрез движение на веригата в постоянно магнитно поле, или чрез промяна на самото поле.

И така, посоката на индукционния ток се определя от правилото на Ленц: За всяка промяна в магнитния поток през повърхност, ограничена от затворена проводяща верига, в последната възниква индукционен ток в такава посока, че нейното магнитно поле противодейства на промяната в магнитния поток.

Обобщение на закона на Фарадей и правилото на Ленц е законът на Фарадей-Ленц: Електродвижещата сила на електромагнитната индукция в затворена проводяща верига е числено равна и противоположна по знак на скоростта на промяна на магнитния поток през повърхност, ограничена от веригата:

Този израз представлява основния закон на електромагнитната индукция.

При скорост на изменение на магнитния поток от 1 Wb/s във веригата се индуцира ЕМП. при 1 V.

Нека веригата, в която се индуцира ЕДС, се състои не от един, а от N завои, например, това е соленоид. Соленоидът е цилиндрична намотка с ток, състояща се от голям брой навивки. Тъй като навивките в соленоида са свързани последователно, εi в този случай ще бъде равно на сумата от ЕДС, индуцирана във всяка от навивките поотделно:

Немският физик Г. Хелмхолц доказва, че законът на Фарадей-Ленц е следствие от закона за запазване на енергията. Нека затворена проводяща верига е в нееднородно магнитно поле. Ако във веригата тече ток I, тогава под действието на силите на Ампер разхлабената верига ще започне да се движи. Елементарната работа dA, извършена при преместване на контура за времето dt, ще бъде

dA = IdФm,

където dФm е промяната на магнитния поток през зоната на веригата за времето dt. Работата, извършена от тока за време dt за преодоляване на електрическото съпротивление R на веригата, е равна на I2Rdt. Общата работа на източника на ток през това време е равна на εIdt. Според закона за запазване на енергията работата на източника на ток се изразходва за двете посочени работи, т.е.

εIdt = IdФm + I2Rdt.

Разделяйки двете страни на равенството на Idt, получаваме

Следователно, когато магнитният поток, свързан с веригата, се промени, в последната възниква електродвижеща сила на индукция

Електромагнитни вибрации. Осцилаторна верига.

Електромагнитните трептения са колебания на такива величини като индуктивност, съпротивление, емф, заряд, ток.

Осцилаторната верига е електрическа верига, която се състои от последователно свързани кондензатор, намотка и резистор. Промяната в електрическия заряд на кондензаторната пластина с течение на времето се описва от диференциалното уравнение:

Електромагнитни вълни и техните свойства.

В осцилаторната верига протича процесът на преобразуване на електрическата енергия на кондензатора в енергията на магнитното поле на бобината и обратно. Ако в определени моменти от време компенсираме загубите на енергия във веригата поради съпротивление от външен източник, ще получим незатихващи електрически трептения, които могат да бъдат излъчени през антената в околното пространство.

Процесът на разпространение на електромагнитни трептения, периодични промени в силата на електрическите и магнитните полета, в околното пространство се нарича електромагнитна вълна.

Електромагнитните вълни покриват широк диапазон от дължини на вълните от 105 до 10 m и честоти от 104 до 1024 Hz. По наименование електромагнитните вълни се делят на радиовълни, инфрачервено, видимо и ултравиолетово лъчение, рентгеново лъчение и -лъчение. В зависимост от дължината на вълната или честотата свойствата на електромагнитните вълни се променят, което е убедително доказателство за диалектико-материалистическия закон за прехода на количеството в ново качество.

Електромагнитното поле е материално и има енергия, импулс, маса, движи се в пространството: във вакуум със скорост C, а в среда със скорост: V=, където = 8,85;

Обемна енергийна плътност на електромагнитното поле. Практическата употреба на електромагнитните явления е много широка. Това са системи и средства за комуникация, радиоразпръскване, телевизия, електронно-изчислителна техника, системи за управление с различно предназначение, измервателни и медицински инструменти, битова електрическа и радиотехника и други, т.е. нещо, без което е невъзможно да си представим съвременното общество.

Почти няма точни научни данни за това колко мощно електромагнитно излъчване влияе върху здравето на хората, има само непотвърдени хипотези и като цяло небезпочвени страхове, че всичко неестествено има разрушителен ефект. Доказано е, че ултравиолетовото, рентгеновото и високоинтензивното лъчение в много случаи причиняват реална вреда на всички живи същества.

Геометрична оптика. Гражданскоправни закони.

Геометричната (лъчева) оптика използва идеализирана идея за светлинен лъч - безкрайно тънък лъч светлина, разпространяващ се праволинейно в хомогенна изотропна среда, както и идеята за точков източник на радиация, светеща равномерно във всички посоки. λ – дължина на светлинната вълна, – характерен размер

обект по пътя на вълната. Геометричната оптика е граничен случай на вълновата оптика и нейните принципи са изпълнени при следните условия:

Геометричната оптика също се основава на принципа на независимост на светлинните лъчи: лъчите не се смущават един друг, когато се движат. Следователно движенията на лъчите не пречат на всеки от тях да се разпространява независимо един от друг.

За много практически проблеми в оптиката човек може да пренебрегне вълновите свойства на светлината и да счита разпространението на светлината за праволинейно. В този случай картината се свежда до разглеждане на геометрията на пътя на светлинните лъчи.

Основни закони на геометричната оптика.

Нека изброим основните закони на оптиката, които следват от експериментални данни:

1) Разпространение по права линия.

2) Законът за независимостта на светлинните лъчи, тоест два лъча, пресичащи се, не си пречат. Този закон се съгласува по-добре с вълновата теория, тъй като частиците по принцип биха могли да се сблъскат една с друга.

3) Закон за отражението. падащият лъч, отразеният лъч и перпендикулярът към интерфейса, реконструиран в точката на падане на лъча, лежат в една и съща равнина, наречена равнина на падане; ъгълът на падане е равен на ъгъла

Отражения.

4) Законът за пречупване на светлината.

Закон за пречупване: падащият лъч, пречупеният лъч и перпендикулярът към границата, реконструиран от точката на падане на лъча, лежат в една и съща равнина - равнината на падане. Съотношението на синуса на ъгъла на падане към синуса на ъгъла на отражение е равно на съотношението на скоростите на светлината в двете среди.

Sin i1/sin i2 = n2/n1 = n21

където е относителният индекс на пречупване на втората среда спрямо първата среда. n21

Ако вещество 1 е празнота, вакуум, тогава n12 → n2 е абсолютният индекс на пречупване на вещество 2. Лесно може да се покаже, че n12 = n2 /n1, в това равенство отляво е относителният индекс на пречупване на две вещества (например , 1 е въздух, 2 е стъкло), а вдясно е отношението на техните абсолютни показатели на пречупване.

5) Законът за обратимостта на светлината (може да бъде извлечен от закон 4). Ако изпратите светлина в обратната посока, тя ще следва същия път.

От закон 4) следва, че ако n2 > n1, тогава Sin i1 > Sin i2. Нека сега имаме n2< n1 , то есть свет из стекла, например, выходит в воздух, и мы постепенно увеличиваем угол i1.

Тогава можем да разберем, че когато се достигне определена стойност на този ъгъл (i1)pr, се оказва, че ъгълът i2 ще бъде равен на π /2 (лъч 5). Тогава Sin i2 = 1 и n1 Sin (i1)pr = n2 . Така че грях

Какво е амперна мощност

През 1820 г. изключителният френски физик Андре Мари Ампер (единицата за измерване на електрически ток е кръстена на него) формулира един от основните закони на цялата електротехника. Впоследствие този закон е наречен амперна мощност.

Както е известно, когато електрически ток преминава през проводник, около него възниква собствено (вторично) магнитно поле, чиито линии на напрежение образуват вид въртяща се обвивка. Посоката на тези линии на магнитна индукция се определя с помощта на правилото на дясната ръка (второто име е „правилото на гимлета“): ние мислено захващаме проводника с дясната си ръка, така че потокът от заредени частици да съвпада с посоката, посочена от свит палец. В резултат на това останалите четири пръста, хващащи жицата, ще сочат към въртенето на полето.

Ако два такива проводника (тънки проводници) се поставят успоредно, тогава взаимодействието на техните магнитни полета ще бъде повлияно от силата на ампера. В зависимост от посоката на тока във всеки проводник те могат да се отблъскват или привличат. Когато токовете протичат в една посока, силата на ампера има притегателен ефект върху тях. Съответно противоположната посока на токовете предизвиква отблъскване. Това не е изненадващо: въпреки че като зарядите се отблъскват, в този пример не самите заряди взаимодействат, а магнитните полета. Тъй като посоката на тяхното въртене е една и съща, полученото поле е векторна сума, а не разлика.

С други думи, магнитното поле действа по определен начин върху проводника, пресичащ линиите на напрежение. Амперната сила (произволна форма на проводника) се определя от формулата на закона:

където - I е стойността на тока в проводника; B - индукция на магнитното поле, в което е поставен токопроводимият материал; L - взето за изчисляване на дължината на проводника с ток (освен това в този случай се приема, че дължината на проводника и силата клонят към нула); алфа (а) - векторен ъгъл между посоката на движение на заредените елементарни частици и линиите на напрегнатост на външното поле. Следствието е следното: когато ъгълът между векторите е 90 градуса, неговият sin = 1 и стойността на силата е максимална.

Векторната посока на действие на амперовата сила се определя с помощта на правилото на лявата ръка: мислено поставяме дланта на лявата ръка по такъв начин, че линиите (векторите) на магнитната индукция на външното поле да влизат в отворената длан , а останалите четири изпънати пръста показват посоката, в която се движи токът в проводника. Тогава палецът, огънат под ъгъл от 90 градуса, ще покаже посоката на силата, действаща върху проводника. Ако ъгълът между вектора на електрическия ток и произволна индукционна линия е твърде малък, тогава за да се опрости прилагането на правилото, не самият вектор на индукция трябва да влезе в дланта, а в модула.

Използването на амперна мощност направи възможно създаването на електрически двигатели. Всички сме свикнали, че е достатъчно да преместите превключвателя на електрически домакински уред, оборудван с мотор, за да задейства неговият задвижващ механизъм. И никой не мисли за процесите, които се случват по време на този процес. Посоката на силата на ампер не само обяснява как работят двигателите, но също така ви позволява да определите къде точно ще бъде насочен въртящият момент.

Например, нека си представим постояннотоков двигател: неговата арматура е основна рамка с намотка. Външното магнитно поле се създава от специални полюси. Тъй като намотката, навита около арматурата, е кръгла, от противоположните страни посоката на тока в секциите на проводника е противотокова. Следователно векторите на действие на амперовата сила също са противотокови. Тъй като арматурата е монтирана на лагери, взаимното действие на векторите на амперната сила създава въртящ момент. С увеличаването на ефективната стойност на тока силата също се увеличава. Ето защо номиналният електрически ток (посочен в паспорта на електрическото оборудване) и въртящият момент са пряко свързани. Увеличаването на тока е ограничено от конструктивните характеристики: напречното сечение на проводника, използван за навиване, броя на завоите и др.

Амперна мощност

– Силата на Ампер (или законът на Ампер)

Посоката на силата на Ампер се намира според правилото за векторно произведение - според правилото на лявата ръка: поставете четирите протегнати пръста на лявата ръка по посока на тока, векторът влиза в дланта, палецът е свит на прав ъгъл ще покаже посоката на силата, действаща върху проводника с тока. (Можете също да определите посоката, като използвате дясната си ръка: завъртете четирите пръста на дясната си ръка от първия фактор към втория, палецът ще покаже посоката.)

Модул за амперна мощност

,

където α е ъгълът между векторите и .

Ако полето е еднородно и проводникът с ток е с крайни размери, тогава

При перпендикуляр

1. Определяне на единицата за измерване на ток.

Всеки проводник, по който протича ток, създава около себе си магнитно поле. Ако поставите друг проводник с ток в това поле, тогава между тези проводници възникват сили на взаимодействие. В този случай паралелно насочените токове се привличат, а противоположно насочените токове се отблъскват.

Да разгледаме два безкрайно дълги успоредни проводника, по които протича ток аз 1И аз 2,разположени във вакуум на разстояние д(за вакуум µ = 1). Според закона на Ампер

Правото магнитно поле на тока е равно на

,

сила, действаща на единица дължина на проводника

Силата, действаща на единица дължина на проводник между два безкрайно дълги проводника с ток, е право пропорционална на тока във всеки проводник и обратно пропорционална на разстоянието между тях.

Дефиниция на единицата за измерване на ток - ампер:

Единицата за ток в системата SI е такъв постоянен ток, който, преминавайки през два безкрайно дълги успоредни проводника с безкрайно малко напречно сечение, разположени във вакуум на разстояние 1 m един от друг, предизвиква сила, действаща на единица дължина на проводника, равна на 2 10-7 N.

µ = 1; I 1 = I 2 = 1 А; d=1 m; µ 0 = 4π·10-7 H/m – магнитна константа.

/ физика / Закон на Ампер. Взаимодействие на паралелни токове

Закон на Ампер. Взаимодействие на паралелни токове.

Законът на Ампер е законът за взаимодействие на постоянни токове. Установен от Андре Мари Ампер през 1820 г. От закона на Ампер следва, че успоредни проводници с постоянен ток, протичащи в една посока, се привличат, а в противоположната посока се отблъскват. Законът на Ампер също е законът, който определя силата, с която магнитното поле действа върху малък сегмент от проводник, по който протича ток. Силата, с която магнитното поле действа върху обемния елемент dV на проводник с плътност на тока, разположен в магнитно поле с индукция.

Тема 10. СИЛИ, ДЕЙСТВАЩИ ВЪРХУ ДВИЖЕЩИ СЕ ЗАРЯДИ В МАГНИТНО ПОЛЕ.

10.1. Закон на Ампер.

10.3. Ефектът на магнитното поле върху рамка с ток. 10.4. Единици за измерване на магнитни величини. 10.5. Сила на Лоренц.

10.6. Ефект на Хол.

10.7. Циркулация на вектора на магнитната индукция.

10.8. Магнитно поле на соленоида.

10.9. Магнитно поле на тороид.

10.10. Работата по преместване на проводник с ток в магнитно поле.

10.1. Закон на Ампер.

През 1820 г. А. М. Ампер експериментално установява, че два проводника с ток взаимодействат един с друг със сила:

	F = k	аз 1 аз 2

където b е разстоянието между проводниците, а k е коефициентът на пропорционалност в зависимост от системата от единици.

Първоначалният израз на закона на Ампер не включва никаква величина, характеризираща магнитното поле. Тогава разбрахме, че взаимодействието на токовете става чрез магнитно поле и следователно законът трябва да включва характеристиката на магнитното поле.

В съвременната нотация SI законът на Ампер се изразява с формулата:

Ако магнитното поле е еднородно и проводникът е перпендикулярен на линиите на магнитното поле, тогава

където I = qnυ dr S – ток през проводник със сечение S.

Посоката на силата F се определя от посоката на векторното произведение или правилото на лявата ръка (което е същото). Ние ориентираме пръстите в посоката на първия вектор, вторият вектор трябва да влезе в дланта и палецът показва посоката на векторния продукт.

Законът на Ампер е първото откритие на фундаментални сили, които зависят от скоростите. Силата зависи от движението! Това не се е случвало досега.

10.2. Взаимодействие на два паралелни безкрайни проводника с ток.

Нека b е разстоянието между проводниците. Проблемът трябва да бъде решен по следния начин: един от проводниците I 2 създава магнитно поле, вторият I 1 е в това поле.

Магнитна индукция, създадена от ток I 2 на разстояние b от него:

B 2 = µ 2 0 π I b 2 (10.2.1)

Ако I 1 и I 2 лежат в една и съща равнина, тогава ъгълът между B 2 и I 1 е прав, следователно

sin (l , B ) = 1 тогава силата, действаща върху елемента на тока I 1 dl
F21 = B2 I1 dl =				µ0 I1 I2 dl
				2 πb
За всяка единица дължина на проводника има сила
F 21 единици =						I1 I2

(разбира се, от страната на първия проводник, точно същата сила действа върху втория). Получената сила е равна на една от тези сили! Ако тези два проводника са

влияят на третото, тогава техните магнитни полета B 1 и B 2 трябва да се добавят векторно.

10.3. Ефектът на магнитното поле върху рамка с ток.

Рамката с ток I е в еднородно магнитно поле B, α е ъгълът между n и B (посоката на нормалата е свързана с посоката на тока по правилото на гимлета).

Силата на Ампер, действаща върху страната на рамка с дължина l, е равна на:

F1 = IlB (Bl).

Същата сила действа от другата страна на дължина l. Резултатът е „двойка сили“ или „въртящ момент“.

M = F1 h = IlB bsinα,

където рамо h = bsinα. Тъй като lb = S е площта на рамката, тогава можем да напишем

M = IBS sinα = Pm sinα.

Това е мястото, където записахме израза за магнитна индукция:

където M е въртящият момент на силата, P е магнитният момент.

Физическото значение на магнитната индукция B е стойност, числено равна на силата, с която магнитното поле действа върху проводник с единица дължина, по който тече.

единичен ток. B = I F l ; Индукционен размер [B] = A N m. .

И така, под въздействието на този въртящ момент рамката ще се завърти така, че n r || б. Страните с дължина b също се влияят от силата на Ампер F 2 - тя разтяга рамката и т.н.

тъй като силите са равни по големина и противоположни по посока, рамката не се движи, в този случай M = 0, състояние на стабилно равновесие

Когато n и B са антипаралелни, M = 0 (тъй като рамото е нула), това е състояние на нестабилно равновесие. Рамката се свива и ако мръдне малко, веднага се появява

такъв въртящ момент, че да се завърти така, че n r || B (фиг. 10.4).

В нехомогенно поле рамката ще се завърти и ще се разтегне в зона с по-силно поле.

10.4. Единици за измерване на магнитни величини.

Както можете да предположите, законът на Ампер е този, който се използва за определяне на единицата за ток - ампер.

И така, Ампер е ток с постоянна величина, който, преминавайки през два успоредни прави проводника с безкрайна дължина и пренебрежимо малко напречно сечение, разположени на разстояние един метър, един от друг във вакуум

предизвиква сила от 2 10 − 7 N m между тези проводници.

I1 I2

където dl = 1 m; b = 1 m; I1

I2 = 1 A;

2 10− 7

Нека определим от тук размерите и стойността на µ 0:

В SI: 2·10

µ0 = 4π·10

или µ0 = 4π·10

–7 Gn

В GHS: µ 0 = 1

Био-Савара-Лаплас,

праволинейна

тоководещ проводник

µ0 аз

Можете да намерите размерите на индукцията на магнитното поле:

4 πb

1 т

Една тесла 1 T = 104 гауса.

Гаус е мерна единица в Гаусовата система от единици (GUS).

1 T (една тесла е равна на магнитната индукция на еднородно магнитно поле, в което) въртящ момент от 1 Nm действа върху плоска верига с ток с магнитен момент от 1 A ​​m2.

Мерната единица B е кръстена на сръбския учен Никола Тесла (1856 - 1943), който има огромен брой изобретения.

Друго определение: 1 T е равна на магнитната индукция, при която магнитният поток през площ от 1 m2, перпендикулярна на посоката на полето, е 1 Wb.

Единицата за измерване на магнитния поток Wb, получи името си в чест на немския физик Вилхелм Вебер (1804 - 1891), професор в университетите в Хале, Гьотингам и Лайпциг.

Както вече казахме,магнитен поток Ф, през повърхността S - една от характеристиките на магнитното поле (фиг. 10.5)