Magnetno polje djeluje na struje koje kruže u magnetnoj igli. Ovi uticaji doprinose efektu magnetnog polja na iglu u celini.

2. Formulirajte Ampereov zakon. Zapišite njegov matematički izraz.

Amperov zakon: sila kojom magnetno polje djeluje na dio provodnika u struji (smješten u ovo polje) numerički je jednaka proizvodu jačine struje, veličine vektora magnetske indukcije, dužine segmenta provodnika i sinus ugla između smjera sile

vektor struje i magnetne indukcije.

3. Kako je amperova sila orijentirana u odnosu na smjer struje i vektor magnetske indukcije?

Ove vektorske veličine čine desnu trojku vektora.

4. Kako se određuje smjer Amperove sile? Formulirajte pravilo lijeve ruke.

Smjer amperove sile određen je pravilom lijeve ruke: ako postavite lijevi dlan tako da ispruženi prsti pokazuju smjer struje, a linije magnetskog polja zarivaju se u dlan, tada će ispruženi palac pokazati smjer amperove sile koja djeluje na provodnik.

5. Kolika je veličina vektora magnetske indukcije? U kojim jedinicama se mjeri magnetna indukcija?

Veličina vektora magnetske indukcije je veličina numerički jednaka omjeru maksimalne sile Ampera koja djeluje na provodnik prema proizvodu jačine struje i dužine provodnika.

Ako je žica kroz koju teče struja u magnetskom polju, tada na svaki od nosilaca struje djeluje amperova sila

Amperov zakon u vektorskom obliku

Utvrđuje da na provodnik sa strujom smješten u jednolično magnetsko polje indukcije B djeluje sila, proporcionalno snagu struja i indukcija magnetnog polja

Usmjereno okomito na ravan u kojoj leže vektori dl i B. Odrediti smjer snagu, djelujući na provodnik sa strujom koji je smješten u magnetskom polju, primjenjuje se pravilo lijeve strane.

Da bismo pronašli amperovu silu za dva beskonačna paralelna provodnika, čije struje teku u istom smjeru, a ti provodnici se nalaze na udaljenosti r, potrebno je:

Beskonačni provodnik sa strujom I1 u tački na udaljenosti r stvara magnetsko polje sa indukcijom:

Prema Biot-Savart-Laplaceovom zakonu za jednosmernu struju:

Sada, koristeći Amperov zakon, nalazimo silu kojom prvi provodnik djeluje na drugi:

Prema pravilu gimleta, usmjeren je prema prvom provodniku (slično za, što znači da se provodnici međusobno privlače).

Integriramo, uzimajući u obzir samo provodnik jedinične dužine (ograničenja l od 0 do 1) i dobije se amperova sila:

U formuli smo koristili:

Trenutna vrijednost

Brzina haotičnog kretanja nosača

Brzina naređenog kretanja

Amperova sila je sila kojom magnetsko polje djeluje na provodnik kroz koji teče struja smješten u ovom polju. Veličina ove sile može se odrediti korištenjem Ampereovog zakona. Ovaj zakon definira beskonačno malu silu za beskonačno mali dio provodnika. Ovo omogućava primjenu ovog zakona na provodnike različitih oblika.

Formula 1 - Amperov zakon

B indukcija magnetnog polja u kojem se nalazi provodnik sa strujom

I jačina struje u provodniku

dl beskonačno mali element dužine provodnika koji nosi struju

alfa ugao između indukcije vanjskog magnetskog polja i smjera struje u vodiču

Smjer Amperove sile nalazi se prema pravilu lijeve ruke. Tekst ovog pravila je sljedeći. Kada je lijeva ruka postavljena tako da linije magnetske indukcije vanjskog polja ulaze u dlan, a četiri ispružena prsta pokazuju smjer kretanja struje u provodniku, dok će palac savijen pod pravim kutom pokazivati ​​smjer sile koja deluje na element provodnika.

Slika 1 - pravilo lijeve ruke

Neki problemi nastaju kada se koristi pravilo lijeve ruke ako je ugao između indukcije polja i struje mali. Teško je odrediti gdje bi trebao biti otvoren dlan. Stoga, da biste pojednostavili primjenu ovog pravila, možete postaviti dlan tako da uključuje ne sam vektor magnetske indukcije, već njegov modul.

Iz Amperovog zakona slijedi da će Amperova sila biti jednaka nuli ako je ugao između linije magnetske indukcije polja i struje jednak nuli. Odnosno, provodnik će se nalaziti duž takve linije. A sila Ampera će imati najveću moguću vrijednost za ovaj sistem ako je ugao 90 stepeni. To jest, struja će biti okomita na liniju magnetske indukcije.

Koristeći Amperov zakon, možete pronaći silu koja djeluje u sistemu od dva provodnika. Zamislimo dva beskonačno duga provodnika koji se nalaze na udaljenosti jedan od drugog. Kroz ove provodnike teku struje. Sila koja djeluje iz polja koje stvara provodnik sa strujom broj jedan na provodnik broj dva može se predstaviti kao:

Formula 2 - Amperska sila za dva paralelna provodnika.

Sila koju vodi provodnik broj jedan na drugi provodnik imaće isti oblik. Štoviše, ako struje u provodnicima teku u jednom smjeru, tada će provodnik biti privučen. Ako su u suprotnim smjerovima, onda će se odbijati. Postoji neka zabuna, jer struje teku u jednom smjeru, pa kako se mogu privući? Na kraju krajeva, poput stubova i naboja su se uvijek odbijali. Ili je Amper odlučio da ne vrijedi oponašati druge i smislio nešto novo.

Zapravo, Ampere nije ništa izmislio, jer ako razmislite o tome, polja koja stvaraju paralelni provodnici su usmjerena suprotno jedno drugom. A zašto ih privlače, više se ne postavlja pitanje. Da biste odredili u kojem smjeru je usmjereno polje koje stvara provodnik, možete koristiti pravilo desnog vijka.

Slika 2 - Paralelni provodnici sa strujom

Koristeći paralelne vodiče i izraz amperske sile za njih, može se odrediti jedinica od jednog ampera. Ako identične struje od jednog ampera teku kroz beskonačno dugačke paralelne vodiče koji se nalaze na udaljenosti od jednog metra, tada će sila interakcije između njih biti 2 * 10-7 Newtona za svaki metar dužine. Koristeći ovaj odnos, možemo izraziti čemu će biti jednak jedan amper.

Ovaj video pokazuje kako konstantno magnetsko polje koje stvara potkovičasti magnet utječe na provodnik koji nosi struju. Ulogu strujnog vodiča u ovom slučaju obavlja aluminijski cilindar. Ovaj cilindar počiva na bakrenim šipkama kroz koje se na njega dovodi električna struja. Sila koja djeluje na provodnik sa strujom u magnetskom polju naziva se Amperova sila. Smjer djelovanja Amperove sile određuje se pomoću pravila lijeve ruke.

Amperov zakon pokazuje silu kojom magnetsko polje djeluje na provodnik koji se nalazi u njemu. Ova sila se takođe naziva Amperska sila.

Izjava zakona: sila koja djeluje na provodnik sa strujom smješten u jednolično magnetsko polje proporcionalna je dužini vodiča, vektoru magnetske indukcije, jačini struje i sinusu ugla između vektora magnetske indukcije i provodnika.

Ako je veličina vodiča proizvoljna i polje nije jednolično, onda je formula sljedeća:

Smjer Amperove sile određen je pravilom lijeve ruke.

Pravilo lijeve ruke: ako lijevu ruku postavite tako da okomita komponenta vektora magnetske indukcije uđe u dlan, a četiri prsta su ispružena u smjeru struje u vodiču, onda vratite 90° palac će pokazati smjer sile Ampera.

MP vozačke optužbe. Utjecaj MF-a na pokretno punjenje. Amperove i Lorencove sile.

Svaki provodnik koji vodi struju stvara magnetno polje u okolnom prostoru. U ovom slučaju električna struja je uređeno kretanje električnih naboja. To znači da možemo pretpostaviti da bilo koji naboj koji se kreće u vakuumu ili mediju stvara magnetsko polje oko sebe. Kao rezultat generalizacije brojnih eksperimentalnih podataka, ustanovljen je zakon koji određuje polje B tačkastog naboja Q koji se kreće konstantnom nerelativističkom brzinom v. Ovaj zakon je dat formulom

(1)

gde je r radijus vektor povučen od naelektrisanja Q do tačke posmatranja M (slika 1). Prema (1), vektor B je usmjeren okomito na ravan u kojoj se nalaze vektori v i r: njegov smjer se poklapa sa smjerom translacijskog kretanja desnog zavrtnja pri rotaciji od v do r.

Fig.1

Veličina vektora magnetske indukcije (1) nalazi se po formuli

(2)

gdje je α ugao između vektora v i r. Upoređujući Biot-Savart-Laplaceov zakon i (1), vidimo da je pokretni naboj po svojim magnetskim svojstvima ekvivalentan elementu struje: Idl = Qv

Utjecaj MF-a na pokretno punjenje.

Iz iskustva je poznato da magnetsko polje utječe ne samo na provodnike koji nose struju, već i na pojedinačna naelektrisanja koja se kreću u magnetskom polju. Sila koja djeluje na električni naboj Q koji se kreće u magnetskom polju brzinom v naziva se Lorentzova sila i data je izrazom: F = Q gdje je B indukcija magnetskog polja u kojem se naboj kreće.

Za određivanje smjera Lorentzove sile koristimo pravilo lijeve ruke: ako je dlan lijeve ruke postavljen tako da u njega ulazi vektor B, a četiri ispružena prsta su usmjerena duž vektora v (za Q>0 smjerovi I i v se poklapaju, za Q Slika 1 prikazuje međusobnu orijentaciju vektora v, B (polje je usmjereno prema nama, prikazano na slici tačkama) i F za pozitivan naboj. Ako je naboj negativan, tada je sila djeluje u suprotnom smjeru.

Modul Lorentzove sile, kao što je već poznato, jednak je F = QvB sin a; gdje je α ugao između v i B.

MF nema efekta na stacionarni električni naboj. To čini magnetsko polje značajno drugačijim od električnog. Magnetno polje djeluje samo na naboje koji se kreću u njemu.

Znajući učinak Lorentzove sile na naboj, može se pronaći veličina i smjer vektora B, a formula za Lorentzovu silu može se primijeniti da se pronađe vektor magnetske indukcije B.

Budući da je Lorentzova sila uvijek okomita na brzinu kretanja nabijene čestice, ova sila može promijeniti samo smjer te brzine, bez promjene njenog modula. To znači da Lorentzova sila ne radi.

Ako na pokretni električni naboj, zajedno s magnetskim poljem s indukcijom B, djeluje i električno polje intenziteta E, tada je ukupna rezultujuća sila F, koja se primjenjuje na naboj, jednaka vektorskom zbiru sila - sila koja djeluje iz električnog polja i Lorentzove sile: F = QE + Q

Amperove i Lorencove sile.

Sila koja djeluje na provodnik sa strujom u magnetskom polju naziva se Amperova sila.

Sila jednolikog magnetskog polja na vodiču sa strujom direktno je proporcionalna jačini struje, dužini provodnika, veličini vektora indukcije magnetskog polja i sinusu ugla između vektora indukcije magnetskog polja i dirigent:

F = B.I.l. sin α - Amperov zakon.

Sila koja djeluje na nabijenu pokretnu česticu u magnetskom polju naziva se Lorentzova sila:

Fenomen elektromagnetne indukcije. Faradejev zakon. Indukcijska emf u pokretnim provodnicima. Samoindukcija.

Faraday je sugerirao da ako postoji magnetsko polje oko provodnika sa strujom, onda je prirodno očekivati ​​da se dogodi i suprotan fenomen - pojava električne struje pod utjecajem magnetskog polja. I tako je 1831. godine Faraday objavio članak u kojem je izvijestio o otkriću novog fenomena - fenomena elektromagnetne indukcije.

Faradejevi eksperimenti su bili izuzetno jednostavni. Spojio je galvanometar G na krajeve zavojnice L i približio mu magnet. Igla galvanometra se skretala, snimajući pojavu struje u kolu. Struja je tekla dok se magnet kretao. Kada se magnet odmaknuo od zavojnice, galvanometar je primijetio pojavu struje u suprotnom smjeru. Sličan rezultat je uočen ako je magnet zamijenjen zavojnicom sa strujom ili zatvorenom strujnom petljom.

Pokretni magnet ili provodnik koji nosi struju stvara naizmjenično magnetsko polje kroz zavojnicu L. Ako su stacionarni, polje koje stvaraju je konstantno. Ako se provodnik sa naizmeničnom strujom postavi u blizini zatvorene petlje, tada će struja nastati i u zatvorenoj petlji. Na osnovu analize eksperimentalnih podataka, Faraday je ustanovio da se struja u provodnim krugovima pojavljuje kada se magnetni tok mijenja kroz područje ograničeno ovim kolom.

Ova struja se zvala indukcija. Faradejevo otkriće nazvano je fenomenom elektromagnetne indukcije i kasnije je formiralo osnovu za rad elektromotora, generatora, transformatora i sličnih uređaja.

Dakle, ako se magnetski tok kroz površinu ograničenu određenim krugom promijeni, tada u krugu nastaje električna struja. Poznato je da električna struja u provodniku može nastati samo pod uticajem spoljašnjih sila, tj. U slučaju indukovane struje, emf koji odgovara vanjskim silama naziva se elektromotorna sila elektromagnetne indukcije εi.

E.m.f. elektromagnetna indukcija u kolu je proporcionalna brzini promjene magnetnog fluksa Fm kroz površinu ograničenu ovim krugom:

gdje je k koeficijent proporcionalnosti. Ovaj e.m.f. ne ovisi o tome što je uzrokovalo promjenu magnetskog fluksa - bilo kretanjem kola u konstantnom magnetskom polju, bilo promjenom samog polja.

Dakle, smjer indukcijske struje određen je Lenzovim pravilom: Za bilo koju promjenu magnetskog fluksa kroz površinu ograničenu zatvorenim vodljivim krugom, indukcijska struja nastaje u potonjem u takvom smjeru da se njeno magnetsko polje suprotstavlja promjeni u magnetni tok.

Generalizacija Faradejevog zakona i Lenzovog pravila je Faraday-Lenzov zakon: Elektromotorna sila elektromagnetske indukcije u zatvorenom provodnom kolu je numerički jednaka i suprotnog predznaka brzini promjene magnetskog fluksa kroz površinu ograničenu krugom:

Ovaj izraz predstavlja osnovni zakon elektromagnetne indukcije.

Pri brzini promjene magnetskog fluksa od 1 Wb/s, emf se indukuje u kolu. na 1 V.

Neka se krug u kojem se inducira emf ne sastoji od jednog, već od N zavoja, na primjer, to je solenoid. Solenoid je cilindrični namotaj sa strujom koji se sastoji od velikog broja zavoja. Budući da su zavoji u solenoidu povezani serijski, εi će u ovom slučaju biti jednak zbiru emf inducirane u svakom zavoju posebno:

Njemački fizičar G. Helmholtz dokazao je da je Faraday-Lenzov zakon posljedica zakona održanja energije. Neka se zatvoreni provodni krug nalazi u neujednačenom magnetskom polju. Ako struja I teče u kolu, tada će se pod djelovanjem Ampereovih sila labavi krug početi kretati. Elementarni rad dA izvršen pri pomicanju konture za vrijeme dt će biti

dA = IdFm,

gdje je dFm promjena magnetnog fluksa kroz područje kruga tokom vremena dt. Rad koji struja obavi u vremenu dt da savlada električni otpor R kola jednak je I2Rdt. Ukupan rad strujnog izvora tokom ovog vremena jednak je εIdt. Prema zakonu održanja energije, rad strujnog izvora troši se na dva navedena rada, tj.

εIdt = IdFm + I2Rdt.

Podijelimo obje strane jednakosti sa Idt, dobivamo

Posljedično, kada se magnetski tok povezan s krugom promijeni, u potonjem nastaje elektromotorna sila indukcije

Elektromagnetne vibracije. Oscilatorno kolo.

Elektromagnetne oscilacije su oscilacije takvih veličina kao što su induktivnost, otpor, emf, naboj, struja.

Oscilirajući krug je električni krug koji se sastoji od kondenzatora, zavojnice i otpornika spojenih u seriju. Promjena električnog naboja na ploči kondenzatora tijekom vremena opisuje se diferencijalnom jednadžbom:

Elektromagnetski talasi i njihova svojstva.

U oscilatornom krugu se događa proces pretvaranja električne energije kondenzatora u energiju magnetskog polja zavojnice i obrnuto. Ako u određenim vremenskim trenucima nadoknadimo gubitke energije u strujnom kolu zbog otpora zbog vanjskog izvora, dobićemo neprigušene električne oscilacije, koje se preko antene mogu zračiti u okolni prostor.

Proces širenja elektromagnetnih oscilacija, periodičnih promjena jačine električnog i magnetskog polja, u okolnom prostoru naziva se elektromagnetski val.

Elektromagnetski talasi pokrivaju širok raspon talasnih dužina od 105 do 10 m i frekvencije od 104 do 1024 Hz. Po nazivu, elektromagnetski talasi se dele na radio talase, infracrveno, vidljivo i ultraljubičasto zračenje, rendgensko zračenje i -zračenje. U zavisnosti od talasne dužine ili frekvencije, svojstva elektromagnetnih talasa se menjaju, što je ubedljiv dokaz dijalektičko-materijalističkog zakona prelaska kvantiteta u novi kvalitet.

Elektromagnetno polje je materijalno i ima energiju, impuls, masu, kreće se u prostoru: u vakuumu brzinom C, au sredini brzinom: V=, gdje je = 8,85;

Volumetrijska gustoća energije elektromagnetnog polja. Praktična upotreba elektromagnetnih pojava je veoma široka. To su sistemi i sredstva komunikacija, radio-difuzna, televizija, elektronska računarska tehnika, upravljački sistemi za različite namene, merni i medicinski instrumenti, kućna električna i radio oprema i drugo, tj. nešto bez čega je nemoguće zamisliti moderno društvo.

Gotovo da nema tačnih znanstvenih podataka o tome koliko snažno elektromagnetno zračenje utječe na zdravlje ljudi, postoje samo nepotvrđene hipoteze i općenito ne neosnovani strahovi da sve neprirodno ima destruktivan učinak. Dokazano je da ultraljubičasto, rendgensko zračenje i zračenje visokog intenziteta u mnogim slučajevima nanose pravu štetu svim živim bićima.

Geometrijska optika. Građansko pravo.

Geometrijska (beam) optika koristi idealiziranu ideju svjetlosnog zraka - beskonačno tankog snopa svjetlosti koji se širi pravolinijski u homogenom izotropnom mediju, kao i ideju točkastog izvora zračenja koji sija jednoliko u svim smjerovima. λ – talasna dužina svetlosti, – karakteristična veličina

objekat na putu talasa. Geometrijska optika je granični slučaj talasne optike i njeni principi su zadovoljeni pod sledećim uslovima:

Geometrijska optika se takođe zasniva na principu nezavisnosti svetlosnih zraka: zraci ne ometaju jedni druge prilikom kretanja. Prema tome, kretanje zraka ne sprječava svaki od njih da se širi nezavisno jedan od drugog.

Za mnoge praktične probleme u optici, može se zanemariti valna svojstva svjetlosti i smatrati da je širenje svjetlosti pravolinijsko. U ovom slučaju, slika se svodi na razmatranje geometrije putanje svjetlosnih zraka.

Osnovni zakoni geometrijske optike.

Navedimo osnovne zakone optike koji slijede iz eksperimentalnih podataka:

1) Pravolinijsko širenje.

2) Zakon nezavisnosti svetlosnih zraka, odnosno dve zrake, koje se seku, ne interferiraju jedna s drugom. Ovaj zakon se bolje slaže sa teorijom talasa, jer bi se čestice u principu mogle sudarati jedna s drugom.

3) Zakon refleksije. upadna zraka, reflektovana zraka i okomita na sučelje, rekonstruirani u tački upada zraka, leže u istoj ravni, koja se naziva upadnom ravninom; upadni ugao je jednak uglu

Reflections.

4) Zakon prelamanja svjetlosti.

Zakon prelamanja: upadni snop, prelomljeni snop i okomita na interfejs, rekonstruisani iz tačke upada snopa, leže u istoj ravni - upadnoj ravni. Omjer sinusa upadnog ugla i sinusa ugla refleksije jednak je omjeru brzina svjetlosti u oba medija.

Sin i1/ sin i2 = n2/n1 = n21

gdje je relativni indeks prelamanja drugog medija u odnosu na prvi medij. n21

Ako je supstanca 1 praznina, vakuum, onda je n12 → n2 apsolutni indeks loma supstance 2. Lako se može pokazati da je n12 = n2 /n1, u ovoj jednakosti s lijeve strane je relativni indeks loma dvije supstance (npr. , 1 je zrak, 2 je staklo), a desno je omjer njihovih apsolutnih indeksa prelamanja.

5) Zakon reverzibilnosti svjetlosti (može se izvesti iz zakona 4). Ako pošaljete svjetlost u suprotnom smjeru, ona će slijediti isti put.

Iz zakona 4) slijedi da ako je n2 > n1, onda je Sin i1 > Sin i2. Neka sada imamo n2< n1 , то есть свет из стекла, например, выходит в воздух, и мы постепенно увеличиваем угол i1.

Tada možemo shvatiti da kada se dostigne određena vrijednost ovog ugla (i1)pr, ispada da će ugao i2 biti jednak π /2 (zraka 5). Tada je Sin i2 = 1 i n1 Sin (i1)pr = n2 . So Sin

Šta je amperska snaga

Godine 1820., izvanredni francuski fizičar Andre Marie Ampere (jedinica mjerenja električne struje je nazvana po njemu) formulirao je jedan od temeljnih zakona cjelokupne elektrotehnike. Kasnije je ovaj zakon dobio naziv amperska snaga.

Kao što je poznato, kada električna struja prođe kroz provodnik, oko njega nastaje vlastito (sekundarno) magnetsko polje čije zatezne linije čine neku vrstu rotirajuće ljuske. Smjer ovih linija magnetske indukcije određuje se pomoću pravila desne ruke (drugo ime je „pravilo gimleta“): desnom rukom mentalno hvatamo provodnik tako da se tok nabijenih čestica poklopi sa smjerom označenim savijen palac. Kao rezultat toga, ostala četiri prsta koja hvataju žicu pokazat će na rotaciju polja.

Ako su dva takva vodiča (tanke žice) postavljena paralelno, tada će na interakciju njihovih magnetnih polja utjecati amperska sila. Ovisno o smjeru struje u svakom vodiču, mogu se odbijati ili privlačiti. Kada struje teku u jednom smjeru, amperska sila ima privlačan učinak na njih. Shodno tome, suprotan smjer struja uzrokuje odbijanje. To nije iznenađujuće: iako se poput naboja odbijaju, u ovom primjeru ne djeluju sami naboji, već magnetna polja. Budući da je smjer njihove rotacije isti, rezultirajuće polje je vektorski zbir, a ne razlika.

Drugim riječima, magnetsko polje djeluje na određeni način na provodnik koji prelazi zatezne linije. Jačina ampera (proizvoljni oblik vodiča) određuje se iz formule zakona:

gdje je - I vrijednost struje u provodniku; B - indukcija magnetnog polja u koje se nalazi materijal koji provodi struju; L - uzima se za izračunavanje dužine vodiča sa strujom (štaviše, u ovom slučaju se pretpostavlja da dužina vodiča i sila teže nuli); alfa (a) - vektorski ugao između smjera kretanja nabijenih elementarnih čestica i linija jakosti vanjskog polja. Posljedica je sljedeća: kada je ugao između vektora 90 stepeni, sin = 1, a vrijednost sile je maksimalna.

Vektorski smjer djelovanja amperske sile određuje se pomoću pravila lijeve ruke: misaono postavljamo dlan lijeve ruke na način da linije (vektori) magnetske indukcije vanjskog polja ulaze u otvoreni dlan , a ostala četiri ispravljena prsta pokazuju smjer u kojem se struja kreće u provodniku. Tada će palac, savijen pod uglom od 90 stepeni, pokazati smjer sile koja djeluje na provodnik. Ako je ugao između vektora električne struje i proizvoljne indukcijske linije premali, onda, da pojednostavimo primjenu pravila, ne bi sam vektor indukcije trebao ući u dlan, već modul.

Upotreba amperske snage omogućila je stvaranje električnih motora. Svi smo navikli na činjenicu da je dovoljno okrenuti prekidač električnog kućnog aparata opremljenog motorom da bi njegov aktuator počeo djelovati. I niko zaista ne razmišlja o procesima koji se dešavaju tokom ovog procesa. Smjer amperske sile ne samo da objašnjava kako motori rade, već vam također omogućava da odredite tačno kamo će obrtni moment biti usmjeren.

Na primjer, zamislimo DC motor: njegova armatura je osnovni okvir s namotom. Eksterno magnetsko polje stvaraju posebni polovi. Budući da je namotaj namotan oko armature kružni, na suprotnim stranama smjer struje u dijelovima provodnika je protustrujni. Posljedično, vektori djelovanja amperske sile su također protivstrujni. Budući da je armatura postavljena na ležajeve, međusobno djelovanje vektora amperske sile stvara obrtni moment. Kako se efektivna vrijednost struje povećava, tako se povećava i snaga. Zbog toga su nazivna električna struja (navedena u pasošu za električnu opremu) i obrtni moment direktno povezani. Povećanje struje ograničeno je dizajnerskim karakteristikama: poprečnim presjekom žice koja se koristi za namotavanje, brojem zavoja itd.

Amperska snaga

– Amperova sila (ili Amperov zakon)

Smjer Amperove sile nalazi se prema pravilu vektorskog proizvoda - prema pravilu lijeve ruke: stavite četiri ispružena prsta lijeve ruke u smjeru struje, vektor ulazi u dlan, palac savijen na pravi ugao će pokazati smjer sile koja djeluje na provodnik sa strujom. (Smjer možete odrediti i desnom rukom: rotirajte četiri prsta desne ruke od prvog faktora do drugog, palac će pokazati smjer.)

Amperski modul napajanja

,

gdje je α ugao između vektora i .

Ako je polje ujednačeno i provodnik sa strujom je konačnih dimenzija, onda

Na okomici

1. Definicija jedinice mjerenja struje.

Svaki provodnik koji vodi struju stvara magnetno polje oko sebe. Ako u ovo polje postavite drugi provodnik sa strujom, tada između ovih vodiča nastaju sile interakcije. U ovom slučaju, paralelne kousmjerene struje se privlače, a suprotno usmjerene odbijaju.

Razmotrimo dva beskonačno duga paralelna provodnika koji vode struju I 1 I ja 2, nalazi u vakuumu na daljinu d(za vakuum µ = 1). Prema Amperovom zakonu

Magnetno polje naprijed struje je jednako

,

sila koja djeluje po jedinici dužine provodnika

Sila koja djeluje po jedinici dužine vodiča između dva beskonačno duga vodiča sa strujom direktno je proporcionalna jačini struje u svakom od vodiča i obrnuto proporcionalna udaljenosti između njih.

Definicija jedinice mjerenja struje - Ampera:

Jedinica struje u SI sistemu je tolika jednosmerna struja da, prolazeći kroz dva beskonačno duga paralelna provodnika beskonačno malog poprečnog preseka, smeštena u vakuumu na udaljenosti od 1 m jedan od drugog, izaziva silu koja deluje po jedinici dužine provodnika jednak 2 10-7 N.

µ = 1; I 1 = I 2 = 1 A; d=1 m; µ 0 = 4π·10-7 H/m – magnetna konstanta.

/ fizika / Amperov zakon. Interakcija paralelnih struja

Amperov zakon. Interakcija paralelnih struja.

Amperov zakon je zakon interakcije jednosmernih struja. Ustanovio ga je Andre Marie Ampere 1820. Iz Amperovog zakona proizilazi da se paralelni provodnici sa jednosmjernim strujama koje teku u jednom smjeru privlače, au suprotnom odbijaju. Amperov zakon je također zakon koji određuje silu kojom magnetsko polje djeluje na mali dio provodnika koji nosi struju. Sila kojom magnetsko polje djeluje na element volumena dV provodnika s gustinom struje koji se nalazi u magnetskom polju s indukcijom.

Tema 10. SILE KOJE DJELUJU NA POKREĆE NARBE U MAGNETNOM POLJU.

10.1. Amperov zakon.

10.3. Utjecaj magnetnog polja na okvir sa strujom. 10.4. Jedinice mjerenja magnetskih veličina. 10.5. Lorencova sila.

10.6. Hall efekat.

10.7. Cirkulacija vektora magnetske indukcije.

10.8. Magnetno polje solenoida.

10.9. Magnetno polje toroida.

10.10. Rad kretanja provodnika sa strujom u magnetskom polju.

10.1. Amperov zakon.

Godine 1820, A. M. Amper je eksperimentalno ustanovio da dva provodnika sa strujom međusobno djeluju silom:

	F = k	I 1 I 2

gdje je b razmak između provodnika, a k je koeficijent proporcionalnosti u zavisnosti od sistema jedinica.

Prvobitni izraz Amperovog zakona nije uključivao nijednu veličinu koja karakteriše magnetno polje. Tada smo shvatili da se interakcija struja odvija kroz magnetsko polje i stoga zakon treba uključiti karakteristiku magnetnog polja.

U modernoj SI notaciji, Amperov zakon je izražen formulom:

Ako je magnetsko polje jednoliko i provodnik je okomit na linije magnetskog polja, onda

gdje je I = qnυ dr S – struja kroz provodnik poprečnog presjeka S.

Smjer sile F je određen smjerom vektorskog proizvoda ili pravilom lijeve strane (što je ista stvar). Orijentiramo prste u smjeru prvog vektora, drugi vektor treba da uđe u dlan, a palac pokazuje smjer proizvoda vektora.

Amperov zakon je prvo otkriće fundamentalnih sila koje zavise od brzina. Snaga zavisi od kretanja! Ovo se ranije nije desilo.

10.2. Interakcija dva paralelna beskonačna provodnika sa strujom.

Neka je b udaljenost između provodnika. Problem treba riješiti na ovaj način: jedan od provodnika I 2 stvara magnetsko polje, drugi I 1 je u ovom polju.

Magnetna indukcija koju stvara struja I 2 na udaljenosti b od nje:

B 2 = µ 2 0 π I b 2 (10.2.1)

Ako I 1 i I 2 leže u istoj ravni, onda je ugao između B 2 i I 1 ravan, dakle

sin (l , B ) = 1 tada je sila koja djeluje na element struje I 1 dl
F21 = B2 I1 dl =				µ0 I1 I2 dl
				2 πb
Za svaku jedinicu dužine provodnika postoji sila
F 21 jedinica =						I1 I2

(naravno, sa strane prvog provodnika, potpuno ista sila djeluje na drugi). Rezultirajuća sila je jednaka jednoj od ovih sila! Ako su ova dva provodnika

utiču na treći, onda njihova magnetna polja B 1 i B 2 treba sabrati vektorski.

10.3. Utjecaj magnetnog polja na okvir sa strujom.

Okvir sa strujom I nalazi se u jednoličnom magnetskom polju B, α je ugao između n i B (smjer normale je povezan sa smjerom struje po pravilu gimleta).

Amperova sila koja djeluje na stranu okvira dužine l jednaka je:

F1 = IlB (B l ).

Ista sila djeluje i na drugu stranu dužine l. Rezultat je "par sila" ili "moment".

M = F1 h = IlB bsinα,

gdje je krak h = bsinα. Pošto je lb = S površina okvira, možemo pisati

M = IBS sinα = Pm sinα.

Ovdje smo napisali izraz za magnetnu indukciju:

gdje je M moment sile, P je magnetni moment.

Fizičko značenje magnetne indukcije B je veličina brojčano jednaka sili kojom magnetsko polje djeluje na provodnik jedinične dužine duž kojeg teče.

struja jedinice. B = I F l ; Dimenzija indukcije [B] = A N m. .

Dakle, pod uticajem ovog momenta okvir će se rotirati tako da je n r || B. Na stranice dužine b također djeluje amperova sila F 2 - rasteže okvir i tako dalje

budući da su sile jednake po veličini i suprotne po smjeru, okvir se ne kreće, u ovom slučaju M = 0, stanje stabilne ravnoteže

Kada su n i B antiparalelni, M = 0 (pošto je krak nula), ovo je stanje nestabilne ravnoteže. Okvir se skuplja i, ako se malo pomakne, odmah se pojavljuje

moment takav da će se okrenuti tako da n r || B (sl. 10.4).

U nehomogenom polju, okvir će se rotirati i proširiti u područje jačeg polja.

10.4. Jedinice mjerenja magnetskih veličina.

Kao što možete pretpostaviti, Amperov zakon se koristi za utvrđivanje jedinice struje - Ampera.

Dakle, Amper je struja konstantne veličine, koja, prolazeći kroz dva paralelna ravna vodiča beskonačne dužine i zanemarljivo malog poprečnog presjeka, smještena na udaljenosti od jednog metra, jedan od drugog u vakuumu

uzrokuje silu od 2 10 − 7 Nm između ovih provodnika.

I1 I2

gdje je dl = 1 m; b = 1 m; I1

I2 = 1 A;

2 10− 7

Odredimo odavde dimenziju i vrijednost µ 0:

U SI: 2·10

µ0 = 4π·10

ili µ0 = 4π·10

–7 Gn

U GHS: µ 0 = 1

Bio-Savara-Laplace,

pravolinijski

strujni provodnik

µ0 I

Možete pronaći dimenziju indukcije magnetnog polja:

4 πb

1 T

Jedan Tesla 1 T = 104 Gausa.

Gaus je mjerna jedinica u Gausovom sistemu jedinica (GUS).

1 T (jedna tesla je jednaka magnetskoj indukciji jednolikog magnetnog polja u kojem) na ravno kolo djeluje obrtni moment od 1 Nm sa strujom koja ima magnetni moment od 1 A m2.

Jedinica mere B je dobila ime po srpskom naučniku Nikoli Tesli (1856 - 1943), koji je imao ogroman broj izuma.

Druga definicija: 1 T jednako je magnetskoj indukciji pri kojoj je magnetni tok kroz površinu od 1 m2 okomito na smjer polja 1 Wb.

Jedinica mjerenja magnetnog fluksa Wb, dobila je ime u čast njemačkog fizičara Wilhelma Webera (1804 - 1891), profesora na univerzitetima u Haleu, Getingemu i Lajpcigu.

Kao što smo već rekli, magnetni tok F, kroz površinu S - jedna od karakteristika magnetnog polja (slika 10.5)