Magnetické pole působí na proudy cirkulující v magnetické střelce. Tyto vlivy se sčítají s účinkem magnetického pole na jehlu jako celek.

2. Formulujte Ampérův zákon. Zapište jeho matematické vyjádření.

Ampérův zákon: síla, kterou magnetické pole působí na segment vodiče v proudu (umístěný v tomto poli), je číselně rovna součinu síly proudu, velikosti vektoru magnetické indukce, délce segmentu vodiče. a sinus úhlu mezi směrem síly

vektor proudu a magnetické indukce.

3. Jak je Ampérová síla orientována vzhledem ke směru proudu a vektoru magnetické indukce?

Tyto vektorové veličiny tvoří pravostranný triplet vektorů.

4. Jak se určuje směr ampérové ​​síly? Formulujte pravidlo levé ruky.

Směr ampérové ​​síly je určen pravidlem levé ruky: pokud položíte levou dlaň tak, aby natažené prsty ukazovaly směr proudu a magnetické siločáry se zarývaly do dlaně, pak natažený palec ukáže směr ampérové ​​síly působící na vodič.

5. Jaká je velikost vektoru magnetické indukce? V jakých jednotkách se měří magnetická indukce?

Velikost vektoru magnetické indukce je veličina, která se číselně rovná poměru maximální Ampérové ​​síly působící na vodič k součinu proudové síly a délky vodiče.

Pokud je drát, kterým proud protéká, v magnetickém poli, pak na každý z proudových nosičů působí ampérová síla

Ampérův zákon ve vektorové podobě

Stanovuje, že na vodič s proudem umístěný v rovnoměrném magnetickém poli indukce B působí platnost, proporcionální síla indukce proudu a magnetického pole

Nasměrováno kolmo k rovině, ve které leží vektory dl a B. K určení směru síla, působící na vodič s proudem umístěný v magnetickém poli, platí pravidlo levé ruky.

K nalezení ampérové ​​síly pro dva nekonečné paralelní vodiče, jejichž proudy tečou stejným směrem a tyto vodiče jsou umístěny ve vzdálenosti r, je nutné:

Nekonečný vodič s proudem I1 v bodě ve vzdálenosti r vytváří magnetické pole s indukcí:

Podle Biot-Savart-Laplaceova zákona pro stejnosměrný proud:

Nyní pomocí Ampérova zákona najdeme sílu, kterou působí první vodič na druhý:

Podle pravidla gimlet směřuje k prvnímu vodiči (podobně pro, což znamená, že vodiče se navzájem přitahují).

Integrujeme, vezmeme-li v úvahu pouze vodič jednotkové délky (limity l od 0 do 1) a získáme ampérovou sílu:

Ve vzorci jsme použili:

Současná cena

Rychlost chaotického pohybu nosiče

Rychlost uspořádaného pohybu

Ampérová síla je síla, kterou magnetické pole působí na vodič s proudem umístěným v tomto poli. Velikost této síly lze určit pomocí Ampérova zákona. Tento zákon definuje nekonečně malou sílu pro nekonečně malý úsek vodiče. To umožňuje aplikovat tento zákon na vodiče různých tvarů.

Formule 1 - Amperův zákon

B indukce magnetického pole, ve kterém se nachází vodič s proudem

já síla proudu ve vodiči

dl nekonečně malý prvek délky vodiče, kterým prochází proud

alfaúhel mezi indukcí vnějšího magnetického pole a směrem proudu ve vodiči

Směr Ampérovy síly se zjistí podle pravidla levé ruky. Znění tohoto pravidla je následující. Když je levá ruka umístěna tak, že čáry magnetické indukce vnějšího pole vstupují do dlaně a čtyři natažené prsty ukazují směr pohybu proudu ve vodiči, zatímco palec ohnutý do pravého úhlu ukazuje směr síly, která působí na vodivý prvek.

Obrázek 1 – pravidlo levé ruky

Některé problémy vznikají při použití pravidla levé ruky, pokud je úhel mezi indukcí pole a proudem malý. Je těžké určit, kde by měla být otevřená dlaň. Proto pro zjednodušení aplikace tohoto pravidla můžete umístit dlaň tak, aby neobsahovala samotný vektor magnetické indukce, ale jeho modul.

Z Ampérova zákona vyplývá, že Ampérova síla bude rovna nule, jestliže úhel mezi čárou magnetické indukce pole a proudem je roven nule. To znamená, že vodič bude umístěn podél takové čáry. A ampérová síla bude mít pro tento systém maximální možnou hodnotu, pokud je úhel 90 stupňů. To znamená, že proud bude kolmý na magnetickou indukční čáru.

Pomocí Ampérova zákona můžete najít sílu působící v systému dvou vodičů. Představme si dva nekonečně dlouhé vodiče, které jsou umístěny ve vzájemné vzdálenosti. Těmito vodiči protékají proudy. Síla působící z pole vytvořeného vodičem s proudem číslo jedna na vodič číslo dvě může být reprezentována jako:

Formule 2 - Ampérová síla pro dva paralelní vodiče.

Síla, kterou působí vodič číslo jedna na druhý vodič, bude mít stejný tvar. Navíc, pokud proudy ve vodičích tečou jedním směrem, bude vodič přitahován. Pokud v opačných směrech, pak se budou navzájem odpuzovat. Dochází k určitému zmatku, protože proudy tečou jedním směrem, jak se tedy mohou navzájem přitahovat? Ostatně jako tyče a náboje se odjakživa odpuzují. Nebo Amper usoudil, že nemá cenu napodobovat ostatní a přišel s něčím novým.

Ve skutečnosti Ampere nic nevymyslel, protože když se nad tím zamyslíte, pole vytvořená paralelními vodiči jsou nasměrována proti sobě. A proč je přitahují, otázka už nevyvstává. Chcete-li určit, kterým směrem je pole vytvořené vodičem nasměrováno, můžete použít pravidlo pravého šroubu.

Obrázek 2 - Paralelní vodiče s proudem

Pomocí paralelních vodičů a jejich silového vyjádření v ampérech lze určit jednotku jednoho ampéru. Protékají-li identické proudy jednoho ampéru nekonečně dlouhými paralelními vodiči umístěnými ve vzdálenosti jednoho metru, pak interakční síla mezi nimi bude 2 * 10-7 Newtonů na každý metr délky. Pomocí tohoto vztahu můžeme vyjádřit, čemu se bude rovnat jeden Ampér.

Toto video ukazuje, jak konstantní magnetické pole vytvořené podkovovým magnetem ovlivňuje vodič s proudem. Roli vodiče s proudem v tomto případě plní hliníkový válec. Tento válec spočívá na měděných tyčích, kterými je do něj přiváděn elektrický proud. Síla působící na vodič s proudem v magnetickém poli se nazývá ampérová síla. Směr působení ampérové ​​síly se určuje pomocí pravidla levé ruky.

Amperův zákon ukazuje sílu, kterou magnetické pole působí na vodič v něm umístěný. Tato síla se také nazývá Ampérová síla.

Vyjádření zákona: síla působící na vodič s proudem umístěný v rovnoměrném magnetickém poli je úměrná délce vodiče, vektoru magnetické indukce, síle proudu a sinusu úhlu mezi vektorem magnetické indukce a vodičem..

Pokud je velikost vodiče libovolná a pole je nerovnoměrné, vzorec je následující:

Směr Ampérovy síly je určen pravidlem levé ruky.

Pravidlo levé ruky: pokud umístíte levou ruku tak, aby kolmá složka vektoru magnetické indukce vstoupila do dlaně a čtyři prsty byly nataženy ve směru proudu ve vodiči, ustupte zpět o 90° palec bude ukazovat směr ampérové ​​síly.

MP poplatku za jízdu. Vliv MF na pohybující se náboj. Ampérovy a Lorentzovy síly.

Jakýkoli vodič přenášející proud vytváří v okolním prostoru magnetické pole. V tomto případě je elektrický proud uspořádaný pohyb elektrických nábojů. To znamená, že můžeme předpokládat, že jakýkoli náboj pohybující se ve vakuu nebo médiu vytváří kolem sebe magnetické pole. V důsledku zobecnění četných experimentálních dat byl stanoven zákon, který určuje pole B bodového náboje Q pohybujícího se konstantní nerelativistickou rychlostí v. Tento zákon je dán vzorcem

(1)

kde r je vektor poloměru tažený od náboje Q do pozorovacího bodu M (obr. 1). Podle (1) je vektor B nasměrován kolmo k rovině, ve které se nacházejí vektory v a r: jeho směr se shoduje se směrem translačního pohybu pravého šroubu, když se otáčí z v do r.

Obr. 1

Velikost vektoru magnetické indukce (1) zjistíme vzorcem

(2)

kde α je úhel mezi vektory v a r. Porovnáním Biot-Savart-Laplaceova zákona a (1) vidíme, že pohybující se náboj je svými magnetickými vlastnostmi ekvivalentní proudovému prvku: Idl = Qv

Vliv MF na pohybující se náboj.

Ze zkušenosti je známo, že magnetické pole působí nejen na vodiče s proudem, ale také na jednotlivé náboje, které se pohybují v magnetickém poli. Síla, která působí na elektrický náboj Q pohybující se v magnetickém poli rychlostí v, se nazývá Lorentzova síla a je dána výrazem: F = Q kde B je indukce magnetického pole, ve kterém se náboj pohybuje.

Pro určení směru Lorentzovy síly použijeme pravidlo levé ruky: pokud je dlaň levé ruky umístěna tak, že do ní vstupuje vektor B, a čtyři natažené prsty směřují podél vektoru v (pro Q>0 jsou směry I a v se shodují, pro Q Obr. 1 ukazuje vzájemnou orientaci vektorů v, B (pole směřuje k nám, znázorněno na obrázku tečkami) a F pro kladný náboj. Pokud je náboj záporný, pak síla působí v opačném směru.

Modul Lorentzovy síly, jak je již známo, je roven F = QvB sin a; kde α je úhel mezi v a B.

MF nemá žádný vliv na stacionární elektrický náboj. Tím se magnetické pole výrazně liší od elektrického. Magnetické pole působí pouze na náboje, které se v něm pohybují.

Když známe účinek Lorentzovy síly na náboj, můžeme najít velikost a směr vektoru B a vzorec pro Lorentzovu sílu lze použít k nalezení vektoru magnetické indukce B.

Protože Lorentzova síla je vždy kolmá na rychlost pohybu nabité částice, může tato síla změnit pouze směr této rychlosti, aniž by se změnil její modul. To znamená, že Lorentzova síla nepracuje.

Působí-li na pohybující se elektrický náboj spolu s magnetickým polem s indukcí B také elektrické pole o intenzitě E, pak je celková výsledná síla F, která na náboj působí, rovna vektorovému součtu sil - síla působící z elektrického pole a Lorentzovy síly: F = QE + Q

Ampérovy a Lorentzovy síly.

Síla působící na vodič s proudem v magnetickém poli se nazývá ampérová síla.

Síla rovnoměrného magnetického pole na vodič s proudem je přímo úměrná síle proudu, délce vodiče, velikosti vektoru indukce magnetického pole a sinusu úhlu mezi vektorem indukce magnetického pole a dirigent:

F = B.I.l. sin α - Amperův zákon.

Síla působící na nabitou pohybující se částici v magnetickém poli se nazývá Lorentzova síla:

Fenomén elektromagnetické indukce. Faradayův zákon. Indukční emf v pohyblivých vodičích. Samoindukce.

Faraday navrhl, že pokud je kolem vodiče s proudem magnetické pole, pak je přirozené očekávat, že by měl nastat i opačný jev – vznik elektrického proudu pod vlivem magnetického pole. A tak v roce 1831 Faraday publikoval článek, ve kterém informoval o objevu nového jevu – fenoménu elektromagnetické indukce.

Faradayovy experimenty byly extrémně jednoduché. Na konce cívky L připojil galvanometr G a přiblížil k němu magnet. Ručička galvanometru se vychýlila a zaznamenala výskyt proudu v obvodu. Při pohybu magnetu protékal proud. Když se magnet vzdaloval od cívky, galvanometr zaznamenal výskyt proudu v opačném směru. Podobný výsledek byl pozorován, pokud byl magnet nahrazen cívkou s proudem nebo uzavřenou smyčkou s proudem.

Pohybující se magnet nebo vodič s proudem vytváří přes cívku L střídavé magnetické pole. Pokud jsou stacionární, pole, které vytvářejí, je konstantní. Pokud je vodič se střídavým proudem umístěn v blízkosti uzavřené smyčky, pak v uzavřené smyčce také vznikne proud. Na základě analýzy experimentálních dat Faraday zjistil, že proud ve vodivých obvodech se objevuje, když se magnetický tok mění oblastí omezenou tímto obvodem.

Tento proud byl nazýván indukcí. Faradayův objev byl nazván fenoménem elektromagnetické indukce a později vytvořil základ pro činnost elektromotorů, generátorů, transformátorů a podobných zařízení.

Pokud se tedy magnetický tok povrchem ohraničeným určitým obvodem změní, pak v obvodu vznikne elektrický proud. Je známo, že elektrický proud ve vodiči může vzniknout pouze působením vnějších sil, tzn. v přítomnosti emf.V případě indukovaného proudu se emf odpovídající vnějším silám nazývá elektromotorická síla elektromagnetické indukce εi.

E.m.f. elektromagnetická indukce v obvodu je úměrná rychlosti změny magnetického toku Фm povrchem omezeným tímto obvodem:

kde k je koeficient proporcionality. Tento e.m.f. nezávisí na tom, co způsobilo změnu magnetického toku - buď pohybem obvodu v konstantním magnetickém poli, nebo změnou samotného pole.

Směr indukčního proudu je tedy určen Lenzovým pravidlem: Při jakékoli změně magnetického toku povrchem ohraničeným uzavřeným vodivým obvodem vzniká v něm indukční proud v takovém směru, že jeho magnetické pole působí proti změně magnetický tok.

Zobecněním Faradayova zákona a Lenzova pravidla je Faradayův-Lenzův zákon: Elektromotorická síla elektromagnetické indukce v uzavřeném vodivém obvodu je číselně stejná a ve znaménku opačného znaménka než rychlost změny magnetického toku povrchem ohraničeným obvodem:

Tento výraz představuje základní zákon elektromagnetické indukce.

Při rychlosti změny magnetického toku 1 Wb/s se v obvodu indukuje emf. na 1 V.

Nechť obvod, ve kterém je emf indukováno, sestává nikoli z jednoho, ale z N závitů, například je to solenoid. Solenoid je válcová cívka s proudem sestávající z velkého počtu závitů. Protože závity v elektromagnetu jsou zapojeny do série, εi se v tomto případě bude rovnat součtu emf indukovaných v každém ze závitů samostatně:

Německý fyzik G. Helmholtz dokázal, že Faraday-Lenzův zákon je důsledkem zákona zachování energie. Nechť je uzavřený vodivý obvod v nerovnoměrném magnetickém poli. Protéká-li obvodem proud I, pak se při působení Ampérových sil začne uvolněný obvod pohybovat. Elementární práce dA vykonaná při pohybu kontury za dobu dt bude

dA = IdФm,

kde dФm je změna magnetického toku oblastí obvodu v čase dt. Práce vykonaná proudem za čas dt k překonání elektrického odporu R obvodu je rovna I2Rdt. Celková práce zdroje proudu během této doby je rovna εIdt. Na dvě jmenovaná díla je podle zákona zachování energie vynaložena práce zdroje proudu, tzn.

εIdt = IdФm + I2Rdt.

Vydělením obou stran rovnosti Idt dostaneme

V důsledku toho, když se magnetický tok spojený s obvodem změní, vznikne v obvodu elektromotorická síla indukce.

Elektromagnetické vibrace. Oscilační obvod.

Elektromagnetické kmity jsou kmity takových veličin, jako je indukčnost, odpor, emf, náboj, proud.

Oscilační obvod je elektrický obvod, který se skládá z kondenzátoru, cívky a rezistoru zapojených do série. Změna elektrického náboje na desce kondenzátoru v průběhu času je popsána diferenciální rovnicí:

Elektromagnetické vlny a jejich vlastnosti.

V oscilačním obvodu dochází k procesu přeměny elektrické energie kondenzátoru na energii magnetického pole cívky a naopak. Pokud v určitých okamžicích kompenzujeme energetické ztráty v obvodu vlivem odporu vlivem vnějšího zdroje, získáme netlumené elektrické kmity, které mohou být vyzařovány anténou do okolního prostoru.

Proces šíření elektromagnetických kmitů, periodických změn síly elektrických a magnetických polí, v okolním prostoru se nazývá elektromagnetické vlnění.

Elektromagnetické vlny pokrývají široký rozsah vlnových délek od 105 do 10 m a frekvencí od 104 do 1024 Hz. Podle názvu se elektromagnetické vlny dělí na rádiové vlny, infračervené, viditelné a ultrafialové záření, rentgenové záření a -záření. V závislosti na vlnové délce nebo frekvenci se mění vlastnosti elektromagnetického vlnění, což je přesvědčivým důkazem dialekticko-materialistického zákona o přechodu kvantity v novou kvalitu.

Elektromagnetické pole je hmotné a má energii, hybnost, hmotnost, pohybuje se v prostoru: ve vakuu rychlostí C a v prostředí rychlostí: V=, kde = 8,85;

Objemová hustota energie elektromagnetického pole. Praktické využití elektromagnetických jevů je velmi široké. Jedná se o systémy a prostředky komunikace, rozhlasové vysílání, televizi, elektronickou výpočetní techniku, řídicí systémy pro různé účely, měřicí a lékařské přístroje, domácí elektrická a rádiová zařízení a další, tzn. něco, bez čeho si moderní společnost nelze představit.

Neexistují téměř žádné přesné vědecké údaje o tom, jak silné elektromagnetické záření ovlivňuje lidské zdraví, existují pouze nepotvrzené hypotézy a obecně neopodstatněné obavy, že vše nepřirozené má destruktivní účinek. Bylo prokázáno, že ultrafialové, rentgenové a vysoce intenzivní záření v mnoha případech skutečně škodí všemu živému.

Geometrická optika. Občanskoprávní zákony.

Geometrická (paprsková) optika využívá idealizovanou představu světelného paprsku - nekonečně tenkého paprsku světla šířícího se přímočaře v homogenním izotropním prostředí, stejně jako představu bodového zdroje záření svítícího rovnoměrně všemi směry. λ – vlnová délka světla, – charakteristická velikost

objekt v dráze vlny. Geometrická optika je limitujícím případem vlnové optiky a její principy jsou splněny za následujících podmínek:

Geometrická optika je také založena na principu nezávislosti světelných paprsků: paprsky se při pohybu vzájemně neruší. Pohyby paprsků tedy nebrání tomu, aby se každý z nich šířil nezávisle na sobě.

U mnoha praktických problémů v optice lze ignorovat vlnové vlastnosti světla a považovat šíření světla za přímočaré. V tomto případě se obrázek omezí na geometrii dráhy světelných paprsků.

Základní zákony geometrické optiky.

Uveďme si základní zákony optiky, které vyplývají z experimentálních dat:

1) Přímé šíření.

2) Zákon nezávislosti světelných paprsků, tedy dva paprsky, které se protínají, se navzájem neruší. Tento zákon lépe souhlasí s vlnovou teorií, protože částice by se v zásadě mohly navzájem srážet.

3) Zákon odrazu. dopadající paprsek, odražený paprsek a kolmice na rozhraní, rekonstruované v místě dopadu paprsku, leží ve stejné rovině, nazývané rovina dopadu; úhel dopadu se rovná úhlu

Úvahy.

4) Zákon lomu světla.

Zákon lomu: dopadající paprsek, lomený paprsek a kolmice k rozhraní, rekonstruované z bodu dopadu paprsku, leží ve stejné rovině - rovině dopadu. Poměr sinusu úhlu dopadu k sinu úhlu odrazu je roven poměru rychlostí světla v obou prostředích.

Sin i1/ sin i2 = n2/n1 = n21

kde je relativní index lomu druhého prostředí vzhledem k prvnímu prostředí. n21

Je-li látkou 1 prázdnota, vakuum, pak n12 → n2 je absolutní index lomu látky 2. Lze snadno ukázat, že n12 = n2 /n1, v této rovnosti vlevo je relativní index lomu dvou látek (např. , 1 je vzduch, 2 je sklo) a vpravo je poměr jejich absolutních indexů lomu.

5) Zákon vratnosti světla (lze odvodit ze zákona 4). Pokud pošlete světlo opačným směrem, bude sledovat stejnou cestu.

Ze zákona 4) vyplývá, že pokud n2 > n1, pak Sin i1 > Sin i2. Nyní máme n2< n1 , то есть свет из стекла, например, выходит в воздух, и мы постепенно увеличиваем угол i1.

Pak můžeme pochopit, že při dosažení určité hodnoty tohoto úhlu (i1)pr se ukáže, že úhel i2 bude roven π /2 (paprsku 5). Potom Sin i2 = 1 a n1 Sin (i1)pr = n2 . Takže Sin

Co je ampérový výkon

V roce 1820 vynikající francouzský fyzik Andre Marie Ampere (je po něm pojmenována jednotka měření elektrického proudu) formuloval jeden ze základních zákonů veškeré elektrotechniky. Následně tento zákon dostal název ampérový výkon.

Jak známo, při průchodu elektrického proudu vodičem vzniká kolem něj vlastní (sekundární) magnetické pole, jehož tahové čáry tvoří jakousi rotující skořápku. Směr těchto čar magnetické indukce se určuje pomocí pravidla pravé ruky (druhý název je „pravidlo gimlet“): mentálně sevřeme vodič pravou rukou tak, aby se tok nabitých částic shodoval se směrem naznačeným ohnutý palec. Výsledkem je, že další čtyři prsty svírající drát budou ukazovat na rotaci pole.

Pokud jsou dva takové vodiče (tenké dráty) umístěny paralelně, pak bude interakce jejich magnetických polí ovlivněna ampérovou silou. V závislosti na směru proudu v každém vodiči se mohou odpuzovat nebo přitahovat. Když proudy tečou jedním směrem, ampérová síla na ně působí přitažlivě. Opačný směr proudů tedy způsobuje odpuzování. To není překvapivé: ačkoli se náboje odpuzují, v tomto příkladu neinteragují samotné náboje, ale magnetická pole. Vzhledem k tomu, že směr jejich rotace je stejný, je výsledné pole vektorovým součtem, nikoli rozdílem.

Jinými slovy, magnetické pole působí určitým způsobem na vodič protínající tahové čáry. Ampérová síla (libovolný tvar vodiče) je určena ze vzorce:

kde - I je hodnota proudu ve vodiči; B - indukce magnetického pole, ve kterém je umístěn proudovodný materiál; L - převzato pro výpočet délky vodiče s proudem (navíc se v tomto případě předpokládá, že délka vodiče a síla mají tendenci k nule); alfa (a) - vektorový úhel mezi směrem pohybu nabitých elementárních částic a čarami vnější intenzity pole. Důsledek je následující: když je úhel mezi vektory 90 stupňů, jeho sin = 1 a hodnota síly je maximální.

Vektorový směr působení ampérové ​​síly určujeme pomocí pravidla levé ruky: mentálně položíme dlaň levé ruky tak, aby čáry (vektory) magnetické indukce vnějšího pole vstupovaly do otevřené dlaně. , a další čtyři narovnané prsty ukazují směr, kterým se proud ve vodiči pohybuje. Poté palec ohnutý v úhlu 90 stupňů ukáže směr síly působící na vodič. Pokud je úhel mezi vektorem elektrického proudu a libovolnou indukční čárou příliš malý, pak by pro zjednodušení aplikace pravidla neměl do dlaně vstupovat samotný indukční vektor, ale modul.

Použití ampérového výkonu umožnilo vytvořit elektromotory. Všichni jsme zvyklí, že stačí přepnout vypínač elektrického domácího spotřebiče vybaveného motorem, aby se aktivoval jeho akční člen. A nikdo ve skutečnosti nepřemýšlí o procesech, ke kterým během tohoto procesu dochází. Směr ampérové ​​síly nejen vysvětluje, jak motory fungují, ale také umožňuje přesně určit, kam bude točivý moment směrován.

Představme si například stejnosměrný motor: jeho kotvou je základní rám s vinutím. Vnější magnetické pole je vytvářeno speciálními póly. Protože vinutí navinuté kolem kotvy je kruhové, na opačných stranách je směr proudu v úsecích vodiče protiproudý. V důsledku toho jsou akční vektory ampérové ​​síly také protiproudé. Jelikož je kotva uložena na ložiskách, vzájemným působením vektorů ampérových sil vzniká krouticí moment. S rostoucí efektivní hodnotou proudu roste i síla. To je důvod, proč jmenovitý elektrický proud (uvedený v pasu pro elektrické zařízení) a točivý moment spolu přímo souvisí. Zvýšení proudu je omezeno konstrukčními prvky: průřezem drátu použitého pro vinutí, počtem závitů atd.

Ampérový výkon

– Ampérova síla (nebo Ampérův zákon)

Směr síly Ampér zjistíme podle pravidla vektorového součinu - podle pravidla levé ruky: čtyři natažené prsty levé ruky položte ve směru proudu, vektor vstupuje do dlaně, palec ohnutý na pravý úhel ukáže směr síly působící na vodič s proudem. (Směr můžete určit také pomocí pravé ruky: otáčejte čtyřmi prsty pravé ruky od prvního faktoru k druhému, palec udává směr.)

Ampérový napájecí modul

,

kde α je úhel mezi vektory a .

Pokud je pole rovnoměrné a vodič s proudem má konečné rozměry, pak

Na kolmé

1. Definice jednotky měření proudu.

Jakýkoli vodič, kterým prochází proud, vytváří kolem sebe magnetické pole. Pokud do tohoto pole umístíte další vodič s proudem, pak mezi těmito vodiči vznikají interakční síly. V tomto případě se paralelně směrované proudy přitahují a opačně směrované proudy se odpuzují.

Uvažujme dva nekonečně dlouhé paralelní vodiče, které vedou proudy já 1 A já 2, nachází ve vakuu na dálku d(pro vakuum µ = 1). Podle Amperova zákona

Dopředné proudové magnetické pole se rovná

,

síla působící na jednotku délky vodiče

Síla působící na jednotku délky vodiče mezi dvěma nekonečně dlouhými vodiči s proudem je přímo úměrná proudu v každém z vodičů a nepřímo úměrná vzdálenosti mezi nimi.

Definice jednotky měření proudu - Ampér:

Jednotkou proudu v soustavě SI je takový stejnosměrný proud, který při průchodu dvěma nekonečně dlouhými paralelními vodiči nekonečně malého průřezu, umístěnými ve vakuu ve vzdálenosti 1 m od sebe, způsobí sílu působící na jednotku délky. vodiče rovnající se 2 10-7 N.

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

/ fizika / Amperův zákon. Interakce paralelních proudů

Amperův zákon. Interakce paralelních proudů.

Ampérův zákon je zákon vzájemného působení stejnosměrných proudů. Založil Andre Marie Ampere v roce 1820. Z Ampérova zákona vyplývá, že paralelní vodiče se stejnosměrnými proudy tekoucími jedním směrem se přitahují a opačným směrem odpuzují. Ampérův zákon je také zákonem, který určuje sílu, kterou magnetické pole působí na malý segment vodiče, kterým prochází proud. Síla, kterou magnetické pole působí na objemový prvek dV vodiče s proudovou hustotou umístěného v magnetickém poli s indukcí.

Téma 10. SÍLY PŮSOBÍCÍ NA POHYBLIVÉ NÁBOJE V MAGNETICKÉM POLI.

10.1. Amperův zákon.

10.3. Vliv magnetického pole na rám s proudem. 10.4. Jednotky měření magnetických veličin. 10.5. Lorentzova síla.

10.6. Hallův efekt.

10.7. Cirkulace vektoru magnetické indukce.

10.8. Magnetické pole solenoidu.

10.9. Magnetické pole toroidu.

10.10. Pohyb vodiče s proudem v magnetickém poli.

10.1. Amperův zákon.

V roce 1820 A. M. Amper experimentálně zjistil, že dva vodiče s proudem na sebe vzájemně působí silou:

	F = k	já 1 já 2

kde b je vzdálenost mezi vodiči a k ​​je koeficient úměrnosti v závislosti na systému jednotek.

Původní vyjádření Ampérova zákona nezahrnovalo žádnou veličinu charakterizující magnetické pole. Pak jsme přišli na to, že k interakci proudů dochází prostřednictvím magnetického pole, a proto by zákon měl obsahovat charakteristiku magnetického pole.

V moderní notaci SI je Ampérův zákon vyjádřen vzorcem:

Pokud je magnetické pole rovnoměrné a vodič je kolmý k siločarám magnetického pole, pak

kde I = qnυ dr S – proud vodičem o průřezu S.

Směr síly F je určen směrem vektorového součinu nebo pravidlem levé ruky (což je totéž). Prsty orientujeme ve směru prvního vektoru, druhý vektor by měl vstupovat do dlaně a palec ukazuje směr vektorového součinu.

Amperův zákon je prvním objevem základních sil, které závisí na rychlosti. Síla závisí na pohybu! To se dříve nestalo.

10.2. Interakce dvou paralelních nekonečných vodičů s proudem.

Nechť b je vzdálenost mezi vodiči. Problém by měl být vyřešen takto: jeden z vodičů I 2 vytváří magnetické pole, druhý I 1 je v tomto poli.

Magnetická indukce vytvořená proudem I 2 ve vzdálenosti b od něj:

B 2 = µ 2 0 π I b 2 (10.2.1)

Jestliže I 1 a I 2 leží ve stejné rovině, pak úhel mezi B 2 a I 1 je přímý, proto

sin (l , B ) = 1 pak síla působící na proudový prvek I 1 dl
F21 = B2 I1 dl =				µ0 I1 I2 dl
				2 πb
Pro každou jednotku délky vodiče existuje síla
F 21 jednotek =						I1 I2

(samozřejmě ze strany prvního vodiče působí úplně stejná síla na druhý). Výsledná síla je rovna jedné z těchto sil! Pokud jsou tyto dva vodiče

ovlivňují třetí, pak je třeba vektorově sečíst jejich magnetická pole B 1 a B 2 .

10.3. Vliv magnetického pole na rám s proudem.

Rám s proudem I je v rovnoměrném magnetickém poli B, α je úhel mezi n a B (směr normály souvisí se směrem proudu podle gimletova pravidla).

Ampérová síla působící na stranu rámu délky l je rovna:

F1 = IlB (Bl).

Stejná síla působí i na druhé straně délky l. Výsledkem je „pár sil“ nebo „točivý moment“.

M = F1 h = IlB bsinα,

kde rameno h = bsinα. Protože lb = S je oblast rámce, můžeme psát

M = IBS sinα = Pm sinα.

Zde jsme napsali výraz pro magnetickou indukci:

kde M je točivý moment síly, P je magnetický moment.

Fyzikální význam magnetické indukce B je veličina číselně rovna síle, kterou magnetické pole působí na vodič jednotkové délky, po kterém proudí.

jednotkový proud. B = IFl; Indukční rozměr [B] = A N m. .

Takže pod vlivem tohoto momentu se rám otočí tak, že n r || B. Strany délky b jsou také ovlivněny Ampérovou silou F 2 - napíná rám a tak dále

protože síly jsou stejné velikosti a opačného směru, rám se nepohybuje, v tomto případě M = 0, stav stabilní rovnováhy

Když jsou n a B antiparalelní, M = 0 (protože rameno je nulové), jedná se o stav nestabilní rovnováhy. Rám se zmenší a pokud se trochu pohne, okamžitě se objeví

kroutící moment takový, že se bude otáčet tak, že n r || B (obr. 10.4).

V nehomogenním poli se rám otočí a rozšíří se do oblasti se silnějším polem.

10.4. Jednotky měření magnetických veličin.

Jak asi tušíte, je to Ampérův zákon, který se používá k určení jednotky proudu - Ampér.

Ampér je tedy proud konstantní velikosti, který prochází dvěma paralelními přímými vodiči nekonečné délky a zanedbatelně malého průřezu, umístěnými ve vzdálenosti jednoho metru, jeden od druhého ve vakuu

způsobí mezi těmito vodiči sílu 2 10 − 7 N m.

I1 I2

kde dl = 1 m; b = 1 m; I1

I2 = 1 A;

2 10− 7

Zde určíme rozměr a hodnotu µ 0:

V SI: 2·10

u0 = 4π·10

nebo µ0 = 4π·10

–7 Gn

V GHS: u 0 = 1

Bio-Savara-Laplace,

přímočarý

vodič s proudem

µ0 I

Rozměr indukce magnetického pole najdete:

4 πb

1 t

Jedna Tesla 1 T = 104 Gaussů.

Gauss je jednotka měření v Gaussově systému jednotek (GUS).

1 T (jedna tesla se rovná magnetické indukci rovnoměrného magnetického pole, ve kterém) točivý moment 1 Nm působí na plochý obvod s proudem o magnetickém momentu 1 A m2.

Jednotka měření B je pojmenována po srbském vědci Nikolovi Teslovi (1856 - 1943), který měl obrovské množství vynálezů.

Další definice: 1 T se rovná magnetické indukci, při které je magnetický tok plochou 1 m2 kolmý ke směru pole 1 Wb.

Jednotka měření magnetického toku Wb dostala své jméno na počest německého fyzika Wilhelma Webera (1804 - 1891), profesora na univerzitách v Halle, Göttinghamu a Lipsku.

Jak jsme již řekli, magnetický tok Ф, povrchem S - jedna z charakteristik magnetického pole (obr. 10.5)