El campo magnético actúa sobre las corrientes que circulan en la aguja magnética. Estas influencias se suman al efecto del campo magnético sobre la aguja en su conjunto.

2. Formule la ley de Ampere. Escribe su expresión matemática.

Ley de Ampere: la fuerza con la que actúa el campo magnético sobre un segmento de un conductor en corriente (colocado en este campo) es numéricamente igual al producto de la intensidad de la corriente, la magnitud del vector de inducción magnética, la longitud del segmento del conductor y el seno del ángulo entre la dirección de la fuerza

vector de inducción magnética y actual.

3. ¿Cómo se orienta la fuerza en amperios en relación con la dirección de la corriente y el vector de inducción magnética?

Estas cantidades vectoriales forman el triplete de vectores de la derecha.

4. ¿Cómo se determina la dirección de la fuerza en amperios? Formule la regla de la mano izquierda.

La dirección de la fuerza en amperios está determinada por la regla de la mano izquierda: si coloca la palma izquierda de manera que los dedos extendidos indiquen la dirección de la corriente y las líneas del campo magnético se hundan en la palma, entonces el pulgar extendido indicará la dirección. de la fuerza en amperios que actúa sobre el conductor.

5. ¿Cuál es la magnitud del vector de inducción magnética? ¿En qué unidades se mide la inducción magnética?

La magnitud del vector de inducción magnética es una cantidad numéricamente igual a la relación entre la fuerza máxima en amperios que actúa sobre el conductor y el producto de la intensidad de la corriente y la longitud del conductor.

Si el cable a través del cual fluye la corriente está en un campo magnético, entonces cada uno de los portadores de corriente se ve afectado por una fuerza de amperios.

Ley de Ampere en forma vectorial

Establece que un conductor portador de corriente colocado en un campo magnético uniforme de inducción B actúa sobre fuerza, proporcional fortaleza Inducción de corriente y campo magnético.

Dirigido perpendicular al plano en el que se encuentran los vectores dl y B. Para determinar la dirección fortaleza, actuando sobre un conductor portador de corriente colocado en un campo magnético, se aplica la regla de la izquierda.

Para encontrar la fuerza en amperios para dos conductores paralelos infinitos, cuyas corrientes fluyen en la misma dirección y estos conductores están ubicados a una distancia r, es necesario:

Un conductor infinito con corriente I1 en un punto a una distancia r crea un campo magnético con inducción:

Según la ley de Biot-Savart-Laplace para corriente continua:

Ahora, usando la ley de Ampere, encontramos la fuerza con la que el primer conductor actúa sobre el segundo:

Según la regla de Gimlet, se dirige hacia el primer conductor (de manera similar, lo que significa que los conductores se atraen entre sí).

Integramos teniendo en cuenta sólo un conductor de longitud unitaria (limita l de 0 a 1) y se obtiene el amperio fuerza:

En la fórmula utilizamos:

Valor actual

Velocidad del movimiento caótico del portador.

Velocidad de movimiento ordenado

La fuerza en amperios es la fuerza con la que actúa un campo magnético sobre un conductor que transporta corriente colocado en este campo. La magnitud de esta fuerza se puede determinar mediante la ley de Ampere. Esta ley define una fuerza infinitesimal para una sección infinitamente pequeña de un conductor. Esto permite aplicar esta ley a conductores de diversas formas.

Fórmula 1 - Ley de Ampère

B Inducción de un campo magnético en el que se encuentra un conductor portador de corriente.

I intensidad de corriente en el conductor

dl elemento infinitesimal de la longitud de un conductor que transporta corriente

alfa el ángulo entre la inducción del campo magnético externo y la dirección de la corriente en el conductor

La dirección de la fuerza de Ampere se encuentra según la regla de la mano izquierda. La redacción de esta norma es la siguiente. Cuando la mano izquierda se coloca de tal manera que las líneas de inducción magnética del campo externo ingresan a la palma, y ​​cuatro dedos extendidos indican la dirección del movimiento de la corriente en el conductor, mientras que el pulgar doblado en ángulo recto indicará la dirección. de la fuerza que actúa sobre el elemento conductor.

Figura 1 - regla de la mano izquierda

Surgen algunos problemas al utilizar la regla de la mano izquierda si el ángulo entre la inducción del campo y la corriente es pequeño. Es difícil determinar dónde debería estar la palma abierta. Por lo tanto, para simplificar la aplicación de esta regla, puede colocar la palma de su mano de modo que no incluya el vector de inducción magnética en sí, sino su módulo.

De la ley de Ampere se deduce que la fuerza de Ampere será igual a cero si el ángulo entre la línea de inducción magnética del campo y la corriente es igual a cero. Es decir, el conductor se ubicará a lo largo de dicha línea. Y la fuerza en amperios tendrá el valor máximo posible para este sistema si el ángulo es de 90 grados. Es decir, la corriente será perpendicular a la línea de inducción magnética.

Usando la ley de Ampere, puedes encontrar la fuerza que actúa en un sistema de dos conductores. Imaginemos dos conductores infinitamente largos que se encuentran a una distancia entre sí. Las corrientes fluyen a través de estos conductores. La fuerza que actúa desde el campo creado por el conductor con corriente número uno sobre el conductor número dos se puede representar como:

Fórmula 2: fuerza en amperios para dos conductores paralelos.

La fuerza ejercida por el conductor número uno sobre el segundo conductor tendrá la misma forma. Además, si las corrientes en los conductores fluyen en una dirección, el conductor será atraído. Si están en direcciones opuestas, se repelerán entre sí. Existe cierta confusión, porque las corrientes fluyen en una dirección, entonces, ¿cómo pueden atraerse entre sí? Después de todo, los polos y las cargas siempre se han repelido. O Amper decidió que no valía la pena imitar a los demás y se le ocurrió algo nuevo.

De hecho, Ampere no inventó nada, porque si lo piensas bien, los campos creados por conductores paralelos están dirigidos uno contra el otro. Y por qué se sienten atraídos, ya no surge la pregunta. Para determinar en qué dirección se dirige el campo creado por el conductor, puede utilizar la regla del tornillo de la derecha.

Figura 2 - Conductores paralelos con corriente.

Utilizando conductores paralelos y la expresión de fuerza en amperios para ellos, se puede determinar la unidad de un amperio. Si corrientes idénticas de un amperio fluyen a través de conductores paralelos infinitamente largos ubicados a una distancia de un metro, entonces la fuerza de interacción entre ellos será de 2 * 10-7 Newton por cada metro de longitud. Usando esta relación, podemos expresar a qué será igual un amperio.

Este video muestra cómo un campo magnético constante creado por un imán de herradura afecta a un conductor que transporta corriente. El papel de conductor de corriente en este caso lo desempeña un cilindro de aluminio. Este cilindro descansa sobre barras de cobre a través de las cuales se le suministra corriente eléctrica. La fuerza que actúa sobre un conductor por el que circula una corriente en un campo magnético se llama fuerza en amperios. La dirección de acción de la fuerza en amperios se determina mediante la regla de la mano izquierda.

ley de amperio Muestra la fuerza con la que actúa un campo magnético sobre un conductor colocado en él. Esta fuerza también se llama fuerza amperio.

Declaración de la ley: la fuerza que actúa sobre un conductor portador de corriente colocado en un campo magnético uniforme es proporcional a la longitud del conductor, el vector de inducción magnética, la intensidad de la corriente y el seno del ángulo entre el vector de inducción magnética y el conductor.

Si el tamaño del conductor es arbitrario y el campo no es uniforme, entonces la fórmula es la siguiente:

La dirección de la fuerza de Ampere está determinada por la regla de la mano izquierda.

regla de la mano izquierda: si coloca su mano izquierda de modo que la componente perpendicular del vector de inducción magnética entre en su palma y cuatro dedos se extienden en la dirección de la corriente en el conductor, retroceda 90° el pulgar indicará la dirección de la fuerza en amperios.

MP del cargo de conducción. Efecto de MF sobre una carga en movimiento. Fuerzas de Ampere y Lorentz.

Cualquier conductor que transporta corriente crea un campo magnético en el espacio circundante. En este caso, la corriente eléctrica es el movimiento ordenado de cargas eléctricas. Esto significa que podemos suponer que cualquier carga que se mueve en el vacío o en un medio genera un campo magnético a su alrededor. Como resultado de la generalización de numerosos datos experimentales, se estableció una ley que determina el campo B de una carga puntual Q que se mueve con una velocidad constante no relativista v. Esta ley viene dada por la fórmula

(1)

donde r es el vector de radio trazado desde la carga Q hasta el punto de observación M (Fig. 1). Según (1), el vector B está dirigido perpendicular al plano en el que se encuentran los vectores v y r: su dirección coincide con la dirección del movimiento de traslación del tornillo derecho cuando gira de v a r.

Figura 1

La magnitud del vector de inducción magnética (1) se encuentra mediante la fórmula

(2)

donde α es el ángulo entre los vectores v y r. Comparando la ley de Biot-Savart-Laplace y (1), vemos que una carga en movimiento es equivalente en sus propiedades magnéticas a un elemento actual: Idl = Qv

Efecto de MF sobre una carga en movimiento.

Se sabe por experiencia que un campo magnético afecta no sólo a los conductores que transportan corriente, sino también a cargas individuales que se mueven en un campo magnético. La fuerza que actúa sobre una carga eléctrica Q que se mueve en un campo magnético con una velocidad v se llama fuerza de Lorentz y viene dada por la expresión: F = Q donde B es la inducción del campo magnético en el que se mueve la carga.

Para determinar la dirección de la fuerza de Lorentz, utilizamos la regla de la mano izquierda: si la palma de la mano izquierda se coloca de modo que el vector B entre en ella y cuatro dedos extendidos se dirigen a lo largo del vector v (para Q>0 las direcciones I y v coinciden, para Q La figura 1 muestra la orientación mutua de los vectores v, B (el campo está dirigido hacia nosotros, mostrado en la figura con puntos) y F para una carga positiva. Si la carga es negativa, entonces la fuerza actúa en sentido contrario.

El módulo de la fuerza de Lorentz, como ya se sabe, es igual a F = QvB sen a; donde α es el ángulo entre v y B.

MF no tiene ningún efecto sobre una carga eléctrica estacionaria. Esto hace que el campo magnético sea significativamente diferente del eléctrico. Un campo magnético actúa únicamente sobre las cargas que se mueven en él.

Conociendo el efecto de la fuerza de Lorentz sobre la carga, se puede encontrar la magnitud y la dirección del vector B, y se puede aplicar la fórmula de la fuerza de Lorentz para encontrar el vector de inducción magnética B.

Dado que la fuerza de Lorentz es siempre perpendicular a la velocidad de movimiento de una partícula cargada, esta fuerza sólo puede cambiar la dirección de esta velocidad, sin cambiar su módulo. Esto significa que la fuerza de Lorentz no funciona.

Si una carga eléctrica en movimiento, junto con un campo magnético con inducción B, también actúa sobre un campo eléctrico con intensidad E, entonces la fuerza total resultante F, que se aplica a la carga, es igual a la suma vectorial de fuerzas: la fuerza que actúa desde el campo eléctrico y las fuerzas de Lorentz: F = QE + Q

Fuerzas de Ampere y Lorentz.

La fuerza que actúa sobre un conductor por el que circula una corriente en un campo magnético se llama fuerza en amperios.

La fuerza de un campo magnético uniforme sobre un conductor que transporta corriente es directamente proporcional a la intensidad de la corriente, la longitud del conductor, la magnitud del vector de inducción del campo magnético y el seno del ángulo entre el vector de inducción del campo magnético y el conductor:

F = B.I.l. sin α - Ley de Ampere.

La fuerza que actúa sobre una partícula cargada en movimiento en un campo magnético se llama fuerza de Lorentz:

El fenómeno de la inducción electromagnética. La ley de Faraday. Fem de inducción en conductores en movimiento. Autoinducción.

Faraday sugirió que si hay un campo magnético alrededor de un conductor que transporta corriente, entonces es natural esperar que también ocurra el fenómeno opuesto: la aparición de una corriente eléctrica bajo la influencia de un campo magnético. Y así, en 1831, Faraday publicó un artículo en el que informaba del descubrimiento de un nuevo fenómeno: el fenómeno de la inducción electromagnética.

Los experimentos de Faraday fueron extremadamente simples. Conectó un galvanómetro G a los extremos de una bobina L y acercó un imán a ella. La aguja del galvanómetro se desvió, registrando la aparición de corriente en el circuito. La corriente fluía mientras el imán se movía. Cuando el imán se alejó de la bobina, el galvanómetro notó la aparición de una corriente en la dirección opuesta. Se observó un resultado similar si el imán fue reemplazado por una bobina portadora de corriente o un circuito cerrado portador de corriente.

Un imán en movimiento o un conductor portador de corriente crea un campo magnético alterno a través de la bobina L. Si son estacionarios, el campo que crean es constante. Si se coloca un conductor con corriente alterna cerca de un circuito cerrado, también surgirá una corriente en el circuito cerrado. Basándose en el análisis de datos experimentales, Faraday estableció que la corriente en los circuitos conductores aparece cuando el flujo magnético cambia a través del área limitada por este circuito.

Esta corriente se llamó inducción. El descubrimiento de Faraday se denominó fenómeno de inducción electromagnética y posteriormente formó la base para el funcionamiento de motores eléctricos, generadores, transformadores y dispositivos similares.

Entonces, si el flujo magnético a través de una superficie delimitada por un determinado circuito cambia, entonces surge una corriente eléctrica en el circuito. Se sabe que la corriente eléctrica en un conductor sólo puede surgir bajo la influencia de fuerzas externas, es decir, en presencia de fem En el caso de corriente inducida, la fem correspondiente a fuerzas externas se denomina fuerza electromotriz de inducción electromagnética εi.

F.E.M. La inducción electromagnética en un circuito es proporcional a la tasa de cambio del flujo magnético Фm a través de la superficie limitada por este circuito:

donde k es el coeficiente de proporcionalidad. Esta f.e.m. No depende de qué causó el cambio en el flujo magnético, ya sea moviendo el circuito en un campo magnético constante o cambiando el campo mismo.

Entonces, la dirección de la corriente de inducción está determinada por la regla de Lenz: ante cualquier cambio en el flujo magnético a través de una superficie limitada por un circuito conductor cerrado, surge en este último una corriente de inducción en una dirección tal que su campo magnético contrarresta el cambio en el flujo magnético.

Una generalización de la ley de Faraday y la regla de Lenz es la ley de Faraday-Lenz: la fuerza electromotriz de la inducción electromagnética en un circuito conductor cerrado es numéricamente igual y de signo opuesto a la tasa de cambio del flujo magnético a través de una superficie delimitada por el circuito:

Esta expresión representa la ley básica de la inducción electromagnética.

A una tasa de cambio de flujo magnético de 1 Wb/s, se induce una fem en el circuito. a 1V.

Supongamos que el circuito en el que se induce la fem no consta de una, sino de N vueltas, por ejemplo, es un solenoide. Un solenoide es una bobina cilíndrica portadora de corriente que consta de un gran número de vueltas. Dado que las espiras del solenoide están conectadas en serie, εi en este caso será igual a la suma de la fem inducida en cada una de las espiras por separado.:

El físico alemán G. Helmholtz demostró que la ley de Faraday-Lenz es consecuencia de la ley de conservación de la energía. Sea un circuito conductor cerrado en un campo magnético no uniforme. Si en el circuito fluye una corriente I, entonces bajo la acción de las fuerzas de Ampere el circuito suelto comenzará a moverse. El trabajo elemental dA realizado al mover el contorno durante el tiempo dt será

dA = IdФm,

donde dФm es el cambio en el flujo magnético a través del área del circuito a lo largo del tiempo dt. El trabajo realizado por la corriente en el tiempo dt para superar la resistencia eléctrica R del circuito es igual a I2Rdt. El trabajo total de la fuente actual durante este tiempo es igual a εIdt. Según la ley de conservación de la energía, el trabajo de la fuente actual se gasta en los dos trabajos nombrados, es decir

εIdt = IdФm + I2Rdt.

Dividiendo ambos lados de la igualdad por Idt, obtenemos

En consecuencia, cuando cambia el flujo magnético asociado al circuito, surge una fuerza de inducción electromotriz en este último.

Vibraciones electromagnéticas. Circuito oscilatorio.

Las oscilaciones electromagnéticas son oscilaciones de cantidades tales como inductancia, resistencia, fem, carga, corriente.

Un circuito oscilante es un circuito eléctrico que consta de un condensador, una bobina y una resistencia conectados en serie. El cambio de carga eléctrica en la placa del condensador a lo largo del tiempo se describe mediante la ecuación diferencial:

Ondas electromagnéticas y sus propiedades.

En un circuito oscilatorio se produce el proceso de convertir la energía eléctrica del condensador en energía del campo magnético de la bobina y viceversa. Si en determinados momentos compensamos las pérdidas de energía en el circuito debido a la resistencia de una fuente externa, obtendremos oscilaciones eléctricas no amortiguadas, que pueden irradiarse al espacio circundante a través de la antena.

El proceso de propagación de oscilaciones electromagnéticas, cambios periódicos en la intensidad de los campos eléctricos y magnéticos, en el espacio circundante se denomina onda electromagnética.

Las ondas electromagnéticas cubren una amplia gama de longitudes de onda de 105 a 10 my frecuencias de 104 a 1024 Hz. Por su nombre, las ondas electromagnéticas se dividen en ondas de radio, radiación infrarroja, visible y ultravioleta, rayos X y radiación. Dependiendo de la longitud de onda o la frecuencia, las propiedades de las ondas electromagnéticas cambian, lo que es una prueba convincente de la ley dialéctico-materialista de la transición de una cantidad a una nueva cualidad.

El campo electromagnético es material y tiene energía, momento, masa, se mueve en el espacio: en el vacío con velocidad C, y en un medio con velocidad: V=, donde = 8,85;

Densidad de energía volumétrica del campo electromagnético. El uso práctico de los fenómenos electromagnéticos es muy amplio. Se trata de sistemas y medios de comunicación, radiodifusión, televisión, tecnología informática electrónica, sistemas de control para diversos fines, instrumentos médicos y de medida, equipos eléctricos y de radio domésticos y otros, es decir. algo sin lo cual es imposible imaginar la sociedad moderna.

Casi no existen datos científicos exactos sobre cómo las poderosas radiaciones electromagnéticas afectan la salud de las personas, solo hay hipótesis no confirmadas y, en general, temores no infundados de que todo lo antinatural tiene un efecto destructivo. Se ha demostrado que la radiación ultravioleta, los rayos X y la radiación de alta intensidad en muchos casos causan daños reales a todos los seres vivos.

Óptica geométrica. Leyes de derecho civil.

La óptica geométrica (haz) utiliza una idea idealizada de un rayo de luz: un haz de luz infinitamente delgado que se propaga rectilíneamente en un medio isotrópico homogéneo, así como la idea de una fuente puntual de radiación que brilla uniformemente en todas las direcciones. λ – longitud de onda de la luz, – tamaño característico

un objeto en el camino de la onda. La óptica geométrica es un caso límite de la óptica ondulatoria y sus principios se satisfacen sujeto a las siguientes condiciones:

La óptica geométrica también se basa en el principio de independencia de los rayos de luz: los rayos no se molestan entre sí cuando se mueven. Por tanto, los movimientos de los rayos no impiden que cada uno de ellos se propague de forma independiente unos de otros.

Para muchos problemas prácticos de óptica, se pueden ignorar las propiedades ondulatorias de la luz y considerar que la propagación de la luz es rectilínea. En este caso, el panorama se reduce a considerar la geometría de la trayectoria de los rayos de luz.

Leyes básicas de la óptica geométrica.

Enumeremos las leyes básicas de la óptica que se derivan de datos experimentales:

1) Propagación en línea recta.

2) La ley de independencia de los rayos de luz, es decir, dos rayos que se cruzan no interfieren entre sí. Esta ley concuerda mejor con la teoría ondulatoria, ya que las partículas podrían, en principio, chocar entre sí.

3) Ley de la reflexión. el rayo incidente, el rayo reflejado y la perpendicular a la interfaz, reconstruida en el punto de incidencia del rayo, se encuentran en el mismo plano, llamado plano de incidencia; el ángulo de incidencia es igual al ángulo

Reflexiones.

4) La ley de la refracción de la luz.

Ley de refracción: el haz incidente, el haz refractado y la perpendicular a la interfaz, reconstruidos desde el punto de incidencia del haz, se encuentran en el mismo plano: el plano de incidencia. La relación entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de reflexión es igual a la relación de las velocidades de la luz en ambos medios.

Seno i1/ sen i2 = n2/n1 = n21

donde es el índice de refracción relativo del segundo medio con respecto al primer medio. n21

Si la sustancia 1 es el vacío, el vacío, entonces n12 → n2 es el índice de refracción absoluto de la sustancia 2. Se puede demostrar fácilmente que n12 = n2 /n1, en esta igualdad a la izquierda está el índice de refracción relativo de dos sustancias (por ejemplo , 1 es aire, 2 es vidrio) y a la derecha está la relación de sus índices de refracción absolutos.

5) La ley de reversibilidad de la luz (se puede derivar de la ley 4). Si envías luz en la dirección opuesta, seguirá el mismo camino.

De la ley 4) se deduce que si n2 > n1, entonces Sin i1 > Sin i2. Ahora tenemos n2< n1 , то есть свет из стекла, например, выходит в воздух, и мы постепенно увеличиваем угол i1.

Entonces podemos entender que cuando se alcanza un cierto valor de este ángulo (i1)pr, resulta que el ángulo i2 será igual a π /2 (rayo 5). Entonces Sin i2 = 1 y n1 Sin (i1)pr = n2 . entonces pecado

¿Qué es el amperio de potencia?

En 1820, el destacado físico francés André Marie Ampère (la unidad de medida de la corriente eléctrica lleva su nombre) formuló una de las leyes fundamentales de toda la ingeniería eléctrica. Posteriormente, esta ley recibió el nombre de potencia de amperios.

Como se sabe, cuando una corriente eléctrica pasa a través de un conductor, surge a su alrededor su propio campo magnético (secundario), cuyas líneas de tensión forman una especie de capa giratoria. La dirección de estas líneas de inducción magnética se determina mediante la regla de la mano derecha (el segundo nombre es "regla del gimlet"): abrazamos mentalmente el conductor con la mano derecha para que el flujo de partículas cargadas coincida con la dirección indicada por la pulgar doblado. Como resultado, los otros cuatro dedos que agarran el cable señalarán la rotación del campo.

Si dos de estos conductores (cables delgados) se colocan en paralelo, la interacción de sus campos magnéticos se verá afectada por la fuerza del amperio. Dependiendo del sentido de la corriente en cada conductor, pueden repelerse o atraerse. Cuando las corrientes fluyen en una dirección, la fuerza del amperio tiene un efecto de atracción sobre ellas. En consecuencia, la dirección opuesta de las corrientes provoca repulsión. Esto no es sorprendente: aunque las cargas similares se repelen, en este ejemplo no son las cargas en sí las que interactúan, sino los campos magnéticos. Dado que la dirección de su rotación es la misma, el campo resultante es una suma vectorial, no una diferencia.

En otras palabras, el campo magnético actúa de cierta manera sobre el conductor que cruza las líneas de tensión. La intensidad en amperios (forma arbitraria del conductor) se determina a partir de la fórmula legal:

donde - I es el valor de la corriente en el conductor; B - inducción del campo magnético en el que se coloca el material conductor de corriente; L - tomado para calcular la longitud del conductor con corriente (además, en este caso se supone que la longitud del conductor y la fuerza tienden a cero); alfa (a): ángulo vectorial entre la dirección de movimiento de las partículas elementales cargadas y las líneas de intensidad del campo externo. La consecuencia es la siguiente: cuando el ángulo entre los vectores es de 90 grados, su sen = 1 y el valor de la fuerza es máximo.

La dirección vectorial de acción de la fuerza en amperios se determina utilizando la regla de la mano izquierda: colocamos mentalmente la palma de la mano izquierda de tal manera que las líneas (vectores) de la inducción magnética del campo externo entren en la palma abierta. , y los otros cuatro dedos estirados indican la dirección en la que se mueve la corriente en el conductor. Luego, el pulgar, doblado en un ángulo de 90 grados, mostrará la dirección de la fuerza que actúa sobre el conductor. Si el ángulo entre el vector de corriente eléctrica y una línea de inducción arbitraria es demasiado pequeño, entonces, para simplificar la aplicación de la regla, no es el vector de inducción en sí el que debe ingresar a la palma, sino el módulo.

El uso de amperios de potencia hizo posible la creación de motores eléctricos. Todos estamos acostumbrados a que basta con accionar el interruptor de un electrodoméstico equipado con un motor para que su actuador entre en acción. Y nadie piensa realmente en los procesos que ocurren durante este proceso. La dirección de la fuerza en amperios no sólo explica cómo funcionan los motores, sino que también permite determinar exactamente hacia dónde se dirigirá el par.

Por ejemplo, imaginemos un motor de corriente continua: su armadura es una estructura base con un devanado. El campo magnético externo se crea mediante polos especiales. Dado que el devanado enrollado alrededor de la armadura es circular, en lados opuestos la dirección de la corriente en las secciones del conductor es contracorriente. En consecuencia, los vectores de acción de la fuerza en amperios también son contracorriente. Dado que la armadura está montada sobre cojinetes, la acción mutua de los vectores de fuerza en amperios crea un par. A medida que aumenta el valor efectivo de la corriente, también aumenta la fuerza. Es por eso que la corriente eléctrica nominal (indicada en el pasaporte de equipos eléctricos) y el par están directamente relacionados. El aumento de corriente está limitado por las características de diseño: la sección transversal del cable utilizado para enrollar, el número de vueltas, etc.

amperios de potencia

– Fuerza de Ampere (o ley de Ampere)

La dirección de la fuerza en amperios se encuentra de acuerdo con la regla del producto vectorial, de acuerdo con la regla de la mano izquierda: coloque los cuatro dedos extendidos de la mano izquierda en la dirección de la corriente, el vector ingresa a la palma, el pulgar doblado en un ángulo recto mostrará la dirección de la fuerza que actúa sobre el conductor con la corriente. (También puedes determinar la dirección usando tu mano derecha: gira los cuatro dedos de tu mano derecha del primer factor al segundo, el pulgar indicará la dirección).

módulo de potencia de amperios

,

donde α es el ángulo entre los vectores y .

Si el campo es uniforme y el conductor por el que circula la corriente tiene dimensiones finitas, entonces

En perpendicular

1. Definición de la unidad de medida actual.

Cualquier conductor que transporta corriente crea un campo magnético a su alrededor. Si se coloca otro conductor con corriente en este campo, surgen fuerzas de interacción entre estos conductores. En este caso, las corrientes paralelas codirigidas se atraen y las corrientes opuestas se repelen.

Considere dos conductores paralelos infinitamente largos que transportan corrientes. yo 1 Y yo 2, ubicado en el vacío a una distancia d(para vacío µ = 1). Según la ley de Ampere

El campo magnético de corriente directa es igual a

,

fuerza que actúa por unidad de longitud del conductor

La fuerza que actúa por unidad de longitud de un conductor entre dos conductores portadores de corriente infinitamente largos es directamente proporcional a la intensidad de la corriente en cada uno de los conductores e inversamente proporcional a la distancia entre ellos.

Definición de la unidad de medida de corriente - Amperio:

La unidad de corriente en el sistema SI es una corriente continua que, al fluir a través de dos conductores paralelos infinitamente largos de sección transversal infinitamente pequeña, ubicados en el vacío a una distancia de 1 m entre sí, provoca una fuerza que actúa por unidad de longitud. del conductor igual a 2 10- 7 N.

m = 1; Yo 1 = Yo 2 = 1 A; re=1 metro; µ 0 = 4π·10-7 H/m – constante magnética.

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Ley de Ampere. Interacción de corrientes paralelas.

La ley de Ampere es la ley de interacción de corrientes continuas. Establecido por Andre Marie Ampere en 1820. De la ley de Ampere se deduce que los conductores paralelos con corrientes continuas que fluyen en una dirección se atraen y en la dirección opuesta se repelen. La ley de Ampere es también la ley que determina la fuerza con la que actúa un campo magnético sobre un pequeño segmento de un conductor por el que circula corriente. La fuerza con la que actúa el campo magnético sobre el elemento de volumen dV de un conductor con densidad de corriente ubicado en un campo magnético con inducción.

Tema 10. FUERZAS QUE ACTÚAN SOBRE CARGAS EN MOVIMIENTO EN UN CAMPO MAGNÉTICO.

10.1. Ley de Ampere.

10.3. El efecto de un campo magnético en un marco portador de corriente. 10.4. Unidades de medida de cantidades magnéticas. 10.5. Fuerza de Lorentz.

10.6. Efecto Hall.

10.7. Circulación del vector de inducción magnética.

10.8. Campo magnético del solenoide.

10.9. Campo magnético de un toroide.

10.10. El trabajo de mover un conductor portador de corriente en un campo magnético.

10.1. Ley de Ampere.

En 1820, A. M. Amper estableció experimentalmente que dos conductores portadores de corriente interactúan entre sí con fuerza:

	F = k	Yo 1 Yo 2

donde b es la distancia entre los conductores y k es el coeficiente de proporcionalidad según el sistema de unidades.

La expresión original de la ley de Ampère no incluía ninguna cantidad que caracterizara el campo magnético. Luego descubrimos que la interacción de corrientes se produce a través de un campo magnético y, por lo tanto, la ley debería incluir las características del campo magnético.

En la notación SI moderna, la ley de Ampere se expresa mediante la fórmula:

Si el campo magnético es uniforme y el conductor es perpendicular a las líneas del campo magnético, entonces

donde I = qnυ dr S – corriente a través de un conductor con sección transversal S.

La dirección de la fuerza F está determinada por la dirección del producto vectorial o la regla de la mano izquierda (que es lo mismo). Orientamos los dedos en la dirección del primer vector, el segundo vector debe entrar en la palma y el pulgar muestra la dirección del producto vectorial.

La ley de Ampère es el primer descubrimiento de fuerzas fundamentales que dependen de la velocidad. ¡El poder depende del movimiento! Esto no ha sucedido antes.

10.2. Interacción de dos conductores infinitos paralelos con la corriente.

Sea b la distancia entre los conductores. El problema debería resolverse de esta manera: uno de los conductores I 2 crea un campo magnético, el segundo I 1 está en este campo.

Inducción magnética creada por la corriente I 2 a una distancia b de ella:

B 2 = µ 2 0 π I b 2 (10.2.1)

Si I 1 e I 2 se encuentran en el mismo plano, entonces el ángulo entre B 2 e I 1 es recto, por lo tanto

sin (l, B) = 1 entonces, la fuerza que actúa sobre el elemento actual I 1 dl
F21 = B2 I1 dl =				µ0 I1 I2 dl
				2 πb
Por cada unidad de longitud del conductor existe una fuerza.
F 21 unidades =						I1 I2

(Por supuesto, desde el lado del primer conductor, actúa exactamente la misma fuerza sobre el segundo). ¡La fuerza resultante es igual a una de estas fuerzas! Si estos dos conductores son

influyen en el tercero, entonces sus campos magnéticos B 1 y B 2 deben sumarse vectorialmente.

10.3. El efecto de un campo magnético en un marco portador de corriente.

El marco con corriente I está en un campo magnético uniforme B, α es el ángulo entre n y B (la dirección de la normal está relacionada con la dirección de la corriente mediante la regla de Gimlet).

La fuerza en amperios que actúa sobre el lado de un marco de longitud l es igual a:

F1 = IlB (Bl).

La misma fuerza actúa en el otro lado de la longitud l. El resultado es un "par de fuerzas" o "torque".

M = F1 h = IlB bsinα,

donde brazo h = bsinα. Como lb = S es el área del marco, entonces podemos escribir

M = SII senα = Pm senα.

Aquí es donde escribimos la expresión de la inducción magnética:

donde M es el momento de la fuerza, P es el momento magnético.

El significado físico de la inducción magnética B es una cantidad numéricamente igual a la fuerza con la que actúa el campo magnético sobre un conductor de longitud unitaria a lo largo del cual fluye.

corriente unitaria. B = SI F l ; Dimensión de inducción [B] = A N m. .

Entonces, bajo la influencia de este par, el marco girará de modo que n r || B. Los lados de longitud b también se ven afectados por la fuerza en amperios F 2: estira el marco, etc.

dado que las fuerzas son iguales en magnitud y opuestas en dirección, el marco no se mueve, en este caso M = 0, un estado de equilibrio estable

Cuando n y B son antiparalelos, M = 0 (ya que el brazo es cero), este es un estado de equilibrio inestable. El marco se encoge y, si se mueve un poco, inmediatamente aparece

torque tal que gire de modo que n r || B (figura 10.4).

En un campo no homogéneo, el marco girará y se extenderá hacia un área de campo más fuerte.

10.4. Unidades de medida de cantidades magnéticas.

Como se puede imaginar, es la ley de Ampere la que se utiliza para establecer la unidad de corriente: el Ampere.

Entonces, un amperio es una corriente de magnitud constante que, al pasar a través de dos conductores rectilíneos paralelos de longitud infinita y sección transversal insignificante, ubicados a una distancia de un metro, uno del otro en el vacío

causa una fuerza de 2 10 − 7 N m entre estos conductores.

I1 I2

donde dl = 1 metro; segundo = 1 metro; I1

I2 = 1A;

2 10− 7

Determinemos a partir de aquí la dimensión y el valor de µ 0:

En SI: 2·10

µ0 = 4π·10

o µ0 = 4π·10

–7 Gn

En GHS: µ 0 = 1

Bio-Savara-Laplace,

rectilíneo

conductor portador de corriente

µ0 yo

Puedes encontrar la dimensión de la inducción del campo magnético:

4 πb

1 cucharada

Un Tesla 1 T = 104 Gauss.

Gauss es una unidad de medida en el sistema de unidades gaussiano (GUS).

1 T (un tesla es igual a la inducción magnética de un campo magnético uniforme en el que) sobre un circuito plano actúa un par de 1 Nm con una corriente que tiene un momento magnético de 1 A m2.

La unidad de medida B lleva el nombre del científico serbio Nikola Tesla (1856 - 1943), que realizó una gran cantidad de inventos.

Otra definición: 1 T es igual a la inducción magnética en la que el flujo magnético a través de un área de 1 m2 perpendicular a la dirección del campo es 1 Wb.

La unidad de medida del flujo magnético Wb debe su nombre al físico alemán Wilhelm Weber (1804 - 1891), profesor de las universidades de Halle, Göttingham y Leipzig.

Como ya dijimos, flujo magnético Ф, a través de la superficie S - una de las características del campo magnético (Fig. 10.5)