Medan magnet bekerja pada arus yang beredar di jarum magnet. Pengaruh-pengaruh ini menambah pengaruh medan magnet pada jarum secara keseluruhan.

2. Merumuskan hukum Ampere. Tuliskan ekspresi matematikanya.

Hukum Ampere: gaya yang digunakan medan magnet pada suatu segmen konduktor berarus (ditempatkan dalam medan ini) secara numerik sama dengan produk dari kekuatan arus, besarnya vektor induksi magnetik, panjang segmen konduktor dan sinus sudut antara arah gaya

vektor induksi arus dan magnet.

3. Bagaimana orientasi gaya Ampere terhadap arah arus dan vektor induksi magnet?

Besaran vektor ini membentuk triplet kanan vektor.

4. Bagaimana cara menentukan arah gaya Ampere? Merumuskan aturan tangan kiri.

Arah gaya Ampere ditentukan oleh kaidah tangan kiri: jika telapak tangan kiri diletakkan sedemikian rupa sehingga jari-jari yang terentang menunjukkan arah arus, dan garis-garis medan magnet menancap di telapak tangan, maka ibu jari yang terulur akan menunjukkan arah. gaya Ampere yang bekerja pada konduktor.

5. Berapakah besar vektor induksi magnet? Dalam satuan apa induksi magnet diukur?

Besarnya vektor induksi magnet adalah besaran yang secara numerik sama dengan perbandingan gaya Ampere maksimum yang bekerja pada penghantar dengan hasil kali kuat arus dan panjang penghantar.

Jika kawat yang dilalui arus berada dalam medan magnet, maka masing-masing pembawa arus tersebut dikenai gaya Ampere.

Hukum Ampere dalam bentuk vektor

Menetapkan bahwa konduktor pembawa arus yang ditempatkan dalam medan magnet seragam induksi B ditindaklanjuti oleh memaksa, proporsional kekuatan induksi arus dan medan magnet

Berarah tegak lurus terhadap bidang tempat letak vektor dl dan B. Untuk menentukan arah kekuatan, yang bekerja pada konduktor pembawa arus yang ditempatkan dalam medan magnet, berlaku aturan tangan kiri.

Untuk mencari gaya Ampere pada dua penghantar paralel tak hingga yang arusnya mengalir searah dan penghantar tersebut terletak pada jarak r, perlu:

Sebuah konduktor tak hingga dengan arus I1 pada suatu titik pada jarak r menciptakan medan magnet dengan induksi:

Menurut hukum Biot-Savart-Laplace untuk arus searah:

Sekarang, dengan menggunakan hukum Ampere, kita mencari gaya yang bekerja pada konduktor pertama pada konduktor kedua:

Menurut aturan gimlet, diarahkan ke konduktor pertama (demikian pula untuk, yang berarti konduktor saling tarik menarik).

Kami mengintegrasikan, dengan hanya memperhitungkan konduktor dengan satuan panjang (batas l dari 0 hingga 1) dan gaya Ampere diperoleh:

Dalam rumus yang kami gunakan:

Nilai sekarang

Kecepatan pergerakan pembawa yang kacau

Kecepatan gerakan yang teratur

Gaya Ampere adalah gaya yang ditimbulkan oleh medan magnet pada suatu penghantar yang membawa arus yang ditempatkan pada medan tersebut. Besarnya gaya ini dapat ditentukan dengan menggunakan hukum Ampere. Hukum ini mendefinisikan gaya yang sangat kecil untuk suatu bagian konduktor yang sangat kecil. Hal ini memungkinkan penerapan hukum ini pada konduktor dengan berbagai bentuk.

Formula 1 - Hukum Ampere

B induksi medan magnet di mana konduktor pembawa arus berada

SAYA kekuatan arus pada konduktor

dl elemen yang sangat kecil dari panjang konduktor yang membawa arus

alfa sudut antara induksi medan magnet luar dan arah arus dalam penghantar

Arah gaya Ampere ditentukan menurut aturan tangan kiri. Kata-kata dari aturan ini adalah sebagai berikut. Bila tangan kiri diposisikan sedemikian rupa sehingga garis-garis induksi magnet medan luar masuk ke telapak tangan, dan empat jari yang terulur menunjukkan arah pergerakan arus dalam penghantar, sedangkan ibu jari yang ditekuk tegak lurus akan menunjukkan arah. gaya yang bekerja pada elemen konduktor.

Gambar 1 - aturan tangan kiri

Beberapa masalah muncul ketika menggunakan aturan tangan kiri jika sudut antara induksi medan dan arus kecil. Sulit untuk menentukan di mana seharusnya telapak tangan terbuka berada. Oleh karena itu, untuk menyederhanakan penerapan aturan ini, Anda dapat memposisikan telapak tangan Anda sedemikian rupa sehingga tidak memuat vektor induksi magnet itu sendiri, melainkan modulnya.

Dari hukum Ampere dapat disimpulkan bahwa gaya Ampere akan sama dengan nol jika sudut antara garis induksi magnet medan dan arus sama dengan nol. Artinya, konduktor akan ditempatkan di sepanjang garis tersebut. Dan gaya Ampere akan mempunyai nilai maksimum yang mungkin untuk sistem ini jika sudutnya 90 derajat. Artinya, arus akan tegak lurus terhadap garis induksi magnet.

Dengan menggunakan hukum Ampere, Anda dapat mengetahui gaya yang bekerja dalam sistem dua konduktor. Mari kita bayangkan dua konduktor yang panjangnya tak terhingga dan terletak berjauhan satu sama lain. Arus mengalir melalui konduktor ini. Gaya yang bekerja dari medan yang ditimbulkan oleh penghantar berarus nomor satu pada penghantar nomor dua dapat direpresentasikan sebagai:

Rumus 2 - Gaya Ampere untuk dua konduktor paralel.

Gaya yang dilakukan konduktor nomor satu pada konduktor kedua akan mempunyai bentuk yang sama. Apalagi jika arus pada penghantar mengalir dalam satu arah, maka penghantar tersebut akan tertarik. Jika berlawanan arah maka keduanya akan saling tolak menolak. Ada beberapa kebingungan, karena arus mengalir dalam satu arah, jadi bagaimana mereka bisa saling tarik menarik? Bagaimanapun, kutub dan muatan selalu tolak menolak. Atau Amper memutuskan bahwa tidak ada gunanya meniru orang lain dan menghasilkan sesuatu yang baru.

Faktanya, Ampere tidak menemukan apa pun, karena jika dipikir-pikir, medan yang diciptakan oleh konduktor paralel diarahkan berlawanan satu sama lain. Dan mengapa mereka tertarik, pertanyaannya tidak lagi muncul. Untuk menentukan ke arah mana medan yang diciptakan oleh konduktor diarahkan, Anda dapat menggunakan aturan sekrup tangan kanan.

Gambar 2 - Konduktor paralel dengan arus

Dengan menggunakan konduktor paralel dan ekspresi gaya Ampere, satuan satu Ampere dapat ditentukan. Jika arus identik sebesar satu ampere mengalir melalui konduktor paralel yang panjangnya tak terhingga yang terletak pada jarak satu meter, maka gaya interaksi di antara keduanya akan menjadi 2 * 10-7 Newton untuk setiap meter panjangnya. Dengan menggunakan hubungan ini, kita dapat menyatakan berapa nilai satu Ampere.

Video ini menunjukkan bagaimana medan magnet konstan yang diciptakan oleh magnet tapal kuda mempengaruhi konduktor pembawa arus. Peran konduktor pembawa arus dalam hal ini dilakukan oleh silinder aluminium. Silinder ini bertumpu pada batang tembaga yang melaluinya arus listrik disuplai ke dalamnya. Gaya yang bekerja pada penghantar berarus dalam medan magnet disebut gaya Ampere. Arah kerja gaya Ampere ditentukan dengan menggunakan aturan tangan kiri.

hukum Ampere menunjukkan gaya medan magnet yang bekerja pada konduktor yang ditempatkan di dalamnya. Kekuatan ini disebut juga kekuatan Ampere.

Pernyataan hukum: gaya yang bekerja pada penghantar berarus yang ditempatkan dalam medan magnet seragam sebanding dengan panjang penghantar, vektor induksi magnet, kuat arus dan sinus sudut antara vektor induksi magnet dan penghantar.

Jika ukuran konduktor berubah-ubah dan medannya tidak seragam, maka rumusnya adalah sebagai berikut:

Arah gaya Ampere ditentukan oleh aturan tangan kiri.

Aturan tangan kiri: jika tangan kiri diposisikan sedemikian rupa sehingga komponen tegak lurus vektor induksi magnet masuk ke telapak tangan, dan empat jari direntangkan searah dengan arus pada penghantar, maka atur kembali 90° ibu jari akan menunjukkan arah gaya Ampere.

MP dari biaya mengemudi. Pengaruh MF pada muatan bergerak. Gaya Ampere dan Lorentz.

Setiap konduktor yang membawa arus menciptakan medan magnet di ruang sekitarnya. Dalam hal ini, arus listrik adalah pergerakan muatan listrik yang teratur. Artinya, kita dapat berasumsi bahwa setiap muatan yang bergerak dalam ruang hampa atau medium menghasilkan medan magnet di sekelilingnya. Sebagai hasil dari generalisasi berbagai data eksperimen, sebuah hukum ditetapkan yang menentukan medan B dari muatan titik Q yang bergerak dengan kecepatan non-relativistik konstan v. Hukum ini diberikan oleh rumus

(1)

dimana r adalah vektor jari-jari yang ditarik dari muatan Q ke titik pengamatan M (Gbr. 1). Menurut (1), vektor B diarahkan tegak lurus terhadap bidang di mana vektor v dan r berada: arahnya bertepatan dengan arah gerak translasi sekrup kanan ketika berputar dari v ke r.

Gambar.1

Besarnya vektor induksi magnet (1) ditentukan dengan rumus

(2)

dimana α adalah sudut antara vektor v dan r. Membandingkan hukum Biot-Savart-Laplace dan (1), kita melihat bahwa muatan yang bergerak memiliki sifat magnetik yang setara dengan elemen arus: Idl = Qv

Pengaruh MF pada muatan bergerak.

Dari pengalaman diketahui bahwa medan magnet tidak hanya mempengaruhi konduktor pembawa arus, tetapi juga muatan individu yang bergerak dalam medan magnet. Gaya yang bekerja pada muatan listrik Q yang bergerak dalam medan magnet dengan kecepatan v disebut gaya Lorentz dan dinyatakan dengan persamaan: F = Q dengan B adalah induksi medan magnet tempat muatan bergerak.

Untuk menentukan arah gaya Lorentz, kita menggunakan kaidah tangan kiri: jika telapak tangan kiri diposisikan sedemikian rupa sehingga vektor B masuk ke dalamnya, dan empat jari yang terjulur diarahkan sepanjang vektor v (untuk Q>0 arahnya I dan v bertepatan, untuk Q Gambar 1 menunjukkan orientasi timbal balik dari vektor v, B (medan diarahkan ke kita, ditunjukkan pada gambar dengan titik-titik) dan F untuk muatan positif. Jika muatannya negatif, maka gaya bertindak dalam arah yang berlawanan.

Modulus gaya Lorentz, seperti yang telah diketahui, adalah sama dengan F = QvB dosa a; dimana α adalah sudut antara v dan B.

MF tidak berpengaruh pada muatan listrik stasioner. Hal ini membuat medan magnet sangat berbeda dengan medan listrik. Medan magnet hanya bekerja pada muatan yang bergerak di dalamnya.

Dengan mengetahui pengaruh gaya Lorentz terhadap muatan, kita dapat mencari besar dan arah vektor B, dan rumus gaya Lorentz dapat diterapkan untuk mencari vektor induksi magnet B.

Karena gaya Lorentz selalu tegak lurus terhadap kecepatan gerak partikel bermuatan, gaya ini hanya dapat mengubah arah kecepatan tersebut, tanpa mengubah modulusnya. Artinya gaya Lorentz tidak melakukan kerja.

Jika muatan listrik yang bergerak bersama dengan medan magnet dengan induksi B juga dikenai medan listrik dengan intensitas E, maka total gaya yang dihasilkan F yang diterapkan pada muatan tersebut sama dengan jumlah vektor gaya - gaya yang bekerja dari medan listrik, dan gaya Lorentz : F = QE + Q

Gaya Ampere dan Lorentz.

Gaya yang bekerja pada penghantar berarus dalam medan magnet disebut gaya Ampere.

Gaya medan magnet seragam pada suatu penghantar berarus berbanding lurus dengan kuat arus, panjang penghantar, besar vektor induksi medan magnet, dan sinus sudut antara vektor induksi medan magnet dengan vektor induksi medan magnet. konduktor:

F = B.I.l. dosa α - hukum Ampere.

Gaya yang bekerja pada partikel bermuatan yang bergerak dalam medan magnet disebut gaya Lorentz:

Fenomena induksi elektromagnetik. hukum Faraday. GGL induksi pada konduktor yang bergerak. Induksi diri.

Faraday mengemukakan bahwa jika terdapat medan magnet di sekitar konduktor pembawa arus, maka wajar jika fenomena sebaliknya juga terjadi - munculnya arus listrik di bawah pengaruh medan magnet. Maka pada tahun 1831, Faraday menerbitkan sebuah artikel di mana ia melaporkan penemuan fenomena baru - fenomena induksi elektromagnetik.

Eksperimen Faraday sangat sederhana. Dia menghubungkan galvanometer G ke ujung kumparan L dan mendekatkan magnet padanya. Jarum galvanometer dibelokkan, mencatat munculnya arus dalam rangkaian. Arus mengalir ketika magnet bergerak. Ketika magnet menjauh dari kumparan, galvanometer mencatat munculnya arus dalam arah yang berlawanan. Hasil serupa diamati jika magnet diganti dengan kumparan pembawa arus atau loop pembawa arus tertutup.

Magnet yang bergerak atau konduktor pembawa arus menciptakan medan magnet bolak-balik melalui kumparan L. Jika stasioner, maka medan yang diciptakannya adalah konstan. Apabila suatu penghantar berarus bolak-balik diletakkan di dekat suatu rangkaian tertutup, maka akan timbul pula arus pada rangkaian tertutup tersebut. Berdasarkan analisis data eksperimen, Faraday menetapkan bahwa arus dalam rangkaian penghantar muncul ketika fluks magnet berubah melalui area yang dibatasi oleh rangkaian tersebut.

Arus ini disebut induksi. Penemuan Faraday disebut sebagai fenomena induksi elektromagnetik dan kemudian menjadi dasar pengoperasian motor listrik, generator, trafo dan perangkat sejenis.

Jadi, jika fluks magnet yang melalui suatu permukaan yang dibatasi oleh suatu rangkaian tertentu berubah, maka timbullah arus listrik pada rangkaian tersebut. Diketahui bahwa arus listrik dalam suatu penghantar hanya dapat timbul karena pengaruh gaya luar, yaitu. dengan adanya ggl Dalam kasus arus induksi, ggl yang berhubungan dengan gaya luar disebut gaya gerak listrik induksi elektromagnetik εi.

E.m.f. induksi elektromagnetik pada suatu rangkaian sebanding dengan laju perubahan fluks magnet Фm melalui permukaan yang dibatasi oleh rangkaian ini:

dimana k adalah koefisien proporsionalitas. ggl ini. tidak bergantung pada apa yang menyebabkan perubahan fluks magnet - baik dengan menggerakkan rangkaian dalam medan magnet konstan, atau dengan mengubah medan itu sendiri.

Jadi, arah arus induksi ditentukan oleh aturan Lenz: Untuk setiap perubahan fluks magnet melalui permukaan yang dibatasi oleh rangkaian konduksi tertutup, arus induksi muncul pada permukaan tersebut sedemikian rupa sehingga medan magnetnya melawan perubahan tersebut. fluks magnet.

Generalisasi hukum Faraday dan aturan Lenz adalah hukum Faraday-Lenz: Gaya gerak listrik induksi elektromagnetik dalam rangkaian penghantar tertutup secara numerik sama dan berlawanan tanda dengan laju perubahan fluks magnet melalui permukaan yang dibatasi oleh rangkaian:

Ungkapan ini mewakili hukum dasar induksi elektromagnetik.

Pada laju perubahan fluks magnet sebesar 1 Wb/s, ggl diinduksi dalam rangkaian. pada abad ke-1.

Misalkan rangkaian yang induksi gglnya tidak terdiri dari satu, melainkan N lilitan, misalnya solenoid. Solenoida adalah kumparan pembawa arus berbentuk silinder yang terdiri dari sejumlah besar lilitan. Karena lilitan pada solenoid dihubungkan secara seri, εi dalam hal ini akan sama dengan jumlah ggl yang diinduksi pada masing-masing lilitan secara terpisah.:

Fisikawan Jerman G. Helmholtz membuktikan bahwa hukum Faraday-Lenz merupakan konsekuensi dari hukum kekekalan energi. Biarkan rangkaian konduktif tertutup berada dalam medan magnet yang tidak seragam. Jika arus I mengalir dalam rangkaian, maka di bawah aksi gaya Ampere, rangkaian yang longgar akan mulai bergerak. Usaha dasar dA yang dilakukan ketika kontur dipindahkan selama waktu dt

dA = IdФm,

di mana dФm adalah perubahan fluks magnet yang melalui area rangkaian terhadap waktu dt. Usaha yang dilakukan arus dalam waktu dt untuk mengatasi hambatan listrik R rangkaian sama dengan I2Rdt. Kerja total sumber arus selama ini sama dengan εIdt. Menurut hukum kekekalan energi, kerja sumber arus dilakukan untuk dua usaha bernama, yaitu.

εIdt = IdФm + I2Rdt.

Membagi kedua ruas persamaan dengan Idt, kita peroleh

Akibatnya, ketika fluks magnet yang terkait dengan rangkaian berubah, gaya induksi gerak listrik muncul pada rangkaian tersebut

Getaran elektromagnetik. Rangkaian osilasi.

Osilasi elektromagnetik adalah osilasi besaran seperti induktansi, hambatan, ggl, muatan, arus.

Rangkaian osilasi adalah suatu rangkaian listrik yang terdiri dari kapasitor, kumparan dan resistor yang dihubungkan secara seri. Perubahan muatan listrik pada pelat kapasitor terhadap waktu dijelaskan dengan persamaan diferensial:

Gelombang elektromagnetik dan sifat-sifatnya.

Pada rangkaian osilasi terjadi proses pengubahan energi listrik kapasitor menjadi energi medan magnet kumparan dan sebaliknya. Jika pada titik waktu tertentu kita mengkompensasi kehilangan energi pada rangkaian akibat hambatan dari sumber luar, kita akan memperoleh osilasi listrik yang tidak teredam, yang dapat dipancarkan melalui antena ke ruang sekitarnya.

Proses perambatan osilasi elektromagnetik, perubahan periodik kekuatan medan listrik dan magnet, pada ruang sekitarnya disebut gelombang elektromagnetik.

Gelombang elektromagnetik mencakup rentang panjang gelombang yang luas dari 105 hingga 10 m dan frekuensi dari 104 hingga 1024 Hz. Berdasarkan namanya, gelombang elektromagnetik dibedakan menjadi gelombang radio, infra merah, radiasi tampak dan ultraviolet, sinar-x dan -radiasi. Bergantung pada panjang gelombang atau frekuensi, sifat-sifat gelombang elektromagnetik berubah, yang merupakan bukti meyakinkan tentang hukum dialektis-materialistis tentang transisi kuantitas ke kualitas baru.

Medan elektromagnetik bersifat material dan mempunyai energi, momentum, massa, bergerak dalam ruang: dalam ruang hampa dengan kecepatan C, dan dalam medium dengan kecepatan: V=, dimana = 8,85;

Kepadatan energi volumetrik medan elektromagnetik. Penerapan praktis fenomena elektromagnetik sangat luas. Yaitu sistem dan sarana komunikasi, penyiaran radio, televisi, teknologi komputer elektronik, sistem kendali untuk berbagai keperluan, alat ukur dan kesehatan, peralatan listrik dan radio rumah tangga dan lain-lain, yaitu. sesuatu yang tanpanya mustahil membayangkan masyarakat modern.

Hampir tidak ada data ilmiah pasti tentang seberapa kuat radiasi elektromagnetik mempengaruhi kesehatan manusia, yang ada hanyalah hipotesis yang belum dikonfirmasi dan, secara umum, bukan ketakutan yang tidak berdasar bahwa segala sesuatu yang tidak wajar memiliki efek yang merusak. Telah terbukti bahwa sinar ultraviolet, sinar-X, dan radiasi intensitas tinggi dalam banyak kasus menyebabkan kerugian nyata bagi semua makhluk hidup.

Optik geometris. Hukum hukum perdata.

Optik geometris (berkas) menggunakan gagasan ideal tentang sinar cahaya - berkas cahaya yang sangat tipis yang merambat secara bujursangkar dalam media isotropik homogen, serta gagasan tentang sumber titik radiasi yang bersinar seragam ke segala arah. λ – panjang gelombang cahaya, – ukuran karakteristik

suatu benda yang dilalui gelombang. Optik geometris adalah kasus optik gelombang yang terbatas dan prinsip-prinsipnya dipenuhi dengan ketentuan berikut:

Optik geometris juga didasarkan pada prinsip independensi sinar cahaya: sinar-sinar tersebut tidak saling mengganggu ketika bergerak. Oleh karena itu, pergerakan sinar tidak menghalangi masing-masing sinar untuk merambat secara independen satu sama lain.

Untuk banyak permasalahan praktis di bidang optik, seseorang dapat mengabaikan sifat gelombang cahaya dan menganggap perambatan cahaya bersifat bujursangkar. Dalam hal ini, gambarannya direduksi menjadi mempertimbangkan geometri jalur sinar cahaya.

Hukum dasar optik geometris.

Mari kita daftar hukum dasar optik yang diperoleh dari data eksperimen:

1) Perambatan garis lurus.

2) Hukum kemandirian berkas cahaya, yaitu dua berkas sinar yang berpotongan tidak saling berinterferensi. Hukum ini lebih sesuai dengan teori gelombang, karena pada prinsipnya partikel dapat saling bertabrakan.

3) Hukum refleksi. sinar datang, sinar pantul, dan garis tegak lurus antarmuka, direkonstruksi pada titik datang sinar, terletak pada bidang yang sama, yang disebut bidang datang; sudut datang sama dengan sudut

Refleksi.

4) Hukum pembiasan cahaya.

Hukum pembiasan: sinar datang, sinar bias dan garis tegak lurus antarmuka, direkonstruksi dari titik datang sinar, terletak pada bidang – bidang datang yang sama. Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut pantul sama dengan perbandingan cepat rambat cahaya pada kedua media.

Dosa i1/ dosa i2 = n2/n1 = n21

dimana adalah indeks bias relatif medium kedua terhadap medium pertama. n21

Jika zat 1 adalah kekosongan, ruang hampa, maka n12 → n2 adalah indeks bias mutlak zat 2. Dapat dengan mudah ditunjukkan bahwa n12 = n2 /n1, dalam persamaan di sebelah kiri ini adalah indeks bias relatif dua zat (misalnya , 1 adalah udara, 2 adalah kaca), dan di sebelah kanan adalah rasio indeks bias absolutnya.

5) Hukum reversibilitas cahaya (dapat diturunkan dari hukum 4). Jika cahaya diarahkan ke arah berlawanan, maka cahaya akan mengikuti jalur yang sama.

Dari hukum 4) maka jika n2 > n1, maka Sin i1 > Sin i2. Misalkan sekarang kita mempunyai n2< n1 , то есть свет из стекла, например, выходит в воздух, и мы постепенно увеличиваем угол i1.

Maka kita dapat memahami bahwa ketika nilai tertentu dari sudut ini (i1)pr tercapai, ternyata sudut i2 akan sama dengan π /2 (sinar 5). Maka Sin i2 = 1 dan n1 Sin (i1)pr = n2 . Jadi Dosa

Apa itu daya ampere

Pada tahun 1820, fisikawan Perancis terkemuka Andre Marie Ampere (satuan pengukuran arus listrik dinamai menurut namanya) merumuskan salah satu hukum dasar semua teknik elektro. Selanjutnya hukum ini diberi nama kekuatan ampere.

Seperti diketahui, ketika arus listrik melewati suatu konduktor, timbul medan magnetnya sendiri (sekunder) di sekitarnya, yang garis-garis tegangannya membentuk semacam cangkang yang berputar. Arah garis-garis induksi magnet ini ditentukan dengan menggunakan aturan tangan kanan (nama kedua adalah "aturan gimlet"): kita secara mental menggenggam konduktor dengan tangan kanan kita sehingga aliran partikel bermuatan bertepatan dengan arah yang ditunjukkan oleh ibu jari bengkok. Akibatnya, empat jari lainnya yang memegang kawat akan menunjuk pada perputaran lapangan.

Jika dua konduktor (kabel tipis) tersebut ditempatkan secara paralel, maka interaksi medan magnetnya akan dipengaruhi oleh gaya ampere. Tergantung pada arah arus di setiap konduktor, mereka dapat menolak atau menarik. Ketika arus mengalir dalam satu arah, gaya ampere mempunyai efek tarik menarik pada arus tersebut. Oleh karena itu, arah arus yang berlawanan menyebabkan tolakan. Hal ini tidak mengherankan: meskipun muatan sejenis tolak menolak, dalam contoh ini yang berinteraksi bukanlah muatan itu sendiri, melainkan medan magnet. Karena arah putarannya sama, maka medan yang dihasilkan merupakan penjumlahan vektor, bukan selisih.

Dengan kata lain, medan magnet bekerja dengan cara tertentu pada konduktor yang melintasi garis tegangan. Kekuatan ampere (bentuk konduktor sewenang-wenang) ditentukan dari rumus hukum:

dimana - I adalah nilai arus dalam penghantar; B - induksi medan magnet di mana bahan penghantar arus ditempatkan; L - diambil untuk menghitung panjang penghantar yang berarus (selain itu, dalam hal ini diasumsikan panjang penghantar dan gaya cenderung nol); alpha (a) - sudut vektor antara arah pergerakan partikel elementer bermuatan dan garis kuat medan luar. Konsekuensinya adalah sebagai berikut: jika sudut antar vektor adalah 90 derajat, sin = 1, dan nilai gaya maksimum.

Arah vektor aksi gaya ampere ditentukan dengan menggunakan aturan tangan kiri: kita secara mental menempatkan telapak tangan kiri sedemikian rupa sehingga garis (vektor) induksi magnet medan luar memasuki telapak tangan yang terbuka. , dan empat jari lainnya yang diluruskan menunjukkan arah pergerakan arus dalam konduktor. Kemudian ibu jari yang ditekuk membentuk sudut 90 derajat akan menunjukkan arah gaya yang bekerja pada penghantar tersebut. Jika sudut antara vektor arus listrik dan garis induksi sembarang terlalu kecil, maka untuk menyederhanakan penerapan aturan tersebut, bukan vektor induksi itu sendiri yang harus masuk ke telapak tangan, melainkan modul.

Penggunaan tenaga ampere memungkinkan terciptanya motor listrik. Kita semua terbiasa dengan kenyataan bahwa cukup dengan menekan tombol peralatan listrik rumah tangga yang dilengkapi motor agar aktuatornya dapat bekerja. Dan tidak ada seorang pun yang benar-benar memikirkan proses yang terjadi selama proses ini. Arah gaya ampere tidak hanya menjelaskan cara kerja motor, tetapi juga memungkinkan Anda menentukan dengan tepat ke mana torsi akan diarahkan.

Sebagai contoh, bayangkan sebuah motor DC: angkernya adalah rangka dasar dengan belitan. Medan magnet luar diciptakan oleh kutub khusus. Karena lilitan belitan di sekitar jangkar berbentuk lingkaran, maka pada sisi yang berlawanan arah arus pada bagian penghantar adalah berlawanan arah arus. Akibatnya, vektor aksi gaya ampere juga berlawanan arah arus. Karena jangkar dipasang pada bantalan, aksi timbal balik dari vektor gaya ampere menciptakan torsi. Ketika nilai efektif arus meningkat, kekuatan juga meningkat. Itulah sebabnya arus listrik pengenal (ditunjukkan dalam paspor peralatan listrik) dan torsi saling berhubungan langsung. Peningkatan arus dibatasi oleh fitur desain: penampang kabel yang digunakan untuk belitan, jumlah lilitan, dll.

kekuatan Ampere

– Gaya Ampere (atau hukum Ampere)

Arah gaya Ampere dicari menurut aturan perkalian vektor - menurut aturan tangan kiri: letakkan keempat jari tangan kiri yang terentang searah arus, vektor masuk ke telapak tangan, ibu jari ditekuk ke arah sudut siku-siku akan menunjukkan arah gaya yang bekerja pada penghantar yang diberi arus. (Anda juga dapat menentukan arah menggunakan tangan kanan: putar keempat jari tangan kanan Anda dari faktor pertama ke faktor kedua, ibu jari akan menunjukkan arah.)

Modul daya ampere

,

dimana α adalah sudut antara vektor dan .

Jika medannya seragam dan konduktor pembawa arus berdimensi berhingga, maka

Pada tegak lurus

1. Definisi satuan pengukuran arus.

Setiap konduktor yang membawa arus menciptakan medan magnet di sekelilingnya. Jika Anda menempatkan konduktor lain dengan arus di medan ini, maka timbul gaya interaksi antara konduktor ini. Dalam hal ini, arus searah yang sejajar akan tarik-menarik, dan arus yang berlawanan arah akan tolak-menolak.

Pertimbangkan dua konduktor paralel yang panjangnya tak terhingga yang membawa arus saya 1 Dan saya 2, terletak di ruang hampa pada jarak tertentu D(untuk vakum µ = 1). Menurut hukum Ampere

Medan magnet arus maju sama dengan

,

gaya yang bekerja per satuan panjang konduktor

Gaya yang bekerja per satuan panjang suatu penghantar antara dua penghantar arus yang panjangnya tak terhingga berbanding lurus dengan kuat arus pada masing-masing penghantar dan berbanding terbalik dengan jarak antara keduanya.

Definisi satuan pengukuran arus - Ampere:

Satuan arus dalam sistem SI adalah arus searah yang mengalir melalui dua penghantar paralel yang panjangnya tak terhingga dengan penampang yang sangat kecil, terletak dalam ruang hampa pada jarak 1 m satu sama lain, menimbulkan gaya yang bekerja per satuan panjang. konduktor sama dengan 2 10- 7 N.

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

/ fizika / Hukum Ampere. Interaksi arus paralel

hukum Ampere. Interaksi arus paralel.

Hukum Ampere adalah hukum interaksi arus searah. Didirikan oleh Andre Marie Ampere pada tahun 1820. Dari hukum Ampere dapat disimpulkan bahwa konduktor paralel dengan arus searah yang mengalir dalam satu arah menarik, dan dalam arah yang berlawanan mereka menolak. Hukum Ampere juga merupakan hukum yang menentukan gaya medan magnet yang bekerja pada segmen kecil penghantar yang membawa arus. Gaya kerja medan magnet pada elemen volume dV suatu konduktor dengan rapat arus yang terletak dalam medan magnet dengan induksi.

Topik 10. GAYA-GAYA YANG BERTINDAK PADA BIAYA BERGERAK DALAM MEDAN MAGNET.

10.1. hukum Ampere.

10.3. Pengaruh medan magnet pada kerangka pembawa arus. 10.4. Satuan pengukuran besaran magnet. 10.5. gaya Lorentz.

10.6. Efek aula.

10.7. Sirkulasi vektor induksi magnet.

10.8. Medan magnet solenoid.

10.9. Medan magnet toroida.

10.10. Pekerjaan menggerakkan konduktor pembawa arus dalam medan magnet.

10.1. hukum Ampere.

Pada tahun 1820, A. M. Amper secara eksperimental menetapkan bahwa dua konduktor pembawa arus berinteraksi satu sama lain dengan gaya:

	F = k	saya 1 saya 2

di mana b adalah jarak antar konduktor, dan k adalah koefisien proporsionalitas bergantung pada sistem satuan.

Ekspresi asli hukum Ampere tidak mencakup besaran apa pun yang menjadi ciri medan magnet. Kemudian kita mengetahui bahwa interaksi arus terjadi melalui medan magnet dan oleh karena itu hukum tersebut harus mencakup karakteristik medan magnet.

Dalam notasi SI modern, hukum Ampere dinyatakan dengan rumus:

Jika medan magnet seragam dan konduktor tegak lurus terhadap garis-garis medan magnet, maka

dimana I = qnυ dr S – arus yang melalui suatu penghantar berpenampang S.

Arah gaya F ditentukan oleh arah perkalian vektor atau aturan tangan kiri (yang merupakan hal yang sama). Jari kita arahkan ke arah vektor pertama, vektor kedua harus masuk ke telapak tangan dan ibu jari menunjukkan arah perkalian vektor.

Hukum Ampere merupakan penemuan pertama tentang gaya fundamental yang bergantung pada kecepatan. Kekuatan bergantung pada gerakan! Ini belum pernah terjadi sebelumnya.

10.2. Interaksi dua konduktor paralel tak terbatas dengan arus.

Misalkan b adalah jarak antar konduktor. Masalahnya harus diselesaikan dengan cara ini: salah satu konduktor I 2 menciptakan medan magnet, konduktor kedua I 1 berada di medan ini.

Induksi magnet yang ditimbulkan oleh arus I 2 pada jarak b darinya:

B 2 = µ 2 0 π Saya b 2 (10.2.1)

Jika I 1 dan I 2 terletak pada bidang yang sama, maka sudut antara B 2 dan I 1 adalah lurus, maka

sin (l , B ) = 1 maka gaya yang bekerja pada elemen arus I 1 dl
F21 = B2 I1 dl =				μ0 I1 I2 dl
				2 πb
Untuk setiap satuan panjang penghantar terdapat gaya
F 21 satuan =						I1 I2

(tentu saja, gaya yang sama persis bekerja pada konduktor kedua dari sisi konduktor pertama). Gaya yang dihasilkan sama dengan salah satu gaya tersebut! Jika kedua konduktor ini

mempengaruhi yang ketiga, maka medan magnetnya B 1 dan B 2 perlu dijumlahkan secara vektor.

10.3. Pengaruh medan magnet pada kerangka pembawa arus.

Bingkai dengan arus I berada dalam medan magnet seragam B, α adalah sudut antara n dan B (arah garis normal berhubungan dengan arah arus dengan aturan gimlet).

Gaya Ampere yang bekerja pada sisi rangka yang panjangnya l sama dengan:

F1 = IlB (B l ).

Gaya yang sama bekerja pada sisi lain yang panjangnya l. Hasilnya adalah “pasangan gaya” atau “torsi”.

M = F1 jam = IlB bsinα,

dimana lengan h = bsinα. Karena lb = S adalah luas bingkai, maka kita dapat menuliskannya

M = IBS sinα = Pm sinα.

Di sinilah kami menulis ungkapan untuk induksi magnet:

dimana M adalah torsi gaya, P adalah momen magnet.

Arti fisis dari induksi magnet B adalah besaran yang secara numerik sama dengan gaya yang bekerja pada medan magnet pada suatu penghantar dengan satuan panjang yang dilaluinya.

satuan arus. B = JIKA aku ; Dimensi induksi [B] = A N m. .

Jadi, di bawah pengaruh torsi ini rangka akan berputar sedemikian rupa sehingga n r || B. Sisi-sisi yang panjangnya b juga dipengaruhi oleh gaya Ampere F 2 - gaya tersebut meregangkan rangka dan seterusnya

karena gaya-gaya tersebut sama besar dan berlawanan arah, maka kerangka tidak bergerak, dalam hal ini M = 0, keadaan setimbang stabil

Ketika n dan B antiparalel, M = 0 (karena lengannya nol), ini merupakan keadaan kesetimbangan tidak stabil. Bingkainya menyusut dan jika digerakkan sedikit, bingkai itu langsung muncul

torsi sedemikian rupa sehingga berputar sehingga n r || B (Gbr. 10.4).

Pada bidang yang tidak homogen, bingkai akan berputar dan meluas ke area yang bidangnya lebih kuat.

10.4. Satuan pengukuran besaran magnet.

Seperti yang Anda duga, hukum Amperelah yang digunakan untuk menentukan satuan arus - Ampere.

Jadi, Ampere adalah arus yang besarnya konstan, yang melewati dua penghantar lurus sejajar yang panjangnya tak terhingga dan penampang yang sangat kecil, terletak pada jarak satu meter, satu sama lain dalam ruang hampa.

menyebabkan gaya sebesar 2 · 10 − 7 N·m di antara konduktor-konduktor ini.

I1 I2

dimana dl = 1 m; b = 1 m; I1

I2 = 1 A;

2 10− 7

Mari kita tentukan dari sini dimensi dan nilai µ 0:

Dalam SI: 2·10

μ0 = 4π·10

atau µ0 = 4π·10

–7 Peristiwa

Dalam GHS: µ 0 = 1

Bio-Savara-Laplace,

seperti garis lurus

konduktor pembawa arus

μ0 I

Anda dapat mencari dimensi induksi medan magnet:

4 πb

1 T

Satu Tesla 1 T = 104 Gauss.

Gauss adalah satuan pengukuran dalam sistem satuan Gaussian (GUS).

1 T (satu tesla sama dengan induksi magnet dari medan magnet seragam di mana) torsi sebesar 1 Nm bekerja pada rangkaian datar dengan arus yang mempunyai momen magnet 1 A m2.

Satuan pengukuran B dinamai ilmuwan Serbia Nikola Tesla (1856 - 1943), yang memiliki banyak sekali penemuan.

Definisi lain: 1 T sama dengan induksi magnet dimana fluks magnet yang melalui area seluas 1 m2 tegak lurus arah medan adalah 1 Wb.

Satuan pengukuran fluks magnet Wb, mendapatkan namanya untuk menghormati fisikawan Jerman Wilhelm Weber (1804 - 1891), seorang profesor di universitas di Halle, Göttingham, dan Leipzig.

Seperti yang telah kami katakan, fluks magnet Ф, melalui permukaan S - salah satu karakteristik medan magnet (Gbr. 10.5)