Magnētiskais lauks iedarbojas uz strāvām, kas cirkulē magnētiskajā adatā. Šīs ietekmes kopā veido magnētiskā lauka ietekmi uz adatu kopumā.

2. Formulējiet Ampera likumu. Pierakstiet tā matemātisko izteiksmi.

Ampēra likums: spēks, ar kādu magnētiskais lauks iedarbojas uz vadītāja segmentu strāvā (kas atrodas šajā laukā), ir skaitliski vienāds ar strāvas stipruma, magnētiskās indukcijas vektora lieluma, vadītāja segmenta garuma reizinājumu. un leņķa sinusu starp spēka virzienu

strāvas un magnētiskās indukcijas vektors.

3. Kā ampēra spēks ir orientēts attiecībā pret strāvas virzienu un magnētiskās indukcijas vektoru?

Šie vektoru daudzumi veido vektoru labās puses tripletu.

4. Kā nosaka ampēra spēka virzienu? Formulējiet kreisās puses likumu.

Ampēra spēka virzienu nosaka kreisās rokas noteikums: ja novieto kreiso plaukstu tā, lai izstieptie pirksti norādītu strāvas virzienu, un magnētiskā lauka līnijas iedziļinās plaukstā, tad izstieptais īkšķis norādīs virzienu. no ampēra spēka, kas iedarbojas uz vadītāju.

5. Kāds ir magnētiskās indukcijas vektora lielums? Kādās vienībās mēra magnētisko indukciju?

Magnētiskās indukcijas vektora lielums ir lielums, kas skaitliski vienāds ar maksimālā ampēra spēka attiecību, kas iedarbojas uz vadītāju, pret strāvas stipruma un vadītāja garuma reizinājumu.

Ja vads, caur kuru plūst strāva, atrodas magnētiskajā laukā, tad uz katru no strāvas nesējiem iedarbojas ampērspēks

Ampera likums vektora formā

Nosaka, ka strāvu nesošo vadītāju, kas atrodas vienmērīgā indukcijas B magnētiskajā laukā, iedarbojas spēku, proporcionāls spēks strāvas un magnētiskā lauka indukcija

Virzits perpendikulāri plaknei, kurā atrodas vektori dl un B. Lai noteiktu virzienu spēks, iedarbojoties uz magnētiskajā laukā novietotu strāvu nesošo vadītāju, tiek piemērots kreisās puses noteikums.

Lai atrastu ampēra spēku diviem bezgalīgiem paralēliem vadītājiem, kuru strāvas plūst vienā virzienā un šie vadītāji atrodas attālumā r, nepieciešams:

Bezgalīgs vadītājs ar strāvu I1 punktā attālumā r rada magnētisko lauku ar indukciju:

Saskaņā ar Biota-Savarta-Laplasa likumu par līdzstrāvu:

Tagad, izmantojot Ampera likumu, mēs atrodam spēku, ar kādu pirmais vadītājs iedarbojas uz otro:

Saskaņā ar karkasa likumu, tas ir vērsts uz pirmo vadītāju (līdzīgi, kas nozīmē, ka vadītāji piesaista viens otru).

Mēs integrējam, ņemot vērā tikai vienības garuma vadītāju (robežas l no 0 līdz 1) un iegūstam ampēra spēku:

Formulā, kuru izmantojām:

Pašreizējā vērtība

Haotiskas nesēja kustības ātrums

Pasūtītas kustības ātrums

Ampēra spēks ir spēks, ar kādu magnētiskais lauks iedarbojas uz vadītāju, kas nes strāvu, kas atrodas šajā laukā. Šī spēka lielumu var noteikt, izmantojot Ampera likumu. Šis likums nosaka bezgalīgi mazu spēku bezgalīgi mazam vadītāja posmam. Tas dod iespēju piemērot šo likumu dažādu formu vadītājiem.

Formula 1 – Ampera likums

B magnētiskā lauka indukcija, kurā atrodas strāvu nesošais vadītājs

es strāvas stiprums vadītājā

dl bezgalīgi mazs strāvu nesošā vadītāja garuma elements

alfa leņķis starp ārējā magnētiskā lauka indukciju un strāvas virzienu vadītājā

Ampera spēka virzienu nosaka pēc kreisās rokas likuma. Šī noteikuma formulējums ir šāds. Kad kreisā roka ir novietota tā, lai ārējā lauka magnētiskās indukcijas līnijas nonāktu plaukstā, un četri izstieptie pirksti norāda strāvas kustības virzienu vadītājā, bet taisnā leņķī saliektais īkšķis norāda virzienu. no spēka, kas iedarbojas uz vadītāja elementu.

1. attēls - kreisās rokas likums

Dažas problēmas rodas, izmantojot kreisās puses noteikumu, ja leņķis starp lauka indukciju un strāvu ir mazs. Ir grūti noteikt, kur jāatrodas atvērtai plaukstai. Tāpēc, lai vienkāršotu šī noteikuma piemērošanu, varat novietot plaukstu tā, lai tajā būtu nevis pats magnētiskās indukcijas vektors, bet gan tā modulis.

No Ampera likuma izriet, ka Ampera spēks būs vienāds ar nulli, ja leņķis starp lauka magnētiskās indukcijas līniju un strāvu ir vienāds ar nulli. Tas ir, vadītājs atradīsies pa šādu līniju. Un ampēra spēkam šai sistēmai būs maksimālā iespējamā vērtība, ja leņķis ir 90 grādi. Tas ir, strāva būs perpendikulāra magnētiskās indukcijas līnijai.

Izmantojot Ampera likumu, jūs varat atrast spēku, kas darbojas divu vadītāju sistēmā. Iedomāsimies divus bezgala garus vadītājus, kas atrodas attālumā viens no otra. Caur šiem vadītājiem plūst strāvas. Spēku, kas iedarbojas no lauka, ko rada diriģents ar strāvas numuru 1 uz diriģentu numur divi, var attēlot kā:

Formula 2 - ampērspēks diviem paralēliem vadītājiem.

Spēkam, ko vadītājs numur viens iedarbojas uz otro vadītāju, būs tāda pati forma. Turklāt, ja strāvas vadītājos plūst vienā virzienā, vadītājs tiks piesaistīts. Ja pretējos virzienos, tad tie viens otru atbaidīs. Ir zināms apjukums, jo straumes plūst vienā virzienā, kā tad tās var piesaistīt viena otru? Galu galā, tāpat kā stabi un lādiņi vienmēr ir atvairījuši. Vai arī Amper nolēma, ka nav vērts atdarināt pārējos un izdomāja ko jaunu.

Faktiski Ampere neko neizgudroja, jo, ja tā padomā, paralēlo vadītāju radītie lauki ir vērsti pretēji viens otram. Un kāpēc viņi tiek piesaistīti, jautājums vairs nerodas. Lai noteiktu, kurā virzienā tiek virzīts vadītāja radītais lauks, varat izmantot labās puses skrūvju likumu.

2. attēls - paralēli vadītāji ar strāvu

Izmantojot paralēlos vadītājus un tiem ampēra spēka izteiksmi, var noteikt viena ampēra vienību. Ja identiskas viena ampēra strāvas plūst caur bezgalīgi gariem paralēliem vadītājiem, kas atrodas viena metra attālumā, tad mijiedarbības spēks starp tiem būs 2 * 10-7 ņūtoni uz katru garuma metru. Izmantojot šīs attiecības, mēs varam izteikt, ar ko būs vienāds viens ampērs.

Šajā video ir parādīts, kā pastāvīgs magnētiskais lauks, ko rada pakava magnēts, ietekmē strāvu nesošo vadītāju. Strāvu nesošā vadītāja lomu šajā gadījumā veic alumīnija cilindrs. Šis cilindrs balstās uz vara stieņiem, caur kuriem tam tiek piegādāta elektriskā strāva. Spēku, kas iedarbojas uz strāvu nesošo vadītāju magnētiskajā laukā, sauc par ampēra spēku. Ampēra spēka darbības virzienu nosaka, izmantojot kreisās puses likumu.

Ampera likums parāda spēku, ar kādu magnētiskais lauks iedarbojas uz tajā ievietotu vadītāju. Šo spēku sauc arī Ampēra spēks.

Likuma paziņojums: spēks, kas iedarbojas uz strāvu nesošu vadītāju, kas novietots vienmērīgā magnētiskajā laukā, ir proporcionāls vadītāja garumam, magnētiskās indukcijas vektoram, strāvas stiprumam un leņķa sinusam starp magnētiskās indukcijas vektoru un vadītāju.

Ja vadītāja izmērs ir patvaļīgs un lauks ir nevienmērīgs, tad formula ir šāda:

Ampera spēka virzienu nosaka kreisās rokas likums.

Kreisās rokas noteikums: ja novietojat kreiso roku tā, lai magnētiskās indukcijas vektora perpendikulārais komponents nonāk plaukstā un četri pirksti tiek izstiepti vadītāja strāvas virzienā, tad pagrieziet atpakaļ par 90° īkšķis norādīs ampēra spēka virzienu.

MP no braukšanas maksas. MF ietekme uz kustīgu lādiņu. Ampera un Lorenca spēki.

Jebkurš vadītājs, kas nes strāvu, rada magnētisko lauku apkārtējā telpā. Šajā gadījumā elektriskā strāva ir sakārtota elektrisko lādiņu kustība. Tas nozīmē, ka mēs varam pieņemt, ka jebkurš lādiņš, kas pārvietojas vakuumā vai vidē, rada ap sevi magnētisko lauku. Daudzu eksperimentālo datu vispārināšanas rezultātā tika izveidots likums, kas nosaka punktveida lādiņa Q lauku B, kas pārvietojas ar nemainīgu nerelativistisku ātrumu v. Šo likumu nosaka formula

(1)

kur r ir rādiusa vektors, kas novilkts no lādiņa Q uz novērošanas punktu M (1. att.). Saskaņā ar (1) vektors B ir vērsts perpendikulāri plaknei, kurā atrodas vektori v un r: tā virziens sakrīt ar labās skrūves translācijas kustības virzienu, kad tā griežas no v uz r.

1. att

Magnētiskās indukcijas vektora (1) lielumu nosaka pēc formulas

(2)

kur α ir leņķis starp vektoriem v un r. Salīdzinot Biota-Savarta-Laplasa likumu un (1), mēs redzam, ka kustīgs lādiņš pēc savām magnētiskajām īpašībām ir līdzvērtīgs strāvas elementam: Idl = Qv

MF ietekme uz kustīgu lādiņu.

No pieredzes zināms, ka magnētiskais lauks ietekmē ne tikai strāvu nesošos vadītājus, bet arī atsevišķus lādiņus, kas pārvietojas magnētiskajā laukā. Spēku, kas iedarbojas uz elektrisko lādiņu Q, kas pārvietojas magnētiskajā laukā ar ātrumu v, sauc par Lorenca spēku, un to nosaka pēc izteiksmes: F = Q kur B ir tā magnētiskā lauka indukcija, kurā lādiņš pārvietojas.

Lai noteiktu Lorenca spēka virzienu, mēs izmantojam kreisās rokas likumu: ja kreisās rokas plauksta ir novietota tā, lai tajā ieietu vektors B, un četri izstieptie pirksti ir vērsti pa vektoru v (Q>0 virzieni I un v sakrīt, Q 1. att. parāda vektoru v, B (lauks ir vērsts pret mums, attēlā ar punktiem) un F vektoru savstarpējo orientāciju pozitīvam lādiņam. Ja lādiņš ir negatīvs, tad spēks darbojas pretējā virzienā.

Lorenca spēka modulis, kā jau zināms, ir vienāds ar F = QvB sin a; kur α ir leņķis starp v un B.

MF neietekmē stacionāru elektrisko lādiņu. Tādējādi magnētiskais lauks ievērojami atšķiras no elektriskā. Magnētiskais lauks iedarbojas tikai uz lādiņiem, kas tajā pārvietojas.

Zinot Lorenca spēka ietekmi uz lādiņu, var atrast vektora B lielumu un virzienu, un Lorenca spēka formulu var izmantot, lai atrastu magnētiskās indukcijas vektoru B.

Tā kā Lorenca spēks vienmēr ir perpendikulārs lādētas daļiņas kustības ātrumam, šis spēks var mainīt tikai šī ātruma virzienu, nemainot tā moduli. Tas nozīmē, ka Lorenca spēks nedarbojas.

Ja uz kustīgu elektrisko lādiņu kopā ar magnētisko lauku ar indukciju B iedarbojas arī elektriskais lauks ar intensitāti E, tad kopējais iegūtais spēks F, kas tiek pielikts lādiņam, ir vienāds ar vektora spēku summu - spēks, kas iedarbojas no elektriskā lauka, un Lorenca spēki: F = QE + Q

Ampera un Lorenca spēki.

Spēku, kas iedarbojas uz strāvu nesošo vadītāju magnētiskajā laukā, sauc par ampēra spēku.

Vienmērīga magnētiskā lauka spēks uz strāvu nesošo vadītāju ir tieši proporcionāls strāvas stiprumam, vadītāja garumam, magnētiskā lauka indukcijas vektora lielumam un leņķa sinusam starp magnētiskā lauka indukcijas vektoru un diriģents:

F = B.I.l. sin α - Ampera likums.

Spēku, kas iedarbojas uz uzlādētu kustīgu daļiņu magnētiskajā laukā, sauc par Lorenca spēku:

Elektromagnētiskās indukcijas fenomens. Faradeja likums. Indukcijas emf kustīgos vadītājos. Pašindukcija.

Faradejs ierosināja, ja ap strāvu nesošo vadītāju ir magnētiskais lauks, tad ir dabiski sagaidīt, ka jānotiek arī pretējai parādībai - elektriskās strāvas rašanās magnētiskā lauka ietekmē. Un tā 1831. gadā Faradejs publicēja rakstu, kurā viņš ziņoja par jaunas parādības atklāšanu – elektromagnētiskās indukcijas fenomenu.

Faradeja eksperimenti bija ārkārtīgi vienkārši. Viņš pieslēdza galvanometru G pie spoles L galiem un pietuvināja tai magnētu. Galvanometra adata novirzījās, reģistrējot strāvas parādīšanos ķēdē. Kamēr magnēts kustējās, plūda strāva. Kad magnēts attālinājās no spoles, galvanometrs atzīmēja strāvas parādīšanos pretējā virzienā. Līdzīgs rezultāts tika novērots, ja magnēts tika aizstāts ar strāvu nesošu spoli vai slēgtu strāvas cilpu.

Kustīgs magnēts vai strāvu nesošais vadītājs caur spoli L rada mainīgu magnētisko lauku. Ja tie ir nekustīgi, to radītais lauks ir nemainīgs. Ja maiņstrāvas vadītājs ir novietots tuvu slēgtai cilpai, tad strāva radīsies arī slēgtajā kontūrā. Pamatojoties uz eksperimentālo datu analīzi, Faradejs konstatēja, ka strāva vadošajās ķēdēs parādās, kad magnētiskā plūsma mainās caur šīs ķēdes ierobežoto laukumu.

Šo strāvu sauca par indukciju. Faradeja atklājums tika saukts par elektromagnētiskās indukcijas fenomenu un vēlāk veidoja pamatu elektromotoru, ģeneratoru, transformatoru un līdzīgu ierīču darbībai.

Tātad, ja mainās magnētiskā plūsma caur virsmu, ko ierobežo noteikta ķēde, tad ķēdē rodas elektriskā strāva. Ir zināms, ka elektriskā strāva vadītājā var rasties tikai ārējo spēku ietekmē, t.i. emf klātbūtnē Inducētās strāvas gadījumā ārējiem spēkiem atbilstošo emf sauc par elektromagnētiskās indukcijas elektromotora spēku εi.

E.m.f. elektromagnētiskā indukcija ķēdē ir proporcionāla magnētiskās plūsmas Фm izmaiņu ātrumam caur virsmu, ko ierobežo šī ķēde:

kur k ir proporcionalitātes koeficients. Šī e.m.f. nav atkarīgs no tā, kas izraisīja magnētiskās plūsmas izmaiņas - vai nu pārvietojot ķēdi pastāvīgā magnētiskajā laukā, vai mainot pašu lauku.

Tātad indukcijas strāvas virzienu nosaka Lenca noteikums: jebkurām izmaiņām magnētiskajā plūsmā caur virsmu, ko ierobežo slēgta vadoša ķēde, tajā rodas indukcijas strāva tādā virzienā, ka tās magnētiskais lauks neitralizē magnētiskā plūsma.

Faradeja likuma un Lenca noteikuma vispārinājums ir Faradeja-Lenca likums: elektromagnētiskās indukcijas elektromotora spēks slēgtā vadošā ķēdē ir skaitliski vienāds un pēc zīmes ir pretējs magnētiskās plūsmas izmaiņu ātrumam caur virsmu, ko ierobežo ķēde:

Šī izteiksme atspoguļo elektromagnētiskās indukcijas pamatlikumu.

Ar magnētiskās plūsmas izmaiņu ātrumu 1 Wb/s ķēdē tiek inducēts emf. pie 1 V.

Ļaujiet ķēdei, kurā tiek inducēts emf, sastāvēt nevis no viena, bet no N pagriezieniem, piemēram, tas ir solenoīds. Solenoīds ir cilindriska strāvu nesoša spole, kas sastāv no liela skaita apgriezienu. Tā kā solenoīda pagriezieni ir savienoti virknē, εi šajā gadījumā būs vienāds ar emf summu, kas inducēta katrā no pagriezieniem atsevišķi:

Vācu fiziķis G. Helmholcs pierādīja, ka Faradeja-Lenca likums ir enerģijas nezūdamības likuma sekas. Ļaujiet slēgtai vadošai ķēdei atrasties nevienmērīgā magnētiskajā laukā. Ja ķēdē plūst strāva I, tad Ampera spēku ietekmē vaļīgā ķēde sāks kustēties. Elementārais darbs dA, kas veikts, pārvietojot kontūru laikā dt, būs

dA = IdФm,

kur dФm ir magnētiskās plūsmas izmaiņas caur ķēdes laukumu laika gaitā dt. Darbs, ko strāva veic laikā dt, lai pārvarētu ķēdes elektrisko pretestību R, ir vienāds ar I2Rdt. Kopējais pašreizējā avota darbs šajā laikā ir vienāds ar εIdt. Saskaņā ar enerģijas nezūdamības likumu strāvas avota darbs tiek tērēts diviem nosauktajiem darbiem, t.i.

εIdt = IdФm + I2Rdt.

Dalot abas vienlīdzības puses ar Idt, mēs iegūstam

Līdz ar to, mainoties magnētiskajai plūsmai, kas saistīta ar ķēdi, tajā rodas indukcijas elektromotora spēks.

Elektromagnētiskās vibrācijas. Svārstību ķēde.

Elektromagnētiskās svārstības ir tādu lielumu svārstības kā induktivitāte, pretestība, emf, lādiņš, strāva.

Svārstību ķēde ir elektriskā ķēde, kas sastāv no kondensatora, spoles un rezistora, kas savienoti virknē. Elektriskā lādiņa izmaiņas uz kondensatora plāksnes laika gaitā apraksta ar diferenciālvienādojumu:

Elektromagnētiskie viļņi un to īpašības.

Svārstību ķēdē notiek kondensatora elektriskās enerģijas pārvēršana spoles magnētiskā lauka enerģijā un otrādi. Ja noteiktos laika momentos kompensēsim ārēja avota radītās pretestības radītos enerģijas zudumus ķēdē, iegūsim neslāpētas elektriskās svārstības, kuras caur antenu var izstarot apkārtējā telpā.

Elektromagnētisko svārstību, periodisku elektrisko un magnētisko lauku stipruma izmaiņu izplatīšanās procesu apkārtējā telpā sauc par elektromagnētisko vilni.

Elektromagnētiskie viļņi aptver plašu viļņu garumu diapazonu no 105 līdz 10 m un frekvencēm no 104 līdz 1024 Hz. Pēc nosaukuma elektromagnētiskos viļņus iedala radioviļņos, infrasarkanajā, redzamajā un ultravioletajā starojumā, rentgena staros un -starojumā. Atkarībā no viļņa garuma vai frekvences mainās elektromagnētisko viļņu īpašības, kas ir pārliecinošs pierādījums dialektiski materiālistiskajam likumam par kvantitātes pāreju jaunā kvalitātē.

Elektromagnētiskais lauks ir materiāls un tam ir enerģija, impulss, masa, kustas telpā: vakuumā ar ātrumu C, un vidē ar ātrumu: V=, kur = 8,85;

Elektromagnētiskā lauka tilpuma enerģijas blīvums. Elektromagnētisko parādību praktiskā izmantošana ir ļoti plaša. Tās ir sakaru sistēmas un līdzekļi, radio apraide, televīzija, elektroniskā datortehnika, vadības sistēmas dažādiem mērķiem, mērīšanas un medicīnas instrumenti, sadzīves elektriskās un radioiekārtas un citas, t.i. kaut kas bez kā nav iespējams iedomāties mūsdienu sabiedrību.

Precīzu zinātnisku datu par to, kā spēcīgs elektromagnētiskais starojums ietekmē cilvēku veselību, gandrīz nav, ir tikai neapstiprinātas hipotēzes un vispār nav nepamatotas bažas, ka visam nedabiskajam ir postoša ietekme. Ir pierādīts, ka ultravioletais, rentgena un augstas intensitātes starojums daudzos gadījumos nodara reālu kaitējumu visam dzīvajam.

Ģeometriskā optika. Civiltiesību likumi.

Ģeometriskajā (staru) optikā tiek izmantota idealizēta gaismas stara ideja - bezgala plāns gaismas stars, kas izplatās taisni viendabīgā izotropā vidē, kā arī ideja par punktveida starojuma avotu, kas vienmērīgi spīd visos virzienos. λ – gaismas viļņa garums, – raksturīgais izmērs

objekts viļņa ceļā. Ģeometriskā optika ir viļņu optikas ierobežojošs gadījums, un tās principi tiek izpildīti, ievērojot šādus nosacījumus:

Arī ģeometriskā optika balstās uz gaismas staru neatkarības principu: kustoties stari netraucē viens otru. Tāpēc staru kustības netraucē katram no tiem izplatīties neatkarīgi vienam no otra.

Daudzām praktiskām optikas problēmām var ignorēt gaismas viļņu īpašības un uzskatīt, ka gaismas izplatīšanās ir taisna. Šajā gadījumā attēls ir atkarīgs no gaismas staru ceļa ģeometrijas.

Ģeometriskās optikas pamatlikumi.

Uzskaitīsim optikas pamatlikumus, kas izriet no eksperimentālajiem datiem:

1) Taisnas līnijas izplatīšanās.

2) Gaismas staru neatkarības likums, tas ir, divi stari, kas krustojas, viens otram netraucē. Šis likums labāk saskan ar viļņu teoriju, jo daļiņas principā var sadurties viena ar otru.

3) Atstarošanas likums. krītošais stars, atstarotais stars un perpendikulārs saskarnei, kas rekonstruēts stara krišanas punktā, atrodas vienā plaknē, ko sauc par krišanas plakni; krišanas leņķis ir vienāds ar leņķi

Pārdomas.

4) Gaismas laušanas likums.

Refrakcijas likums: krītošais stars, lauztais stars un perpendikulārs saskarnei, kas rekonstruēts no staru kūļa krišanas punkta, atrodas vienā plaknē - krišanas plaknē. Krituma leņķa sinusa attiecība pret atstarošanas leņķa sinusu ir vienāda ar gaismas ātrumu attiecību abos medijos.

Sin i1/ sin i2 = n2/n1 = n21

kur ir otrās vides relatīvais refrakcijas indekss attiecībā pret pirmo vidi. n21

Ja 1. viela ir tukšums, vakuums, tad n12 → n2 ir 2. vielas absolūtais laušanas koeficients. Var viegli parādīt, ka n12 = n2 /n1, šajā vienādībā pa kreisi ir divu vielu relatīvais laušanas koeficients (piemēram, , 1 ir gaiss, 2 ir stikls) , un labajā pusē ir to absolūto refrakcijas koeficientu attiecība.

5) Gaismas atgriezeniskuma likums (to var atvasināt no 4. likuma). Ja jūs sūtīsit gaismu pretējā virzienā, tā ies pa to pašu ceļu.

No 4. likuma izriet, ka, ja n2 > n1, tad Sin i1 > Sin i2. Tagad mums ir n2< n1 , то есть свет из стекла, например, выходит в воздух, и мы постепенно увеличиваем угол i1.

Tad varam saprast, ka, sasniedzot noteiktu šī leņķa (i1)pr vērtību, izrādās, ka leņķis i2 būs vienāds ar π /2 (5. stars). Tad Sin i2 = 1 un n1 Sin (i1)pr = n2 . Tātad grēks

Kas ir ampēru jauda

1820. gadā izcilais franču fiziķis Andrē Marī Ampers (viņa vārdā nosaukts elektriskās strāvas mērvienība) formulēja vienu no visas elektrotehnikas pamatlikumiem. Pēc tam šim likumam tika piešķirts nosaukums ampēru jauda.

Kā zināms, kad elektriskā strāva iet caur vadītāju, ap to rodas savs (sekundārais) magnētiskais lauks, kura spriegojuma līnijas veido tādu kā rotējošu apvalku. Šo magnētiskās indukcijas līniju virzienu nosaka, izmantojot labās rokas likumu (otrais nosaukums ir “siksnas noteikums”): mēs garīgi satveram vadītāju ar labo roku tā, lai lādēto daļiņu plūsma sakristu ar virzienu, ko norāda saliekts īkšķis. Rezultātā pārējie četri pirksti, kas satver vadu, norādīs uz lauka rotāciju.

Ja divus šādus vadītājus (plānus vadus) novieto paralēli, tad to magnētisko lauku mijiedarbību ietekmēs ampērspēks. Atkarībā no strāvas virziena katrā vadītājā tie var atgrūst vai piesaistīt. Kad strāvas plūst vienā virzienā, ampērspēkam ir pievilcīga ietekme uz tām. Attiecīgi pretējais strāvu virziens izraisa atgrūšanos. Tas nav pārsteidzoši: lai gan līdzīgi lādiņi atgrūž, šajā piemērā mijiedarbojas nevis paši lādiņi, bet gan magnētiskie lauki. Tā kā to rotācijas virziens ir vienāds, iegūtais lauks ir vektora summa, nevis atšķirība.

Citiem vārdiem sakot, magnētiskais lauks noteiktā veidā iedarbojas uz vadītāju, kas šķērso spriegojuma līnijas. Ampera stiprumu (patvaļīgu vadītāja formu) nosaka pēc likuma formulas:

kur - I ir strāvas vērtība vadītājā; B - magnētiskā lauka indukcija, kurā ievietots strāvu vadošais materiāls; L - ņemts, lai aprēķinātu vadītāja garumu ar strāvu (turklāt šajā gadījumā tiek pieņemts, ka vadītāja garums un spēks ir tendence uz nulli); alfa (a) - vektora leņķis starp lādētu elementārdaļiņu kustības virzienu un ārējā lauka intensitātes līnijām. Sekas ir šādas: kad leņķis starp vektoriem ir 90 grādi, tā sin = 1, un spēka vērtība ir maksimālā.

Ampēra spēka vektora darbības virzienu nosaka, izmantojot kreisās rokas likumu: mēs garīgi novietojam kreisās rokas plaukstu tā, lai ārējā lauka magnētiskās indukcijas līnijas (vektori) nonāktu atvērtajā plaukstā. , un pārējie četri iztaisnotie pirksti norāda virzienu, kādā strāva virzās vadītājā. Tad īkšķis, kas saliekts 90 grādu leņķī, parādīs spēka virzienu, kas iedarbojas uz vadītāju. Ja leņķis starp elektriskās strāvas vektoru un patvaļīgu indukcijas līniju ir pārāk mazs, tad, lai vienkāršotu noteikuma piemērošanu, plaukstā jāievada nevis pašam indukcijas vektoram, bet gan modulim.

Amperu jaudas izmantošana ļāva izveidot elektromotorus. Mēs visi esam pieraduši, ka ar motoru aprīkotai sadzīves elektroierīcei pietiek pagriezt slēdzi, lai tās pievads iedarbotos. Un neviens īsti nedomā par procesiem, kas notiek šī procesa laikā. Ampēra spēka virziens ne tikai izskaidro motoru darbību, bet arī ļauj precīzi noteikt, kur tiks virzīts griezes moments.

Piemēram, iedomāsimies līdzstrāvas motoru: tā armatūra ir bāzes rāmis ar tinumu. Ārējo magnētisko lauku rada īpaši stabi. Tā kā tinums ap armatūru ir apļveida, pretējās pusēs strāvas virziens vadītāja sekcijās ir pretstrāva. Līdz ar to arī ampērspēka darbības vektori ir pretstrāva. Tā kā armatūra ir uzstādīta uz gultņiem, ampērspēka vektoru savstarpējā darbība rada griezes momentu. Palielinoties strāvas efektīvajai vērtībai, palielinās arī stiprums. Tāpēc nominālā elektriskā strāva (norādīta elektroiekārtu pasē) un griezes moments ir tieši saistīti. Strāvas pieaugumu ierobežo konstrukcijas iezīmes: tinumam izmantotā stieples šķērsgriezums, apgriezienu skaits utt.

Amperu jauda

- Ampera spēks (vai Ampera likums)

Ampēra spēka virzienu atrod pēc vektora reizinājuma likuma - pēc kreisās rokas likuma: novietojiet četrus izstieptus kreisās rokas pirkstus strāvas virzienā, vektors ieiet plaukstā, īkšķis saliekts plkst. taisnā leņķī tiks parādīts spēka virziens, kas iedarbojas uz vadītāju ar strāvu. (Varat arī noteikt virzienu, izmantojot labo roku: pagrieziet labās rokas četrus pirkstus no pirmā faktora uz otro, īkšķis norādīs virzienu.)

Amperu barošanas modulis

,

kur α ir leņķis starp vektoriem un .

Ja lauks ir vienmērīgs un strāvu nesošajam vadītājam ir noteikti izmēri, tad

Perpendikulāri

1. Strāvas mērvienības definīcija.

Jebkurš vadītājs, kas nes strāvu, rada ap sevi magnētisko lauku. Ja šajā laukā ievietojat citu vadītāju ar strāvu, tad starp šiem vadītājiem rodas mijiedarbības spēki. Šajā gadījumā paralēlas līdzvirzītas strāvas piesaista, un pretēji virzītas strāvas atgrūž.

Apsveriet divus bezgalīgi garus paralēlus vadītājus, kas nes strāvu Es 1 Un es 2, atrodas vakuumā attālumā d(vakuumam µ = 1). Saskaņā ar Ampera likumu

Tiešās strāvas magnētiskais lauks ir vienāds ar

,

spēks, kas iedarbojas uz vadītāja garuma vienību

Spēks, kas iedarbojas uz vadītāja garuma vienību starp diviem bezgala gariem strāvu nesošiem vadītājiem, ir tieši proporcionāls strāvai katrā no vadītājiem un apgriezti proporcionāls attālumam starp tiem.

Strāvas mērvienības definīcija - Ampere:

Strāvas mērvienība SI sistēmā ir tāda līdzstrāva, kas, plūstot caur diviem bezgala gariem paralēliem bezgala maza šķērsgriezuma vadītājiem, kas atrodas vakuumā 1 m attālumā viens no otra, rada spēku, kas iedarbojas uz garuma vienību. vadītāja vienāds ar 2 10–7 N.

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

/ fizika / Amperes likums. Paralēlo strāvu mijiedarbība

Ampera likums. Paralēlo strāvu mijiedarbība.

Ampera likums ir tiešo strāvu mijiedarbības likums. Dibināja Andre Marie Ampere 1820. gadā. No Ampera likuma izriet, ka paralēli vadītāji ar līdzstrāvu, kas plūst vienā virzienā, piesaista, bet pretējā virzienā tie atgrūž. Ampera likums ir arī likums, kas nosaka spēku, ar kādu magnētiskais lauks iedarbojas uz nelielu vadītāja segmentu, kas nes strāvu. Spēks, ar kādu magnētiskais lauks iedarbojas uz vadītāja tilpuma elementu dV ar strāvas blīvumu, kas atrodas magnētiskajā laukā ar indukciju.

10. tēma. SPĒKI, KAS IETEKMES UZ KUSTĪGO LĀDINĀJUMU MAGNĒTISKĀ LAUKĀ.

10.1. Ampera likums.

10.3. Magnētiskā lauka ietekme uz strāvu nesošo rāmi. 10.4. Magnētisko lielumu mērvienības. 10.5. Lorenca spēks.

10.6. Zāles efekts.

10.7. Magnētiskās indukcijas vektora cirkulācija.

10.8. Solenoīda magnētiskais lauks.

10.9. Tooīda magnētiskais lauks.

10.10. Darbs, pārvietojot strāvu nesošo vadītāju magnētiskajā laukā.

10.1. Ampera likums.

1820. gadā A. M. Ampers eksperimentāli konstatēja, ka divi strāvu nesošie vadītāji mijiedarbojas viens ar otru ar spēku:

	F = k	es 1 es 2

kur b ir attālums starp vadītājiem un k ir proporcionalitātes koeficients atkarībā no mērvienību sistēmas.

Sākotnējā Ampera likuma izteiksme neietvēra nekādus lielumus, kas raksturo magnētisko lauku. Tad mēs sapratām, ka strāvu mijiedarbība notiek caur magnētisko lauku, un tāpēc likumā jāiekļauj magnētiskā lauka raksturlielums.

Mūsdienu SI apzīmējumā Ampera likumu izsaka ar formulu:

Ja magnētiskais lauks ir vienmērīgs un vadītājs ir perpendikulārs magnētiskā lauka līnijām, tad

kur I = qnυ dr S – strāva caur vadītāju ar šķērsgriezumu S.

Spēka F virzienu nosaka vektora reizinājuma virziens vai kreisās puses likums (kas ir tas pats). Mēs orientējam pirkstus pirmā vektora virzienā, otrajam vektoram jāieiet plaukstā, un īkšķis parāda vektora produkta virzienu.

Ampera likums ir pirmais fundamentālo spēku atklājums, kas ir atkarīgi no ātruma. Jauda ir atkarīga no kustības! Tas agrāk nav noticis.

10.2. Divu paralēlu bezgalīgu vadītāju mijiedarbība ar strāvu.

Ļaut b ir attālums starp vadītājiem. Problēma jāatrisina šādi: viens no vadītājiem I 2 rada magnētisko lauku, otrs I 1 atrodas šajā laukā.

Magnētiskā indukcija, ko rada strāva I 2 attālumā b no tās:

B 2 = µ 2 0 π I b 2 (10.2.1.)

Ja I 1 un I 2 atrodas vienā plaknē, tad leņķis starp B 2 un I 1 ir taisns, tāpēc

sin (l , B ) = 1 tad spēks, kas iedarbojas uz strāvas elementu I 1 dl
F21 = B2 I1 dl =				µ0 I1 I2 dl
				2 πb
Katrai vadītāja garuma vienībai ir spēks
F 21 vienība =						I1 I2

(protams, no pirmā vadītāja puses tieši tāds pats spēks iedarbojas uz otro). Iegūtais spēks ir vienāds ar vienu no šiem spēkiem! Ja šie divi vadītāji ir

ietekmēt trešo, tad to magnētiskie lauki B 1 un B 2 ir jāpievieno vektoriski.

10.3. Magnētiskā lauka ietekme uz strāvu nesošo rāmi.

Rāmis ar strāvu I atrodas vienmērīgā magnētiskajā laukā B, α ir leņķis starp n un B (normālvirziena virziens ir saistīts ar strāvas virzienu ar karkasa likumu).

Ampēra spēks, kas iedarbojas uz rāmja malu, kura garums ir l, ir vienāds ar:

F1 = IlB (B l ).

Tāds pats spēks iedarbojas uz otru garuma l pusi. Rezultāts ir “spēku pāris” vai “griezes moments”.

M = F1 h = IlB bsinα,

kur roka h = bsinα. Tā kā lb = S ir kadra laukums, mēs varam rakstīt

M = IBS sinα = Pm sinα.

Šeit mēs uzrakstījām magnētiskās indukcijas izteiksmi:

kur M ir spēka griezes moments, P ir magnētiskais moments.

Magnētiskās indukcijas B fiziskā nozīme ir lielums, kas skaitliski vienāds ar spēku, ar kādu magnētiskais lauks iedarbojas uz vienības garuma vadītāju, pa kuru tas plūst.

vienības strāva. B = I F l ; Indukcijas izmērs [B] = A N m. .

Tātad šī griezes momenta ietekmē rāmis griezīsies tā, ka n r || B. Garuma b malas ietekmē arī ampērspēks F 2 - tas izstiepj rāmi un tā tālāk

tā kā spēki ir vienādi pēc lieluma un pretēji virzienam, rāmis nekustas, šajā gadījumā M = 0, stabila līdzsvara stāvoklis

Ja n un B ir pretparalēli, M = 0 (jo plecs ir nulle), tas ir nestabila līdzsvara stāvoklis. Rāmis saraujas un, ja tas nedaudz kustas, tas uzreiz parādās

griezes moments tāds, ka tas griezīsies tā, ka n r || B (10.4. att.).

Neviendabīgā laukā rāmis griezīsies un iestiepsies spēcīgāka lauka zonā.

10.4. Magnētisko lielumu mērvienības.

Kā jūs varētu nojaust, tas ir Ampere likums, ko izmanto, lai noteiktu strāvas mērvienību - Ampere.

Tātad ampērs ir nemainīga lieluma strāva, kas vakuumā iet caur diviem paralēliem taisniem bezgala garuma un nenozīmīgi maza šķērsgriezuma vadītājiem, kas atrodas viena metra attālumā viens no otra.

starp šiem vadītājiem rada 2 10 − 7 N m lielu spēku.

I1 I2

kur dl = 1 m; b = 1 m; I1

I2 = 1 A;

2 10− 7

No šejienes noteiksim µ 0 izmēru un vērtību:

SI: 2·10

µ0 = 4π·10

vai µ0 = 4π·10

-7 Gn

GHS: µ 0 = 1

Bio-Savara-Laplace,

taisnstūrveida

strāvu nesošais vadītājs

µ0 I

Magnētiskā lauka indukcijas izmēru var atrast:

4 πb

1 T

Viena Tesla 1 T = 104 Gauss.

Gauss ir mērvienība Gausa vienību sistēmā (GUS).

1 T (viena tesla ir vienāda ar vienmērīga magnētiskā lauka magnētisko indukciju, kurā) griezes moments 1 Nm iedarbojas uz plakanu ķēdi ar strāvu, kuras magnētiskais moments ir 1 A m2.

Mērvienība B ir nosaukta serbu zinātnieka Nikola Teslas (1856 - 1943) vārdā, kuram bija milzīgs skaits izgudrojumu.

Vēl viena definīcija: 1 T ir vienāds ar magnētisko indukciju, pie kuras magnētiskā plūsma 1 m2 platībā, kas ir perpendikulāra lauka virzienam, ir 1 Wb.

Magnētiskās plūsmas mērvienība Wb savu nosaukumu ieguvusi par godu vācu fiziķim Vilhelmam Vēberam (1804-1891), profesoram Halles, Getingemas un Leipcigas universitātēs.

Kā jau teicām, magnētiskā plūsma Ф, caur virsmu S - viens no magnētiskā lauka raksturlielumiem (10.5. att.)