Ang magnetic field ay kumikilos sa mga alon na nagpapalipat-lipat sa magnetic needle. Ang mga impluwensyang ito ay nagdaragdag sa epekto ng magnetic field sa karayom ​​sa kabuuan.

2. Bumuo ng batas ni Ampere. Isulat ang mathematical expression nito.

Batas ng Ampere: ang puwersa kung saan kumikilos ang magnetic field sa isang segment ng isang conductor sa kasalukuyang (nakalagay sa field na ito) ay numerong katumbas ng produkto ng kasalukuyang lakas, ang magnitude ng magnetic induction vector, ang haba ng segment ng conductor at ang sine ng anggulo sa pagitan ng direksyon ng puwersa

kasalukuyang at magnetic induction vector.

3. Paano naka-orient ang puwersa ng Ampere sa direksyon ng kasalukuyang at ng magnetic induction vector?

Ang mga dami ng vector na ito ay bumubuo sa kanang-kamay na triplet ng mga vector.

4. Paano tinutukoy ang direksyon ng puwersa ng Ampere? Bumuo ng panuntunan sa kaliwang kamay.

Ang direksyon ng puwersa ng Ampere ay tinutukoy ng panuntunan sa kaliwang kamay: kung ilalagay mo ang iyong kaliwang palad upang ang mga nakabuka na daliri ay nagpapahiwatig ng direksyon ng kasalukuyang, at ang mga linya ng magnetic field ay humukay sa palad, kung gayon ang pinalawak na hinlalaki ay magsasaad ng direksyon. ng puwersa ng Ampere na kumikilos sa konduktor.

5. Ano ang magnitude ng magnetic induction vector? Sa anong mga yunit sinusukat ang magnetic induction?

Ang magnitude ng magnetic induction vector ay isang dami ayon sa numero na katumbas ng ratio ng maximum Ampere force na kumikilos sa conductor sa produkto ng kasalukuyang lakas at haba ng conductor.

Kung ang kawad kung saan dumadaloy ang kasalukuyang ay nasa isang magnetic field, kung gayon ang bawat isa sa mga kasalukuyang carrier ay inaaksyunan ng isang puwersa ng Ampere.

Ang batas ng Ampere sa anyong vector

Itinatag na ang isang kasalukuyang nagdadala ng conductor na inilagay sa isang pare-parehong magnetic field ng induction B ay ginagampanan ng puwersa, proporsyonal lakas kasalukuyang at magnetic field induction

Nakadirekta patayo sa eroplano kung saan nakahiga ang mga vectors dl at B lakas, na kumikilos sa isang kasalukuyang nagdadala ng conductor na inilagay sa isang magnetic field, ang kaliwang tuntunin ay nalalapat.

Upang mahanap ang puwersa ng Ampere para sa dalawang walang katapusang parallel na konduktor, ang mga alon na dumadaloy sa parehong direksyon at ang mga konduktor na ito ay matatagpuan sa layong r, kinakailangan:

Ang isang walang katapusang konduktor na may kasalukuyang I1 sa isang punto sa layo na r ay lumilikha ng magnetic field na may induction:

Ayon sa batas ng Biot-Savart-Laplace para sa direktang kasalukuyang:

Ngayon, gamit ang batas ng Ampere, nakita natin ang puwersa kung saan kumikilos ang unang konduktor sa pangalawa:

Ayon sa panuntunan ng gimlet, ito ay nakadirekta sa unang konduktor (katulad din para sa, na nangangahulugan na ang mga konduktor ay umaakit sa isa't isa).

Nagsasama kami, na isinasaalang-alang lamang ang isang konduktor ng haba ng yunit (mga limitasyon l mula 0 hanggang 1) at ang puwersa ng Ampere ay nakuha:

Sa formula na ginamit namin:

Kasalukuyang halaga

Bilis ng magulong paggalaw ng carrier

Bilis ng iniutos na paggalaw

Ang puwersa ng Ampere ay ang puwersa kung saan kumikilos ang isang magnetic field sa isang conductor na nagdadala ng kasalukuyang inilagay sa field na ito. Ang magnitude ng puwersang ito ay maaaring matukoy gamit ang batas ng Ampere. Tinutukoy ng batas na ito ang isang infinitesimal na puwersa para sa isang walang katapusang maliit na seksyon ng isang conductor. Ginagawa nitong posible na ilapat ang batas na ito sa mga konduktor na may iba't ibang hugis.

Formula 1 - Batas ng Ampere

B induction ng isang magnetic field kung saan matatagpuan ang isang kasalukuyang nagdadala ng conductor

ako kasalukuyang lakas sa konduktor

dl infinitesimal na elemento ng haba ng isang conductor na nagdadala ng kasalukuyang

alpha ang anggulo sa pagitan ng induction ng panlabas na magnetic field at ang direksyon ng kasalukuyang sa konduktor

Ang direksyon ng puwersa ng Ampere ay matatagpuan ayon sa kaliwang tuntunin. Ang mga salita ng panuntunang ito ay ang mga sumusunod. Kapag ang kaliwang kamay ay nakaposisyon sa paraang ang mga linya ng magnetic induction ng panlabas na patlang ay pumasok sa palad, at ang apat na pinalawak na mga daliri ay nagpapahiwatig ng direksyon ng kasalukuyang paggalaw sa konduktor, habang ang hinlalaki na nakayuko sa tamang anggulo ay magsasaad ng direksyon. ng puwersa na kumikilos sa elemento ng konduktor.

Figure 1 - panuntunan sa kaliwang kamay

Ang ilang mga problema ay lumitaw kapag ginagamit ang kaliwang panuntunan kung ang anggulo sa pagitan ng field induction at ang kasalukuyang ay maliit. Mahirap matukoy kung saan dapat ang bukas na palad. Samakatuwid, upang gawing simple ang aplikasyon ng panuntunang ito, maaari mong iposisyon ang iyong palad upang hindi kasama ang magnetic induction vector mismo, ngunit ang module nito.

Mula sa batas ng Ampere ay sumusunod na ang puwersa ng Ampere ay magiging katumbas ng zero kung ang anggulo sa pagitan ng linya ng magnetic induction ng patlang at ang kasalukuyang ay katumbas ng zero. Iyon ay, ang konduktor ay matatagpuan sa naturang linya. At ang puwersa ng Ampere ay magkakaroon ng pinakamataas na posibleng halaga para sa sistemang ito kung ang anggulo ay 90 degrees. Iyon ay, ang kasalukuyang ay patayo sa magnetic induction line.

Gamit ang batas ng Ampere, mahahanap mo ang puwersang kumikilos sa isang sistema ng dalawang konduktor. Isipin natin ang dalawang walang katapusan na mahabang konduktor na matatagpuan sa layo mula sa isa't isa. Ang mga agos ay dumadaloy sa mga konduktor na ito. Ang puwersang kumikilos mula sa patlang na nilikha ng konduktor na may kasalukuyang numero uno sa konduktor numero dalawa ay maaaring katawanin bilang:

Formula 2 - Ampere force para sa dalawang parallel conductor.

Ang puwersa na ginawa ng konduktor numero uno sa pangalawang konduktor ay magkakaroon ng parehong anyo. Bukod dito, kung ang mga alon sa mga konduktor ay dumadaloy sa isang direksyon, kung gayon ang konduktor ay maaakit. Kung sa magkasalungat na direksyon, sila ay pagtataboy sa isa't isa. Mayroong ilang pagkalito, dahil ang mga agos ay dumadaloy sa isang direksyon, kaya paano sila maaakit sa isa't isa? Pagkatapos ng lahat, tulad ng mga poste at mga singil ay palaging tinataboy. O nagpasya si Amper na hindi nararapat na gayahin ang iba at gumawa ng bago.

Sa katunayan, ang Ampere ay hindi nag-imbento ng anuman, dahil kung iisipin mo, ang mga patlang na nilikha ng mga parallel conductor ay nakadirekta sa isa't isa. At kung bakit sila naaakit, ang tanong ay hindi na lumitaw. Upang matukoy kung saang direksyon nakadirekta ang field na nilikha ng conductor, maaari mong gamitin ang right-hand screw rule.

Figure 2 - Parallel conductors na may kasalukuyang

Gamit ang parallel conductors at ang Ampere force expression para sa kanila, ang unit ng isang Ampere ay maaaring matukoy. Kung ang magkaparehong mga alon ng isang ampere ay dumadaloy sa pamamagitan ng walang katapusang mahabang parallel conductor na matatagpuan sa layo na isang metro, kung gayon ang puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga ito ay magiging 2 * 10-7 Newton para sa bawat metro ng haba. Gamit ang relasyong ito, maipapahayag natin kung ano ang magiging katumbas ng isang Ampere.

Ipinapakita ng video na ito kung paano nakakaapekto ang isang patuloy na magnetic field na nilikha ng isang horseshoe magnet sa isang kasalukuyang nagdadala ng conductor. Ang papel ng isang kasalukuyang nagdadala ng konduktor sa kasong ito ay ginagampanan ng isang silindro ng aluminyo. Ang silindro na ito ay nakasalalay sa mga tansong bar kung saan ang electric current ay ibinibigay dito. Ang puwersa na kumikilos sa isang kasalukuyang nagdadala ng conductor sa isang magnetic field ay tinatawag na Ampere force. Ang direksyon ng pagkilos ng puwersa ng Ampere ay tinutukoy gamit ang kaliwang tuntunin.

Batas ng Ampere nagpapakita ng puwersa kung saan kumikilos ang isang magnetic field sa isang konduktor na inilagay dito. Ang puwersang ito ay tinatawag din Lakas ng ampere.

Pahayag ng batas: ang puwersa na kumikilos sa isang kasalukuyang nagdadala ng conductor na inilagay sa isang pare-parehong magnetic field ay proporsyonal sa haba ng konduktor, ang magnetic induction vector, ang kasalukuyang lakas at ang sine ng anggulo sa pagitan ng magnetic induction vector at ng conductor.

Kung ang laki ng konduktor ay arbitrary at ang field ay hindi pare-pareho, kung gayon ang formula ay ang mga sumusunod:

Ang direksyon ng puwersa ng Ampere ay tinutukoy ng kaliwang tuntunin.

Panuntunan sa kaliwang kamay: kung iposisyon mo ang iyong kaliwang kamay upang ang perpendikular na bahagi ng magnetic induction vector ay pumasok sa palad, at apat na daliri ay pinalawak sa direksyon ng kasalukuyang nasa konduktor, pagkatapos ay i-set pabalik 90° ang hinlalaki ay magsasaad ng direksyon ng puwersa ng Ampere.

MP ng singil sa pagmamaneho. Epekto ng MF sa isang gumagalaw na singil. Ampere at Lorentz pwersa.

Ang anumang konduktor na nagdadala ng kasalukuyang lumilikha ng magnetic field sa nakapalibot na espasyo. Sa kasong ito, ang electric current ay ang iniutos na paggalaw ng mga singil sa kuryente. Nangangahulugan ito na maaari nating ipagpalagay na ang anumang singil na gumagalaw sa isang vacuum o medium ay bumubuo ng magnetic field sa paligid nito. Bilang resulta ng pag-generalize ng maraming pang-eksperimentong data, itinatag ang isang batas na tumutukoy sa field B ng isang point charge Q na gumagalaw na may pare-parehong di-relativistic na bilis v. Ang batas na ito ay ibinigay ng pormula

(1)

kung saan ang r ay ang radius vector na iginuhit mula sa charge Q hanggang sa observation point M (Fig. 1). Ayon sa (1), ang vector B ay nakadirekta patayo sa eroplano kung saan matatagpuan ang mga vectors v at r: ang direksyon nito ay tumutugma sa direksyon ng translational motion ng kanang turnilyo habang ito ay umiikot mula v hanggang r.

Fig.1

Ang magnitude ng magnetic induction vector (1) ay matatagpuan sa pamamagitan ng formula

(2)

kung saan ang α ay ang anggulo sa pagitan ng mga vectors v at r. Kung ihahambing ang batas ng Biot-Savart-Laplace at (1), nakikita natin na ang gumagalaw na singil ay katumbas ng magnetic properties nito sa kasalukuyang elemento: Idl = Qv

Epekto ng MF sa isang gumagalaw na singil.

Ito ay kilala mula sa karanasan na ang isang magnetic field ay nakakaapekto hindi lamang sa kasalukuyang nagdadala ng mga conductor, kundi pati na rin ang mga indibidwal na singil na gumagalaw sa isang magnetic field. Ang puwersa na kumikilos sa isang electric charge Q na gumagalaw sa isang magnetic field na may bilis na v ay tinatawag na Lorentz force at binibigyan ng expression na: F = Q kung saan ang B ay ang induction ng magnetic field kung saan ang charge ay gumagalaw.

Upang matukoy ang direksyon ng puwersa ng Lorentz, ginagamit namin ang panuntunan ng kaliwang kamay: kung ang palad ng kaliwang kamay ay nakaposisyon upang ang vector B ay pumasok dito, at ang apat na pinalawak na mga daliri ay nakadirekta sa vector v (para sa Q>0 ang mga direksyon I at v coincide, para sa Q Fig. 1 ay nagpapakita ng mutual na oryentasyon ng mga vectors v, B (ang patlang ay nakadirekta sa amin, ipinapakita sa figure sa pamamagitan ng mga tuldok) at F para sa isang positibong singil Kung ang singil ay negatibo, kung gayon ang puwersa ay kumikilos sa kabilang direksyon.

Ang modulus ng puwersa ng Lorentz, tulad ng alam na, ay katumbas ng F = QvB kasalanan a; kung saan ang α ay ang anggulo sa pagitan ng v at B.

Walang epekto ang MF sa isang nakatigil na singil sa kuryente. Ginagawa nitong makabuluhang naiiba ang magnetic field mula sa electric. Ang isang magnetic field ay kumikilos lamang sa mga singil na gumagalaw dito.

Alam ang epekto ng puwersa ng Lorentz sa singil, mahahanap ng isa ang magnitude at direksyon ng vector B, at ang formula para sa puwersa ng Lorentz ay maaaring ilapat upang mahanap ang magnetic induction vector B.

Dahil ang puwersa ng Lorentz ay palaging patayo sa bilis ng paggalaw ng isang sisingilin na particle, ang puwersang ito ay maaari lamang baguhin ang direksyon ng bilis na ito, nang hindi binabago ang modulus nito. Nangangahulugan ito na ang puwersa ng Lorentz ay hindi gumagana.

Kung ang isang gumagalaw na singil ng kuryente, kasama ang isang magnetic field na may induction B, ay ginagampanan din ng isang electric field na may intensity E, kung gayon ang kabuuang nagresultang puwersa F, na inilapat sa singil, ay katumbas ng vector sum of forces - ang puwersang kumikilos mula sa electric field, at ang pwersa ni Lorentz: F = QE + Q

Ampere at Lorentz pwersa.

Ang puwersa na kumikilos sa isang kasalukuyang nagdadala ng conductor sa isang magnetic field ay tinatawag na Ampere force.

Ang puwersa ng isang pare-parehong magnetic field sa isang kasalukuyang nagdadala ng conductor ay direktang proporsyonal sa kasalukuyang lakas, ang haba ng konduktor, ang magnitude ng magnetic field induction vector, at ang sine ng anggulo sa pagitan ng magnetic field induction vector at ang konduktor:

F = B.I.l. sin α - batas ng Ampere.

Ang puwersa na kumikilos sa isang sisingilin na gumagalaw na particle sa isang magnetic field ay tinatawag na Lorentz force:

Ang kababalaghan ng electromagnetic induction. Batas ni Faraday. Induction emf sa mga gumagalaw na konduktor. Self-induction.

Iminungkahi ni Faraday na kung mayroong isang magnetic field sa paligid ng isang kasalukuyang nagdadala ng conductor, natural na asahan na ang kabaligtaran na kababalaghan ay dapat ding mangyari - ang paglitaw ng isang electric current sa ilalim ng impluwensya ng isang magnetic field. At kaya noong 1831, inilathala ni Faraday ang isang artikulo kung saan iniulat niya ang pagtuklas ng isang bagong kababalaghan - ang kababalaghan ng electromagnetic induction.

Ang mga eksperimento ni Faraday ay napakasimple. Ikinonekta niya ang isang galvanometer G sa mga dulo ng isang coil L at inilapit ang isang magnet dito. Ang galvanometer na karayom ​​ay pinalihis, na nagre-record ng hitsura ng kasalukuyang sa circuit. Dumaloy ang agos habang gumagalaw ang magnet. Kapag ang magnet ay lumayo mula sa coil, ang galvanometer ay napansin ang hitsura ng isang kasalukuyang sa kabaligtaran ng direksyon. Ang isang katulad na resulta ay naobserbahan kung ang magnet ay pinalitan ng isang kasalukuyang-dalang likid o isang saradong kasalukuyang-dalang loop.

Ang gumagalaw na magnet o kasalukuyang nagdadala ng conductor ay lumilikha ng isang alternating magnetic field sa pamamagitan ng coil L. Kung sila ay nakatigil, ang field na kanilang nilikha ay pare-pareho. Kung ang isang konduktor na may alternating kasalukuyang ay inilagay malapit sa isang saradong loop, pagkatapos ay isang kasalukuyang lalabas din sa saradong loop. Batay sa pagsusuri ng pang-eksperimentong data, itinatag ni Faraday na ang kasalukuyang sa pagsasagawa ng mga circuit ay lumilitaw kapag ang magnetic flux ay nagbabago sa lugar na limitado ng circuit na ito.

Ang kasalukuyang ito ay tinatawag na induction. Ang pagtuklas ni Faraday ay tinawag na phenomenon ng electromagnetic induction at kalaunan ay naging batayan para sa pagpapatakbo ng mga de-koryenteng motor, generator, mga transformer at mga katulad na aparato.

Kaya, kung ang magnetic flux sa pamamagitan ng isang ibabaw na nakatali sa isang tiyak na circuit ay nagbabago, pagkatapos ay isang electric current arises sa circuit. Ito ay kilala na ang electric current sa isang konduktor ay maaari lamang lumabas sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na pwersa, i.e. sa pagkakaroon ng emf Sa kaso ng sapilitan na kasalukuyang, ang emf na tumutugma sa mga panlabas na puwersa ay tinatawag na electromotive na puwersa ng electromagnetic induction εi.

E.m.f. Ang electromagnetic induction sa isang circuit ay proporsyonal sa rate ng pagbabago ng magnetic flux Фm sa pamamagitan ng ibabaw na limitado ng circuit na ito:

kung saan ang k ay ang proportionality coefficient. Itong e.m.f. ay hindi nakasalalay sa kung ano ang sanhi ng pagbabago sa magnetic flux - alinman sa pamamagitan ng paglipat ng circuit sa isang pare-pareho ang magnetic field, o sa pamamagitan ng pagbabago ng field mismo.

Kaya, ang direksyon ng kasalukuyang induction ay tinutukoy ng panuntunan ni Lenz: Para sa anumang pagbabago sa magnetic flux sa pamamagitan ng isang ibabaw na nakatali ng isang closed conducting circuit, ang isang induction current ay lumitaw sa huli sa direksyon na ang magnetic field nito ay sumasalungat sa pagbabago sa ang magnetic flux.

Ang paglalahat ng batas ng Faraday at ang panuntunan ni Lenz ay ang batas ng Faraday-Lenz: Ang electromotive force ng electromagnetic induction sa isang closed conducting circuit ay numerically equal at kabaligtaran ng sign sa rate ng pagbabago ng magnetic flux sa pamamagitan ng surface na nakatali ng circuit:

Ang expression na ito ay kumakatawan sa pangunahing batas ng electromagnetic induction.

Sa bilis ng pagbabago ng magnetic flux na 1 Wb/s, ang isang emf ay na-induce sa circuit. sa 1 V.

Hayaang ang circuit kung saan ang emf ay sapilitan ay hindi binubuo ng isa, ngunit ng N mga pagliko, halimbawa, ito ay isang solenoid. Ang solenoid ay isang cylindrical current-carrying coil na binubuo ng malaking bilang ng mga liko. Dahil ang mga pagliko sa solenoid ay konektado sa serye, ang εi sa kasong ito ay magiging katumbas ng kabuuan ng emf na sapilitan sa bawat isa sa mga pagliko nang hiwalay.:

Pinatunayan ng German physicist na si G. Helmholtz na ang batas ng Faraday-Lenz ay bunga ng batas ng konserbasyon ng enerhiya. Hayaang ang isang closed conducting circuit ay nasa isang hindi pantay na magnetic field. Kung ang isang kasalukuyang I ay dumadaloy sa circuit, pagkatapos ay sa ilalim ng pagkilos ng mga pwersa ng Ampere ang maluwag na circuit ay magsisimulang lumipat. Ang gawaing elementarya na dA na ginawa kapag inililipat ang tabas sa panahon ng dt ay magiging

dA = IdФm,

kung saan ang dФm ay ang pagbabago sa magnetic flux sa pamamagitan ng circuit area sa paglipas ng panahon dt. Ang gawaing ginawa ng kasalukuyang sa oras dt upang mapagtagumpayan ang electrical resistance R ng circuit ay katumbas ng I2Rdt. Ang kabuuang gawain ng kasalukuyang pinagmulan sa panahong ito ay katumbas ng εIdt. Ayon sa batas ng konserbasyon ng enerhiya, ang gawain ng kasalukuyang pinagmumulan ay ginugol sa dalawang pinangalanang mga gawa, i.e.

εIdt = IdФm + I2Rdt.

Ang paghahati sa magkabilang panig ng pagkakapantay-pantay sa pamamagitan ng Idt, nakukuha natin

Dahil dito, kapag ang magnetic flux na nauugnay sa circuit ay nagbabago, isang electromotive force ng induction ang lumitaw sa huli.

Electromagnetic vibrations. Oscillatory circuit.

Ang mga electromagnetic oscillations ay mga oscillations ng mga dami tulad ng inductance, resistance, emf, charge, current.

Ang isang oscillating circuit ay isang electrical circuit na binubuo ng isang capacitor, isang coil at isang risistor na konektado sa serye. Ang pagbabago sa electric charge sa capacitor plate sa paglipas ng panahon ay inilalarawan ng differential equation:

Mga electromagnetic wave at ang kanilang mga katangian.

Sa oscillatory circuit, ang proseso ng pag-convert ng elektrikal na enerhiya ng capacitor sa enerhiya ng magnetic field ng coil at vice versa ay nangyayari. Kung sa ilang partikular na oras ay binabayaran namin ang mga pagkawala ng enerhiya sa circuit dahil sa paglaban dahil sa isang panlabas na pinagmumulan, makakakuha kami ng mga undamped electrical oscillations, na maaaring i-radiated sa nakapalibot na espasyo sa pamamagitan ng antenna.

Ang proseso ng pagpapalaganap ng electromagnetic oscillations, pana-panahong pagbabago sa lakas ng electric at magnetic field, sa nakapalibot na espasyo ay tinatawag na electromagnetic wave.

Sinasaklaw ng mga electromagnetic wave ang malawak na hanay ng mga wavelength mula 105 hanggang 10 m at mga frequency mula 104 hanggang 1024 Hz. Sa pamamagitan ng pangalan, ang mga electromagnetic wave ay nahahati sa mga radio wave, infrared, visible at ultraviolet radiation, x-ray at -radiation. Depende sa haba ng daluyong o dalas, nagbabago ang mga katangian ng mga electromagnetic wave, na kung saan ay nakakumbinsi na ebidensya ng dialectical-materialistic na batas ng paglipat ng dami sa isang bagong kalidad.

Ang electromagnetic field ay materyal at may enerhiya, momentum, masa, gumagalaw sa espasyo: sa isang vacuum na may bilis C, at sa isang daluyan na may bilis: V=, kung saan = 8.85;

Volumetric energy density ng electromagnetic field. Ang praktikal na paggamit ng mga electromagnetic phenomena ay napakalawak. Ang mga ito ay mga sistema at paraan ng komunikasyon, pagsasahimpapawid sa radyo, telebisyon, elektronikong teknolohiya sa kompyuter, mga sistema ng kontrol para sa iba't ibang layunin, mga instrumento sa pagsukat at medikal, mga kagamitang elektrikal at radyo sa bahay at iba pa, i.e. isang bagay kung wala ito ay imposibleng isipin ang modernong lipunan.

Halos walang eksaktong siyentipikong data sa kung gaano kalakas ang electromagnetic radiation na nakakaapekto sa kalusugan ng mga tao, mayroon lamang hindi nakumpirma na mga hypotheses at, sa pangkalahatan, hindi walang batayan na takot na ang lahat ng hindi natural ay may mapanirang epekto. Napatunayan na ang ultraviolet, x-ray at high-intensity radiation sa maraming kaso ay nagdudulot ng tunay na pinsala sa lahat ng nabubuhay na bagay.

Geometric na optika. Mga batas sibil.

Ang geometric (beam) na optika ay gumagamit ng ideyal na ideya ng isang light ray - isang walang katapusang manipis na sinag ng liwanag na nagpapalaganap nang patuwid sa isang homogenous na isotropic medium, pati na rin ang ideya ng isang puntong pinagmumulan ng radiation na nagniningning nang pantay sa lahat ng direksyon. λ – light wavelength, – laki ng katangian

isang bagay sa landas ng alon. Ang geometric optics ay isang limitadong kaso ng wave optics at ang mga prinsipyo nito ay nasiyahan sa ilalim ng mga sumusunod na kundisyon:

Ang geometric na optika ay batay din sa prinsipyo ng kalayaan ng mga sinag ng liwanag: ang mga sinag ay hindi nakakagambala sa bawat isa kapag gumagalaw. Samakatuwid, ang mga paggalaw ng mga sinag ay hindi pumipigil sa bawat isa sa kanila mula sa pagpapalaganap nang nakapag-iisa sa bawat isa.

Para sa maraming mga praktikal na problema sa optika, maaaring balewalain ng isa ang mga katangian ng alon ng liwanag at isaalang-alang ang pagpapalaganap ng liwanag na rectilinear. Sa kasong ito, bumababa ang larawan sa pagsasaalang-alang sa geometry ng landas ng mga light ray.

Mga pangunahing batas ng geometric na optika.

Ilista natin ang mga pangunahing batas ng optika na sumusunod mula sa pang-eksperimentong data:

1) Straight-line propagation.

2) Ang batas ng pagsasarili ng mga light ray, iyon ay, dalawang ray, intersecting, ay hindi makagambala sa bawat isa. Ang batas na ito ay mas sumasang-ayon sa teorya ng alon, dahil ang mga particle ay maaaring, sa prinsipyo, ay magbanggaan sa isa't isa.

3) Batas ng pagmuni-muni. ang sinag ng insidente, ang sinasalamin na sinag at ang patayo sa interface na muling itinayo sa punto ng saklaw ng sinag ay nasa parehong eroplano, na tinatawag na eroplano ng saklaw; ang anggulo ng saklaw ay katumbas ng anggulo

Mga pagninilay.

4) Ang batas ng light repraksyon.

Batas ng repraksyon: ang sinag ng insidente, ang refracted ray at ang patayo sa interface, na muling itinayo mula sa punto ng saklaw ng sinag, ay nasa parehong eroplano - ang eroplano ng saklaw. Ang ratio ng sine ng anggulo ng saklaw sa sine ng anggulo ng pagmuni-muni ay katumbas ng ratio ng mga bilis ng liwanag sa parehong media.

Sin i1/ sin i2 = n2/n1 = n21

kung saan ang relative refractive index ng pangalawang medium na may kaugnayan sa unang medium. n21

Kung ang substance 1 ay kawalan ng laman, vacuum, kung gayon ang n12 → n2 ay ang absolute refractive index ng substance 2. Madali itong maipakita na n12 = n2 /n1, sa pagkakapantay-pantay na ito sa kaliwa ay ang relative refractive index ng dalawang substance (halimbawa , 1 ay hangin, 2 ay salamin) , at sa kanan ay ang ratio ng kanilang ganap na mga indeks ng repraktibo.

5) Ang batas ng reversibility ng liwanag (maaari itong hango sa batas 4). Kung magpapadala ka ng ilaw sa kabilang direksyon, susundan nito ang parehong landas.

Mula sa batas 4) sumusunod na kung n2 > n1, kung gayon ang Kasalanan i1 > Kasalanan i2. Hayaan ngayon mayroon kaming n2< n1 , то есть свет из стекла, например, выходит в воздух, и мы постепенно увеличиваем угол i1.

Pagkatapos ay mauunawaan natin na kapag naabot ang isang tiyak na halaga ng anggulong ito (i1)pr, lumalabas na ang anggulo i2 ay magiging katumbas ng π /2 (ray 5). Pagkatapos Sin i2 = 1 at n1 Sin (i1)pr = n2 . Kaya kasalanan

Ano ang kapangyarihan ng ampere

Noong 1820, ang natitirang Pranses na pisiko na si Andre Marie Ampere (ang yunit ng pagsukat ng electric current ay pinangalanan sa kanya) ay bumalangkas ng isa sa mga pangunahing batas ng lahat ng electrical engineering. Kasunod nito, ang batas na ito ay binigyan ng pangalang ampere power.

Tulad ng nalalaman, kapag ang isang electric current ay dumaan sa isang konduktor, ang sarili nitong (pangalawang) magnetic field ay lumitaw sa paligid nito, ang mga linya ng pag-igting na bumubuo ng isang uri ng umiikot na shell. Ang direksyon ng mga linyang ito ng magnetic induction ay tinutukoy gamit ang kanang kamay na panuntunan (ang pangalawang pangalan ay ang "gimlet rule"): isinasaisip namin ang konduktor gamit ang aming kanang kamay upang ang daloy ng mga sisingilin na particle ay tumutugma sa direksyon na ipinahiwatig ng baluktot na hinlalaki. Bilang resulta, ang iba pang apat na daliri na nakakapit sa wire ay ituturo sa pag-ikot ng field.

Kung ang dalawang naturang konduktor (manipis na mga wire) ay inilagay nang magkatulad, kung gayon ang pakikipag-ugnayan ng kanilang mga magnetic field ay maaapektuhan ng puwersa ng ampere. Depende sa direksyon ng kasalukuyang sa bawat konduktor, maaari nilang itaboy o maakit. Kapag ang mga alon ay dumadaloy sa isang direksyon, ang puwersa ng ampere ay may kaakit-akit na epekto sa kanila. Alinsunod dito, ang kabaligtaran ng direksyon ng mga alon ay nagdudulot ng pagtanggi. Ito ay hindi nakakagulat: kahit na tulad ng mga singil ay nagtataboy, sa halimbawang ito ay hindi ang mga singil mismo ang nakikipag-ugnayan, ngunit ang mga magnetic field. Dahil ang direksyon ng kanilang pag-ikot ay pareho, ang resultang field ay isang vector sum, hindi isang pagkakaiba.

Sa madaling salita, ang magnetic field ay kumikilos sa isang tiyak na paraan sa konduktor na tumatawid sa mga linya ng pag-igting. Ang lakas ng ampere (arbitrary na hugis ng conductor) ay tinutukoy mula sa formula ng batas:

kung saan - ako ay ang halaga ng kasalukuyang sa konduktor; B - induction ng magnetic field kung saan inilalagay ang kasalukuyang-conducting material; L - kinuha upang kalkulahin ang haba ng konduktor na may kasalukuyang (bukod dito, sa kasong ito ay ipinapalagay na ang haba ng konduktor at ang puwersa ay may posibilidad na zero); alpha (a) - anggulo ng vector sa pagitan ng direksyon ng paggalaw ng mga sisingilin na elementarya na particle at ang mga linya ng panlabas na lakas ng field. Ang kinahinatnan ay ang mga sumusunod: kapag ang anggulo sa pagitan ng mga vector ay 90 degrees, ang kasalanan nito = 1, at ang halaga ng puwersa ay pinakamataas.

Ang direksyon ng vector ng pagkilos ng puwersa ng ampere ay tinutukoy gamit ang panuntunan ng kaliwang kamay: inilalagay namin sa isip ang palad ng kaliwang kamay sa paraang ang mga linya (vector) ng magnetic induction ng panlabas na field ay pumasok sa bukas na palad , at ang iba pang apat na nakatuwid na mga daliri ay nagpapahiwatig ng direksyon kung saan ang kasalukuyang gumagalaw sa konduktor. Pagkatapos ang hinlalaki, na nakayuko sa isang anggulo ng 90 degrees, ay magpapakita ng direksyon ng puwersa na kumikilos sa konduktor. Kung ang anggulo sa pagitan ng electric current vector at isang arbitrary induction line ay masyadong maliit, kung gayon upang gawing simple ang aplikasyon ng panuntunan, hindi ang induction vector mismo ang dapat pumasok sa palad, ngunit ang module.

Ang paggamit ng kapangyarihan ng ampere ay naging posible upang lumikha ng mga de-koryenteng motor. Nakasanayan na nating lahat na sapat na ang pag-flip ng switch ng electrical appliance sa bahay na nilagyan ng motor para kumilos ang actuator nito. At walang sinuman ang talagang nag-iisip tungkol sa mga prosesong nagaganap sa panahon ng prosesong ito. Ang direksyon ng puwersa ng ampere ay hindi lamang nagpapaliwanag kung paano gumagana ang mga motor, ngunit nagbibigay-daan din sa iyo upang matukoy nang eksakto kung saan ididirekta ang metalikang kuwintas.

Halimbawa, isipin natin ang isang DC motor: ang armature nito ay isang base frame na may paikot-ikot. Ang panlabas na magnetic field ay nilikha ng mga espesyal na pole. Dahil ang paikot-ikot na sugat sa paligid ng armature ay pabilog, sa magkabilang panig ang direksyon ng kasalukuyang sa mga seksyon ng konduktor ay counter-current. Dahil dito, ang mga action vectors ng ampere force ay counter-current din. Dahil ang armature ay naka-mount sa mga bearings, ang magkaparehong aksyon ng mga vector ng puwersa ng ampere ay lumilikha ng isang metalikang kuwintas. Habang tumataas ang epektibong halaga ng kasalukuyang pagtaas, tumataas din ang lakas. Iyon ang dahilan kung bakit ang rated electric current (ipinahiwatig sa pasaporte para sa mga de-koryenteng kagamitan) at metalikang kuwintas ay direktang magkakaugnay. Ang pagtaas sa kasalukuyang ay limitado sa pamamagitan ng mga tampok ng disenyo: ang cross-section ng wire na ginagamit para sa paikot-ikot, ang bilang ng mga pagliko, atbp.

Kapangyarihan ng ampere

– Puwersa ng Ampere (o batas ni Ampere)

Ang direksyon ng puwersa ng Ampere ay matatagpuan ayon sa panuntunan ng produkto ng vector - ayon sa panuntunan ng kaliwang kamay: ilagay ang apat na nakabuka na mga daliri ng kaliwang kamay sa direksyon ng kasalukuyang, ang vector ay pumapasok sa palad, ang hinlalaki ay nakayuko sa ang isang tamang anggulo ay magpapakita ng direksyon ng puwersa na kumikilos sa konduktor na may kasalukuyang. (Maaari mo ring tukuyin ang direksyon gamit ang iyong kanang kamay: paikutin ang apat na daliri ng iyong kanang kamay mula sa unang kadahilanan hanggang sa pangalawa, ang hinlalaki ay magsasaad ng direksyon.)

Ampere power module

,

kung saan ang α ay ang anggulo sa pagitan ng mga vector at .

Kung ang patlang ay pare-pareho at ang kasalukuyang nagdadala ng konduktor ay may hangganan na sukat, kung gayon

Sa patayo

1. Pagpapasiya ng yunit ng kasalukuyang pagsukat.

Ang anumang konduktor na nagdadala ng kasalukuyang lumilikha ng magnetic field sa paligid nito. Kung maglalagay ka ng isa pang konduktor na may kasalukuyang sa larangang ito, ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan ay lumitaw sa pagitan ng mga konduktor na ito. Sa kasong ito, ang mga magkatulad na co-directed na alon ay umaakit, at ang magkasalungat na direksyon ay nagtataboy.

Isaalang-alang ang dalawang walang katapusan na mahabang parallel conductor na nagdadala ng mga alon ako 1 At ako 2, matatagpuan sa isang vacuum sa malayo d(para sa vacuum µ = 1). Ayon sa batas ni Ampere

Ang pasulong na kasalukuyang magnetic field ay katumbas ng

,

puwersang kumikilos sa bawat yunit ng haba ng konduktor

Ang puwersa na kumikilos sa bawat yunit ng haba ng isang konduktor sa pagitan ng dalawang walang katapusan na mahabang konduktor na nagdadala ng kasalukuyang ay direktang proporsyonal sa kasalukuyang sa bawat konduktor at inversely proporsyonal sa distansya sa pagitan ng mga ito.

Kahulugan ng yunit ng kasalukuyang pagsukat - Ampere:

Ang yunit ng kasalukuyang sa sistema ng SI ay tulad ng isang direktang kasalukuyang na, na dumadaloy sa dalawang walang katapusan na mahabang parallel conductor ng walang katapusang maliit na cross-section, na matatagpuan sa isang vacuum sa layo na 1 m mula sa isa't isa, ay nagdudulot ng puwersa na kumikilos sa bawat haba ng yunit. ng konduktor na katumbas ng 2 10- 7 N.

µ = 1; Ako 1 = Ako 2 = 1 A; d=1 m; µ 0 = 4π·10-7 H/m – magnetic constant.

/ fizika / batas ni Ampere. Pakikipag-ugnayan ng mga parallel na alon

Batas ng Ampere. Pakikipag-ugnayan ng mga parallel na alon.

Ang batas ng Ampere ay ang batas ng pakikipag-ugnayan ng mga direktang agos. Itinatag ni Andre Marie Ampere noong 1820. Mula sa batas ng Ampere ay sumusunod na ang mga parallel conductor na may direktang agos na dumadaloy sa isang direksyon ay umaakit, at sa kabilang direksyon ay tinataboy nila. Ang batas ng Ampere ay ang batas din na tumutukoy sa puwersa kung saan kumikilos ang isang magnetic field sa isang maliit na bahagi ng isang konduktor na nagdadala ng kasalukuyang. Ang puwersa kung saan kumikilos ang magnetic field sa volume element dV ng isang conductor na may kasalukuyang density na matatagpuan sa isang magnetic field na may induction.

Paksa 10. PWERSA NA KUMILOS SA PAGLIPAT NG MGA singil SA MAGNETIC FIELD.

10.1. Batas ng Ampere.

10.3. Ang epekto ng isang magnetic field sa isang kasalukuyang-dalang frame. 10.4. Mga yunit ng pagsukat ng mga magnetic na dami. 10.5. Lorentz force.

10.6. Hall effect.

10.7. Sirkulasyon ng magnetic induction vector.

10.8. Magnetic field ng solenoid.

10.9. Magnetic field ng isang toroid.

10.10. Ang gawain ng paglipat ng isang kasalukuyang nagdadala ng conductor sa isang magnetic field.

10.1. Batas ng Ampere.

Noong 1820, eksperimento na itinatag ni A. M. Amper na ang dalawang conductor na nagdadala ng kasalukuyang nakikipag-ugnayan sa isa't isa nang may puwersa:

	F = k	ako 1 ako 2

kung saan ang b ay ang distansya sa pagitan ng mga konduktor, at ang k ay ang koepisyent ng proporsyonalidad depende sa sistema ng mga yunit.

Ang orihinal na pagpapahayag ng batas ng Ampere ay hindi kasama ang anumang dami na nagpapakilala sa magnetic field. Pagkatapos ay nalaman namin na ang pakikipag-ugnayan ng mga alon ay nangyayari sa pamamagitan ng isang magnetic field at samakatuwid ang batas ay dapat isama ang katangian ng magnetic field.

Sa modernong SI notation, ang batas ng Ampere ay ipinahayag ng formula:

Kung ang magnetic field ay pare-pareho at ang konduktor ay patayo sa mga linya ng magnetic field, kung gayon

kung saan I = qnυ dr S – kasalukuyang sa pamamagitan ng isang konduktor na may cross section S.

Ang direksyon ng puwersa F ay tinutukoy ng direksyon ng produkto ng vector o ang panuntunan sa kaliwang kamay (na pareho ang bagay). I-orient namin ang mga daliri sa direksyon ng unang vector, ang pangalawang vector ay dapat pumasok sa palad at ang hinlalaki ay nagpapakita ng direksyon ng produkto ng vector.

Ang batas ng Ampere ay ang unang pagtuklas ng mga pangunahing puwersa na nakadepende sa bilis. Ang kapangyarihan ay nakasalalay sa paggalaw! Hindi ito nangyari dati.

10.2. Pakikipag-ugnayan ng dalawang magkatulad na walang katapusan na konduktor sa kasalukuyang.

Hayaan ang b ang distansya sa pagitan ng mga konduktor. Ang problema ay dapat malutas sa ganitong paraan: ang isa sa mga conductor I 2 ay lumilikha ng magnetic field, ang pangalawang I 1 ay nasa field na ito.

Magnetic induction na nilikha ng kasalukuyang I 2 sa layo b mula dito:

B 2 = µ 2 0 π I b 2 (10.2.1)

Kung ang I 1 at I 2 ay nakahiga sa parehong eroplano, kung gayon ang anggulo sa pagitan ng B 2 at I 1 ay tuwid, samakatuwid

kasalanan (l , B ) = 1 pagkatapos, ang puwersa na kumikilos sa kasalukuyang elemento I 1 dl
F21 = B2 I1 dl =				µ0 I1 I2 dl
				2 πb
Para sa bawat yunit ng haba ng konduktor mayroong isang puwersa
F 21 units =						I1 I2

(siyempre, mula sa gilid ng unang konduktor, eksaktong parehong puwersa ang kumikilos sa pangalawa). Ang nagresultang puwersa ay katumbas ng isa sa mga puwersang ito! Kung ang dalawang konduktor na ito ay

impluwensyahan ang pangatlo, pagkatapos ang kanilang mga magnetic field na B 1 at B 2 ay kailangang idagdag sa vectorially.

10.3. Ang epekto ng isang magnetic field sa isang kasalukuyang-dalang frame.

Ang frame na may kasalukuyang I ay nasa isang pare-parehong magnetic field B, α ay ang anggulo sa pagitan ng n at B (ang direksyon ng normal ay nauugnay sa direksyon ng kasalukuyang sa pamamagitan ng panuntunan ng gimlet).

Ang puwersa ng Ampere na kumikilos sa gilid ng isang frame na may haba l ay katumbas ng:

F1 = IlB (B l ).

Ang parehong puwersa ay kumikilos sa kabilang panig ng haba l. Ang resulta ay isang "mag-asawang pwersa" o "torque."

M = F1 h = IlB bsinα,

kung saan braso h = bsinα. Dahil ang lb = S ay ang lugar ng frame, maaari tayong sumulat

M = IBS sinα = Pm sinα.

Dito namin isinulat ang expression para sa magnetic induction:

kung saan ang M ay ang metalikang kuwintas ng puwersa, ang P ay ang magnetic moment.

Ang pisikal na kahulugan ng magnetic induction B ay isang halaga na katumbas ng bilang ng puwersa kung saan kumikilos ang magnetic field sa isang konduktor ng haba ng yunit kung saan ito dumadaloy.

kasalukuyang yunit. B = I F l ; Dimensyon ng induction [B] = A N m. .

Kaya, sa ilalim ng impluwensya ng metalikang kuwintas na ito ang frame ay iikot upang n r || B. Ang mga gilid ng haba b ay apektado din ng puwersa ng Ampere F 2 - ito ay umaabot sa frame at iba pa

dahil ang mga puwersa ay pantay sa magnitude at kabaligtaran sa direksyon, ang frame ay hindi gumagalaw, sa kasong ito M = 0, isang estado ng matatag na ekwilibriyo

Kapag ang n at B ay antiparallel, M = 0 (dahil ang braso ay zero), ito ay isang estado ng hindi matatag na ekwilibriyo. Ang frame ay lumiliit at, kung ito ay gumagalaw nang kaunti, ito ay agad na lilitaw

metalikang kuwintas tulad na ito ay lumiko upang n r || B (Larawan 10.4).

Sa isang hindi magkakatulad na field, ang frame ay iikot at magpapalawak sa isang lugar na mas malakas na field.

10.4. Mga yunit ng pagsukat ng mga magnetic na dami.

Tulad ng maaari mong hulaan, ito ay ang batas ng Ampere na ginagamit upang itatag ang yunit ng kasalukuyang - ang Ampere.

Kaya, ang Ampere ay isang kasalukuyang ng pare-pareho ang magnitude, na, na dumadaan sa dalawang parallel na tuwid na conductor ng walang katapusang haba at hindi gaanong maliit na cross-section, na matatagpuan sa layo na isang metro, isa mula sa isa sa isang vacuum

nagdudulot ng puwersa na 2 10 − 7 N m sa pagitan ng mga konduktor na ito.

I1 I2

kung saan dl = 1 m; b = 1 m; I1

I2 = 1 A;

2 10− 7

Alamin natin mula rito ang dimensyon at halaga ng µ 0:

Sa SI: 2·10

µ0 = 4π·10

o µ0 = 4π·10

–7 Gn

Sa GHS: µ 0 = 1

Bio-Savara-Laplace,

rectilinear

kasalukuyang nagdadala ng konduktor

µ0 ako

Maaari mong mahanap ang dimensyon ng magnetic field induction:

4 πb

1 T

Isang Tesla 1 T = 104 Gauss.

Ang Gauss ay isang yunit ng pagsukat sa Gaussian system of units (GUS).

1 T (isang tesla ay katumbas ng magnetic induction ng isang pare-parehong magnetic field kung saan) isang metalikang kuwintas na 1 Nm ay kumikilos sa isang flat circuit na may kasalukuyang may magnetic moment na 1 A m2.

Ang yunit ng pagsukat B ay pinangalanan pagkatapos ng Serbian scientist na si Nikola Tesla (1856 - 1943), na nagkaroon ng malaking bilang ng mga imbensyon.

Isa pang kahulugan: Ang 1 T ay katumbas ng magnetic induction kung saan ang magnetic flux sa isang lugar na 1 m2 patayo sa direksyon ng field ay 1 Wb.

Ang yunit ng pagsukat ng magnetic flux Wb, ay nakuha ang pangalan nito bilang parangal sa German physicist na si Wilhelm Weber (1804 - 1891), isang propesor sa mga unibersidad sa Halle, Göttingham, at Leipzig.

Gaya ng sinabi na natin, magnetic flux Ф, sa pamamagitan ng ibabaw S - isa sa mga katangian ng magnetic field (Larawan 10.5)