от чего зависит, формула вычисления, между какими телами действуют

Содержание:

• Понятие
• Определение направления
• Виды и применение
• Электромагнитные силы в природе

Содержание

• Понятие
• Определение направления
• Виды и применение
• Электромагнитные силы в природе

Понятие

Электрический ток образует вокруг себя магнитное поле. Сила, с которой оно действует на провод, называется электромагнитной. Наибольшее значение величина электромагнитной силы приобретает, когда действует прямо перпендикулярно на движение заряженных частиц. Особенность электромагнитного поля в том, что оно стремится вытолкнуть проводник за свои границы.

Определение направления

Чтобы найти направление силы магнитного излучения, нужно воспользоваться правилом левой руки.

 

На изображении видно, что через ладонь проходит вектор — это направление тока. Вектор, который входит в ладонь — магнитная индукция. Отогнутый большой палец показывает, как движется электромагнитная сила. Её величину можно рассчитать с помощью закона Ампера по формуле:

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

F = ВIl

Зная величину угла между проводом и вектором индукции, величину электромагнитной силы можно вычислить по формуле:

F = ВIl sin α

Примечание

B — магнитная индукция;

I — сила тока;

l — длина провода, расположенного в магнитном поле;

α — угол между вектором индукции и направлением тока.

Единицей измерения электромагнитной силы является ньютон.

Виды и применение

Действие электромагнитных сил можно наблюдать не только в искусственных условиях, но и в естественной среде, где происходит взаимодействие магнитного поля с заряженными частицами. Например, явление света и видимости существует благодаря возникновению и перемещению электромагнитных волн. 

К электромагнитным силам можно также отнести:

1. Силу трения, возникающую из-за неровных поверхностей соприкасающихся тел. Эта сила всегда направлена противоположно движению.
2. Силу упругости, возникающую при упругой деформации в теле. Направлена против деформации.
3. Вес тела — электромагнитная сила, направленная на другие тела благодаря притяжению Земли.

Действие электромагнитной силы находит применение в различных устройствах: от бытовых электроприборов до двигателей ракетных установок. Обычно эти механизмы работают на основе электромагнитов, которые представляют собой катушку с ферромагнитным сердечником.

По обмотке электромагнита протекает ток, создающий магнитное поле. В результате магнитные поля частиц сердечника образуют единое сильное поле.

В зависимости от того, какой ток проходит через катушку, различают электромагниты переменного тока, нейтральные и поляризованные магниты постоянного тока.

Электромагнитные силы в природе

Электромагнитные силы по частоте проявления в природе занимают первое место среди других явлений. На микроскопическом уровне они действуют в атомах, позволяя им объединяться в молекулы веществ в различных агрегатных состояниях. При расщеплении ядер атомов электромагнитные силы разгоняют осколки, что сопровождается высвобождением колоссальной энергии.

Широкое распространение электромагнитных сил обусловлено тем, что все вещества состоят из заряженных частиц, которые постоянно взаимодействуют друг с другом.

Примеры проявлений силы упругости, трения, натяжения, а так же притяжения мы постоянно наблюдаем в природе и используем в повседневном быту, производстве, научных экспериментах.

Насколько полезной была для вас статья?

Рейтинг: 4.00 (Голосов: 3)

Выделите текст и нажмите одновременно клавиши «Ctrl» и «Enter»

Поиск по содержимому

Общая электротехника с основами электроники

Общая электротехника с основами электроники

Попов В. С., Николаев С. А. Общая электротехника с основами электроники, М., «Энергия», 1972, — 504 c. В книге рассмотрены электрические цепи, электрические машины и трансформаторы, электротехнические намерения и приборы, электропривод и аппаратура управления, передача и распределение электрической энергии, электронные лампы, газоразрядные приборы, полупроводниковые приборы, фотоэлектрические приборы, усилители и генераторы, Книга предназначена для учащихся техникумов неэлектротехнических специальностей. Оглавление Предисловие Введение Часть первая. Общая электротехника 1-1. Основные понятия 1-2. Электрическое напряжение. Потенциал 1-3. Электропроводность 1-4. Электрическая емкость. Конденсаторы 1-5. Соединение конденсаторов 1-6. Энергия электрического поля 1-8. Электроизоляционные материалы Глава вторая. Электрические цепи постоянного тока 2-1. Электрический ток 2-2. Электрическая цепь и ее элементы 2-3. Закон Ома 2-4. Электрические сопротивление и проводимость 2-5. Зависимость сопротивления от температуры 2-6. Проводниковые материалы 2-7. Работа и мощность 2-8. Преобразование электрической энергии в тепловую 2-9. Электрическая нагрузка проводов и защита их от перегрузки 2-10. Потеря напряжения в проводах 2-11. Первый закон Кирхгофа 2-12. Последовательное соединение сопротивлений — приемников энергии 2-13. Параллельное соединение сопротивлений — приемников энергии 2-14. Смешенное соединение сопротивлений 2-15. Два режима работы источника питания 2-16. Второй закон Кирхгофа 2-17. Расчет сложных цепей 2-18. Химические источники питания 2-19. Соединение химических источников питания 2-20. Нелинейные электрические цепи 2-21. Лабораторная работа. Потеря напряжения в линии Глава третья. Электромагнетизм 3-1. Магнитное поле тока. Магнитная индукция. Магнитный поток 3-2. Электромагнитная сила 3-3. Взаимодействие параллельных проводов с токами 3-4. Магнитная проницаемость 3-5. Напряженность магнитного поля. Магнитное напряжение 3-6. Закон полного тока 3-7. Магнитное поле катушки с током 3-8. Ферромагнетики, их намагничивание и перемагничивание 3-9. Ферромагнитные материалы 3-10. Магнитная цепь и ее расчет 3-11. Электромагниты 3-12. Электромагнитная индукция 3-13. Принцип работы электрического генератора 3-14. Принцип работы электродвигателя 3-15. Вихревые токи 3-16. Индуктивность. Электродвижущая сила самоиндукции 3-17. Энергия магнитного поля 3-18. Взаимная индуктивность Глава четвертая. Электрические машины постоянного тока 4-1. Назначение машин постоянного тока 4-2. Устройство машины постоянного тока 4-3. Принцип работы машины постоянного тока 4-4. Устройство обмотки якоря 4-5. Электродвижущая сила обмотки якоря 4-6. Электромагнитный момент на валу машины 4-7. Механическая мощность машины постоянного тока 4-8. Реакция якоря машины постоянного тока 4-9. Коммутация тока 4-10. Понятие о номинальных данных и характеристиках электрических машин 4-11. Генератор с независимым возбуждением 4-12. Генератор с параллельным возбуждением 4-13. Генератор со смешанным возбуждением 4-14. Электродвигатели постоянного тока 4-15. Электродвигатель с параллельным возбуждением 4-16. Электродвигатель с независимым возбуждением 4-17. Электродвигатели с. последовательным и со смешанным возбуждением 4-18. Потери и коэффициент полезного действия 4-19. Лабораторная работа. Электродвигатель с параллельным возбуждением 4-20. Лабораторная работа. Генератор с параллельным возбуждением Главе пятая. Основные понятия, относящиеся к переменным токам 5-1. Переменный ток 5-2. Получение синусоидальной э. д. с. 5-3. Сдвиг фаз 5-4. Действующие значения тока и напряжения 5-5. Векторная диаграмма Глава шестая. Цепи переменного тока 6-1. Особенности цепей переменного тока 6-2. Цепь с сопротивлением 6-3. Цепь с индуктивностью 6-4. Цепь с активным сопротивлением и индуктивностью 6-5. Неразветвленная цепь с активными сопротивлениями и индуктивностями 6-6. Разветвленная цепь с активными сопротивлениями и индуктивностями 6-7. Цепь с емкостью 6-8. Колебательный контур 6-9. Резонанс напряжений 6-10. Резонанс токов 6-11. Коэффициент мощности 6-12. Активная и реактивная энергия 6-13. Лабораторная работа. Цепь переменного тока с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью 6-14. Лабораторная работа. Параллельное соединение катушки и конденсатора Глава седьмая. Трехфазные цепи 7-1. Трехфазные системы 7-2. Соединение обмоток генератора звездой 7-3. Соединение обмоток генератора треугольником 7-4. Соединение приемников энергии звездой 7-5. Соединение приемников энергии треугольником 7-6. Лабораторная работа. Трехфазные цепи Глава восьмая. Электротехнические измерения и приборы 8-1. Основные понятия 8-2. Классификация электроизмерительных приборов 8-3. Измерительные механизмы приборов 8-4. Измерение тока и напряжения 8-5. Измерение мощности 8-6. Измерение электрической энергии 8-7. Измерение сопротивлений 8-8. Измерение неэлектрических величин электрическими методами 8-9. Лабораторная работа. Измерение сопротивлений 8-10. Лабораторная работа. Поверка индукционного счетчика 8-11. Лабораторная работа. Измерение мощности в трехфазной цепи Глава девятая. Трансформаторы 9-1. Назначение трансформаторов 9-2. Принцип действия и устройство однофазного трансформатора 9-3. Холостой ход однофазного трансформатора 9-4. Работа нагруженного трансформатора и диаграмма магнитодвижущих сил (м. д. с.) 9-5. Изменение напряжения трансформатора при нагрузке 9-6. Мощность потерь в обмотках нагруженного трансформатора 9-7. Трехфазный трансформатор 9-8. Регулирование напряжения трансформаторов 9-9. Автотрансформаторы 9-10. Трансформаторы для дуговой электросварки 9-11. Измерительные трансформаторы 9-12. Коэффициент полезного действия трансформатора 9-13. Нагрев и охлаждение трансформаторов 9-14. Лабораторная работа. Однофазный трансформатор Глава десятая. Электрические машины переменного тока 10-1. Назначение машин переменного тока. Асинхронные электродвигатели 10-2. Получение вращающегося магнитного поля 10-3. Обмотка статора асинхронного электродвигателя 10-4. Обмотка ротора асинхронного двигателя 10-5. Принцип действия асинхронного двигателя 10-6. Электродвижущие силы в обмотках статора и ротора 10-7. Сопротивления обмотки ротора 10-8. Токи в обмотке ротора 10-9. Вращающий момент двигателя 10-10. Пуск в ход асинхронных двигателей 10-11. Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя 10-12. Однофазный асинхронный двигатель 10-13. Потери и к. п. д. асинхронного двигателя 10-14. Синхронные машины 10-15. Универсальный коллекторный двигатель 10-16. Лабораторная работа. Трехфазный асинхронный электродвигатель Глава одиннадцатая. Электропривод и аппаратура управления 11-1. Система электропривода 11-2. Нагрев и охлаждение электрических машин 11-3. Выбор мощности двигателя при продолжительном режиме 11-4. Выбор мощности двигателя при кратковременном режиме 11-5. Выбор мощности двигателя при повторно-кратковременном режиме 11-6. Рубильники 11-7. Пакетные выключатели 11-8. Реостаты для пуска и регулирования электродвигателей 11-9. Контроллеры 11-10. Плавкие предохранители 11-11. Автоматические воздушные выключатели 11-12. Контакторы 11-13. Реле 11-14. Схема управления асинхронным двигателем с помощью реверсивного магнитного пускателя 11-15. Схема включения двухскоростного асинхронного двигателя 11-16. Автоматический пуск асинхронного двигателя с кольцами 11-17. Автоматический пуск двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением 11-18. Лабораторная работа. Сборка и проверка работы схемы релейноконтакторного управления трехфазным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором Глава двенадцатая. Передача и распределение электрической энергии 12-1. Схемы электроснабжения промышленных предприятий. 12-2. Трансформаторные подстанции и распределительные устройства промышленных предприятий 12-3. Электрические сети промышленных предприятий 12-4. Защитное заземление Часть вторая. Основы промышленной электроники 13-1. Классификация и применение электронных приборов 13-2. Движение электронов в электрическом поле 13-3. Движение электронов в магнитном поле 13-4. Электронная эмиссия 13-5. Катоды электровакуумных приборов 13-6. Двухэлектродные электронные лампы — диоды 13-7. Применение двухэлектродных ламп Глава четырнадцатая. Трехэлектродные лампы. Четырех- и пятиэлектродные лампы. Усилители 14-1. Устройство и принцип работы триода 14-2. Статические характеристики триода 14-3. Параметры триода 14-4. Простейший каскад усиления 14-5. Характеристики и параметры простейшего каскада усиления 14-6. Типы триодов 14-7. Четырехэлектродные лампы — тетроды 14-8. Пятиэлектродные лампы — пентоды 14-9. Комбинированные и многосеточные лампы. Типы ламп 14-10. Общие понятия, относящиеся к усилителям 14-11. Режимы работы усилителей 14-12. Многокаскадные ламповые усилители 14-13. Обратная связь в усилителях 14-14. Лабораторная работа. Снятие анодных и анодно-сеточных характеристик триода и определение по ним статических параметров 14-15. Лабораторная работа. Снятие частотных характеристик усилителя напряжения низкой частоты Глава пятнадцатая. Газоразрядные приборы и их применение 15-1. Виды газового разряда и его вольт-амперная характеристика 15-2. Ионные приборы с несамостоятельным дуговым разрядом 15-3. Приборы с тлеющим разрядом 15-4. Ионные приборы с самостоятельным дуговым разрядом 15-5. Обозначения газоразрядных приборов 15-6. Лабораторная работа. Снятие анодносеточных и пусковых характеристик тиратрона Глава шестнадцатая. Электронные генераторы. Осциллографы 16-1. Генераторы синусоидальных напряжений 16-2. Зарядка и разряд конденсатора 16-3. Релаксационные генераторы (генераторы пилообразного напряжения) 16-4. Мультивибраторы 16-5. Электроннолучевые трубки 16-6. Электроннолучевой осциллограф 16-7. Обозначения электроннолучевых трубок 16-8. Лабораторная работа. Экспериментальное, определение кривых напряжений в схемах выпрямителей Глава семнадцатая. Полупроводниковые приборы и их применение 17-1. Собственная электропроводность полупроводников 17-2. Примесная электропроводность полупроводников 17-3. Полупроводниковый вентиль 17-4. Германиевые и кремниевые диоды 17-5. Меднозакисные и селеновые диоды 17-6. Применение полупроводниковых вентилей и схемы выпрямителей 17-7. Обозначения полупроводниковых диодов 17-8. Кремниевые стабилитроны (опорные диоды) 17-9. Транзисторы 17-10. Применение транзисторов для усиления колебаний 17-11. Схемы включения и характеристики транзисторов 17-12. Обозначения полупроводниковых триодов 17-13. Лабораторная работа. Снятие характеристик транзистора Глава восемнадцатая. Фотоэлектронные приборы и электронные реле 18-1. Фотоэлементы с внешним фотоэффектом 18-2. Фоторезисторы 18-3. Полупроводниковые фотоэлементы 18-4. Электронные и ионные реле 18-5. Лабораторная работа. Электронное реле — триггер

домашнее задание и упражнения — Как рассчитать полную электромагнитную силу, действующую при движении одного электрона на другой

Рассмотрим два электрона $e_1$, $e_2$, расположенных в точках $P_{xyz}$ и $Q_{xyz}$, со скоростями $u_{xyz}$ и $v_{xyz}$ соответственно в инерциальной системе отсчета наблюдателя, обе с зарядом $e$.

Я хочу определить мгновенные электромагнитные силы, действующие со стороны $e_1$ на $e_2$. Я понимаю, что сначала мне нужно рассчитать вектор электрического поля $\bf{E_{1Q}}$ и вектор магнитного поля $\bf{B_{1Q}}$, которые оба возникают в положении Q из-за влияния электрона $ е_1$. 92} $$

(где $\times$ — оператор векторного произведения).

Затем я могу найти силу $\mathbf{F_m}$, действующую со стороны магнитного поля на электрон $e_2$, из уравнения:-

$$\mathbf{F_m} = e \left( \bf{v } \times \bf{B_{1Q}} \right)$$

где направление $\mathbf{F_m}$ получается из правила левой руки Флеминга.

Однако мне непонятно, как рассчитать силу $\mathbf{F_E}$, действующую со стороны электрического поля на электрон-мишень $e_2$. В моем учебнике приводится только уравнение для силы Кулона ($\mathbf{F_c}=e.\mathbf{E}$), действующей под действием электрического поля на статический электрон. Я предполагаю, что нужно как-то учитывать скорость электрона мишени $\mathbf{v_{xyz}}$. 2}) \end{уравнение} 92} \right).$$

Согласно комментариям Яна Лалинского, я начинаю понимать, как даже в теории относительности Галилея временные соображения усложняют ситуацию, которую я описываю в терминах изменяющихся во времени полей E и B в точке Q чем они были бы, например, в случае элемента постоянного тока Био-Савара в точке P.

Электромагнетизм и электромагнитная сила: определение и уравнение.

Электромагнетизм — раздел физики, устанавливающий взаимосвязь между электричеством и магнетизмом. Магнитное поле воздействует на движущиеся заряды, что приводит к индуцированному току. Движущиеся заряды создают магнитные поля. Поэтому представление о том, что магнетизм и электричество тесно переплетены, верно.

Что такое электромагнитная сила

Электромагнитная сила — это сила взаимодействия между электрически заряженными частицами, такими как электроны и протоны, неподвижными или движущимися. Он состоит из двух различных сил – электрической силы и магнитной силы. Это одна из четырех фундаментальных сил природы, включая гравитационную силу, сильную ядерную силу и слабую ядерную силу. Как и другие фундаментальные силы, она имеет бесконечный диапазон. Электромагнитная сила имеет силу 1/137 по отношению к сильному ядерному взаимодействию. Однако это 10 ³⁶ раза сильнее силы гравитации.

Электромагнитная сила

Как действует электромагнитная сила?

Электрическая сила возникает в результате взаимодействия между заряженными частицами, независимо от того, неподвижны они или движутся. Разноименные заряды притягиваются друг к другу, а разноименные отталкиваются. Заряженные частицы создают электрическое поле. Однако когда частицы начинают двигаться, они генерируют магнитное поле, которое порождает магнитную силу. Электромагнитная сила проявляется при взаимодействии электрического и магнитного полей с заряженными частицами. Это обменная сила, и частицы, переносящие эту силу, известны как фотоны.

Кто открыл электромагнитную силу?

В 1820 году датский физик Ганс Христиан Эрстед первым заметил, что стрелка магнитного компаса отклоняется, если ее поместить рядом с проводом с током. Позже в том же году он опубликовал свои результаты в брошюре.

Примеры электромагнитных сил

Влияние электромагнитных сил заключается в том, что они ответственны за большинство взаимодействий в природе. Вот некоторые из его примеров.

• Электроны, движущиеся вокруг ядра
• Молекулы воды
• Электромагнитные волны (например, свет, радиоволны, рентгеновские и ультрафиолетовые лучи)
• Ток, проходящий через провод

Пример электромагнитной силы

Уравнение электромагнитной силы

Как рассчитать электромагнитную Сила

Электромагнитная сила представляет собой комбинацию электрической и магнитной сил. Следовательно, уравнение задается силой Лоренца, формула которой

\[ \vec{F} = q\vec{E} + q(\vec{v} \times \vec{B}) \]

Где,

\[ q \text{: Заряд частицы}\\ \vec{v} \text{: Скорость частицы}\\ \vec{E} \text{: Электрическое поле}\\ \vec{B} \text{: Магнитное поле} \]

Применение электромагнитной силы

Электромагнитная сила применяется в электромагнитах, которые используются во многих устройствах.

• Дверные звонки
• Жесткие диски
• Динамики
• Микрофоны
• Система домашней безопасности
• Генераторы
• Solenoid and toroid

Difference between Gravitational Force and Electromagnetic Force

	Electromagnetic Force	Gravitational Force
Primary cause	Charge	Mass
Из-за	Малые движения заряженных частиц	Объемное движение больших масс
Strength	Stronger than the gravitational force	Weaker than the electromagnetic force
Nature	Attractive or repulsive	Attractive
Force carrier	Photon	Graviton
Добавка	Нет	Да

Часто задаваемые вопросы

Q. 1. В чем разница между электромагнитом и постоянным магнитом?

Ответ. Электромагнит — это временный магнит, который может намагничиваться при пропускании электрического тока. Постоянный магнит – это тот, чей магнетизм является постоянным.

Q.2. В чем разница между электростатической и электромагнитной силой?

Ответ. Разница между электростатическими и электромагнитными силами заключается в том, что первая относится к силе между зарядами, которые не движутся друг относительно друга. С другой стороны, электромагнитная сила относится к электростатическим силам и другим силам между движущимися зарядами и магнитными полями.

Q.3. Как электромагнитные силы используются для получения электроэнергии?

Ответ. Электрический генератор используется для преобразования кинетической энергии в электрическую посредством электромагнитной индукции.