Электричество и магнетизм

Пусть контур с током помещен в магнитное поле, причем он может вращаться вокруг вертикальной оси OO’ (рис. 5.30-1). Силы Ампера, действующие на стороны контура длиной l, перпендикулярны к ним и к магнитному полю и поэтому направлены вертикально: они лишь деформируют контур, стремясь растянуть его. Стороны, имеющие длину a, перпендикулярны B, так что на каждую из них действует сила F = BIa. Эти силы стремятся повернуть контур таким образом, чтобы его плоскость стала ортогональной B.

Рис. 5.30. Силы, действующие на контур с током в магнитном поле:
1 —  вид сбоку; 2 —  вид сверху (масштаб увеличен) 

Видео 5.7. Контур с током в однородном магнитном поле.

Видео 5.8. Контур с током в неоднородном магнитном поле.

Момент пары сил (рис. 5.30-2) равен

(5. 34)

 

где  — плечо пары сил, а  — угол между вектором B  и стороной l.

Величина, численно равная произведению силы тока I, протекающего в контуре, на площадь контура S = al называется магнитным моментом Pm плоского контура стоком   (5.35)

Таким образом, мы можем записать момент пары сил в виде

(5.36)

Магнитный момент контура с током — векторная величина. Направление Р_m  совпадает с положительным направлением нормали к плоскости контура, которое определяется правилом винта: если рукоятка вращается по направлению тока в контуре, то поступательное движение винта показывает направление вектора

P_m . Введем в формулу (15.36) угол a между векторами P_m и B. Справедливо соотношение

 

Следовательно,

(5.37)

то есть момент сил , действующий на виток с током в однородном магнитном поле, равен векторному произведению магнитного момента  витка на вектор индукции магнитного поля (рис. 5.31). При  величина момента сил максимальна

Рис. 5.31. Силы, действующие на прямоугольный контур с током в магнитном поле.
Магнитное поле вертикально, а магнитный момент перпендикулярен плоскости контура 

Видео 5.9. Контур с током в магнитном поле: модель электродвигателя.

Опять-таки прозрачна аналогия с электростатикой: говоря об электрическом диполе, мы получили выражение для момента сил, действующих на него со стороны электрического поля в виде

где  — электрический дипольный момент.

В системе СИ единицей измерения магнитного момента контура является ампер на квадратный метр (А · м2)

Пример. По тонкому проводу в виде кольца радиусом 30 см течет ток 100 A. Перпендикулярно плоскости кольца возбуждено однородное магнитное поле с магнитной индукцией 20 мТл (рис. 5.32). Найти силу, растягивающую кольцо.

 

Рис. 5.32. Силы, растягивающие кольцо с током в магнитном поле

 

Решение. Пусть магнитное поле направлено от нас за плоскость рис. 5.32 (показано крестиками), а ток идет по часовой стрелке. Выделим элемент длины dl, видный из центра под углом  На этот элемент действует сила Ампера  направленная по радиусу кольца. Кроме того, из-за растяжения кольца на концы элемента действуют силы натяжения F, которые и требуется найти в задаче. Проекция этих сила на радиальное направление равна

Приравнивая эту проекцию силе Ампера, находим

PhysBook:Электронный учебник физики — PhysBook

Содержание

• 1 Учебники
• 2 Механика
  • 2.1 Кинематика
  • 2. 2 Динамика
  • 2.3 Законы сохранения
  • 2.4 Статика
  • 2.5 Механические колебания и волны
• 3 Термодинамика и МКТ
  • 3.1 МКТ
  • 3.2 Термодинамика
• 4 Электродинамика
  • 4.1 Электростатика
  • 4. 2 Электрический ток
  • 4.3 Магнетизм
  • 4.4 Электромагнитные колебания и волны
• 5 Оптика. СТО
  • 5.1 Геометрическая оптика
  • 5.2 Волновая оптика
  • 5.3 Фотометрия
  • 5.4 Квантовая оптика
  • 5.5 Излучение и спектры
  • 5. 6 СТО
• 6 Атомная и ядерная
  • 6.1 Атомная физика. Квантовая теория
  • 6.2 Ядерная физика
• 7 Общие темы
• 8 Новые страницы

Здесь размещена информация по школьной физике:

1. материалы из учебников, лекций, рефератов, журналов;
2. разработки уроков, тем;
3. flash-анимации, фотографии, рисунки различных физических процессов;
4. ссылки на другие сайты

и многое другое.

Каждый зарегистрированный пользователь сайта имеет возможность выкладывать свои материалы (см. справку), обсуждать уже созданные.

Учебники

Формулы по физике – 7 класс – 8 класс – 9 класс – 10 класс – 11 класс –

Механика

Кинематика

Основные понятия кинематики – Прямолинейное движение – Криволинейное движение – Движение в пространстве

Динамика

Законы Ньютона – Силы в механике – Движение под действием нескольких сил

Законы сохранения

Закон сохранения импульса – Закон сохранения энергии

Статика

Статика твердых тел – Динамика твердых тел – Гидростатика – Гидродинамика

Механические колебания и волны

Механические колебания – Механические волны

---

Термодинамика и МКТ

МКТ

Основы МКТ – Газовые законы – МКТ идеального газа

Термодинамика

Первый закон термодинамики – Второй закон термодинамики – Жидкость-газ – Поверхностное натяжение – Твердые тела – Тепловое расширение

---

Электродинамика

Электростатика

Электрическое поле и его параметры – Электроемкость

Электрический ток

Постоянный электрический ток – Электрический ток в металлах – Электрический ток в жидкостях – Электрический ток в газах – Электрический ток в вакууме – Электрический ток в полупроводниках

Магнетизм

Магнитное поле – Электромагнитная индукция

Электромагнитные колебания и волны

Электромагнитные колебания – Производство и передача электроэнергии – Электромагнитные волны

---

Оптика.

СТО

Геометрическая оптика

Прямолинейное распространение света. Отражение света – Преломление света – Линзы

Волновая оптика

Свет как электромагнитная волна – Интерференция света – Дифракция света

Фотометрия

Фотометрия

Квантовая оптика

Квантовая оптика

Излучение и спектры

Излучение и спектры

СТО

СТО

---

Атомная и ядерная

Атомная физика. Квантовая теория

Строение атома – Квантовая теория – Излучение атома

Ядерная физика

Атомное ядро – Радиоактивность – Ядерные реакции – Элементарные частицы

---

Общие темы

Измерения – Методы решения – Развитие науки- Статья- Как писать введение в реферате- Подготовка к ЕГЭ — Репетитор по физике

Новые страницы

Запрос не дал результатов.

10.12: Рост тока в цепи, содержащей индуктивность

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

7899

• Джереми Татум
• Университет Виктории

Вам должно было прийти в голову, что если увеличение тока в катушке приводит к возникновению противо-ЭДС, противодействующей увеличению тока, ток не может измениться мгновенно в цепи, содержащей индуктивность. Это верно. (Вспомните также, что разность потенциалов в цепи не может измениться мгновенно в цепи, содержащей емкость. Если подумать, вряд ли емкость или индуктивность какой-либо цепи могут быть точно равны нулю; любая реальная цепь должна иметь некоторую емкость и индуктивность, даже если она очень мала.)

Рассмотрим схему на рисунке X.9. Батарея ЭДС \(E\) последовательно соединена с сопротивлением и индуктивностью. (Катушка, соленоид или любой индуктор в целом будут иметь как индуктивность, так и сопротивление, поэтому \(R\) и \(L\) на рисунке могут относиться к одному элементу.) Мы должны быть очень осторожны с . знаки в дальнейшем.

\(\text{РИСУНОК X.9}\)

Когда цепь замкнута (например, переключателем), ток течет в указанном направлении. стрелкой, которая также указывает направление 9{-1}\)) его предельного значения за время \(L/R\). На рисунке X.10 ток показан в единицах \(E/R\), а время — в единицах \(L/R\). Вы должны проверить, что \(L/R\), которая называется постоянной времени схемы, имеет размерность времени.

\(\text{РИСУНОК X.10}\)

Вот задача, которая поможет попрактиковаться в пропускании тока через катушку индуктивности, применении правил Кирхгофа и решении дифференциальных уравнений. Аналогичная проблема связана с конденсатором в главе 5, разделе 5.19..

В приведенной выше схеме, когда переключатель разомкнут, \(I_1 = I_2 = E/(2 R)\text{ и }I_3 = 0\). Спустя долгое время после замыкания переключателя и достижения устойчивых токов \(I_1\) будет \( 2E /(3R)\), а \(I_2 \text{ и }I_3\) будет \(E /( 3Р)\). Но мы хотим исследовать, что происходит в тот краткий момент, когда ток меняется.

Применяем правила Кирхгофа:

\[\label{10.12.4}E=I_1R+I_2R \]

\[\label{10.12.5}I_3R+L\dot I_3 -I_2R=0\]

\[\label{10.12.6}I_1=I_2+I_3,\]

[Важно правильно определить знак \(L\dot I_3\) в уравнении \ref{10.12.5}. Индуктивность представляет собой батарею ЭДС \(L\dot I_3\), ориентированную следующим образом: .]

Удалите \(I_1 \text{ и }I_2\), чтобы получить одно уравнение в \(I_3\).

\[\label{10.12.7}\frac{dI_3}{dt}+\frac{3R}{2L}I_3 =\frac{E}{2L}.\]

Это форма \( \frac{dy}{dx}+ay=b\), и тем, кто имеет опыт работы с дифференциальными уравнениями, не составит труда найти решение 9{-\frac{3Rt}{2L}}\right )\]

Таким образом, \(I_1\) переходит от первоначально \(\frac{E}{2R}\text{ к окончательному }\frac{2E}{3R }\).

\(I_2\) идет от первоначального \(\frac{E}{2R}\text{ до окончательного }\frac{E}{3R}\).

\(I_3\) идет от начального нуля до окончательного \(\frac{E}{3R}\).

Вот графики зависимости токов (в единицах \(E/R\)) от времени (в единицах \(2L /(3R)\)).

---

Эта страница под названием 10.12: Рост тока в цепи, содержащей индуктивность, распространяется под лицензией CC BY-NC 4.0 и была создана, изменена и/или курирована Джереми Татумом посредством исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами платформа LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Автор

   Джереми Татум

   Лицензия

   CC BY-NC

   Версия лицензии

   4,0

   Показать оглавление

   нет

2. Теги

   1. source@http://orca.phys.uvic.ca/~tatum/elmag.html

Расчет расхода заряда (GCSE Physics)

Расчет расхода заряда (GCSE Physics) — Study Mind Сообщить о проблеме

5 минут чтения

Расчет расхода заряда

Мы можем измерить ток , используя следующее уравнение:

Где:

• расход заряда , Q, в кулонах, C
• ток , I, в амперах, А (ампер допустим)
• время , t, в секундах, с

1А означает 1 кулон прохождения заряда в секунду.

 

Вопрос: Рассчитайте заряд, протекающий по цепи за 10 секунд при силе тока 2 ампера.

1. Запишите уравнение.

К = Это

2. Подставьте цифры.

Q = 2 x 10
Q = 20 кулонов

 

Вопрос: В телевизор течет ток силой 2,5А. Сколько времени потребуется для протекания заряда 1200C?

1. Запишите уравнение.

К = Это

2. Измените уравнение.

Q = It
t = Q/I

3. Подставьте цифры.

t = 1200/2,5
t = 480 секунд

→Что такое расчет расхода заряда?

Расчеты потока заряда — это фундаментальная концепция GCSE Physics, которая помогает нам определить количество электрического заряда, протекающего через проводник или цепь в заданное время. Он измеряется в кулонах (C) и может быть рассчитан по формуле: заряд (C) = ток (A) x время (s).

→Как рассчитать ток в цепи?

Чтобы рассчитать ток в цепи, необходимо знать напряжение (V) и сопротивление (R) цепи. Используя закон Ома, вы можете рассчитать ток (I) по формуле Ток (I) = Напряжение (В) / Сопротивление (R).

→В чем разница между постоянным током (DC) и переменным током (AC)?

Постоянный ток (DC) протекает только в одном направлении и обычно используется в батареях и электронных устройствах. Переменный ток (АС) периодически меняет направление и используется в электросети.

→Как рассчитать мощность в цепи?

Для расчета мощности в цепи необходимо знать напряжение (В) и ток (I) в цепи. Используя формулу Мощность (P) = Напряжение (В) x Ток (I), вы можете рассчитать мощность в ваттах (Вт).

→В чем разница между последовательными и параллельными цепями?

В последовательной цепи компоненты соединены в один контур, и ток течет через каждый компонент по очереди. В параллельной цепи компоненты соединены в несколько ветвей, и ток распределяется между ветвями.

→Как рассчитать сопротивление компонента?

Чтобы рассчитать сопротивление компонента, необходимо знать напряжение (В) на компоненте и ток (I), протекающий через него. Используя закон Ома, вы можете рассчитать сопротивление (R) по формуле Сопротивление (R) = Напряжение (В) / Ток (I).

→В чем разница между проводниками и изоляторами?

Проводники — это материалы, которые позволяют легко протекать электрическому току, например металлы. Изоляторы — это материалы, не проводящие электричество, такие как резина или пластик.

→Как рассчитать разность потенциалов (PD) в цепи?

Чтобы рассчитать разность потенциалов (PD) в цепи, необходимо знать ток (I) и сопротивление (R) цепи. Используя закон Ома, вы можете рассчитать разность потенциалов (V) по формуле: разность потенциалов (V) = ток (I) x сопротивление (R).

→В чем разница между током и напряжением?

Ток — это поток электрического заряда в цепи, измеряемый в амперах (А). Напряжение — это разность потенциалов между двумя точками цепи, измеряемая в вольтах (В).

→В чем разница между батареей и клеткой?

Ячейка — это единый блок, который вырабатывает электрическую энергию, тогда как батарея состоит из нескольких ячеек, соединенных последовательно или параллельно для обеспечения большей мощности.

Бесплатные учебники по физике

выберите тему из выпадающего списка и введите свой адрес электронной почты. Учебники будут отправлены на ваш адрес электронной почты.

Ваш адрес электронной почты

Выберите вариант GCSE Chemistry NotesУчебники GCSE по физикеУчебники GCSE по биологии

Давайте знакомиться?

Как тебя зовут?

Далее

Приятно познакомиться, {{name}}!

Какой предпочитаемый номер телефона?

Какой предпочитаемый номер телефона?

Далее

Просто проверить, что вас интересует?

1-1 Репетиторство Онлайн-курс Стипендии/Ресурсы Другое

Когда вам позвонить?

Было бы здорово провести 15-минутный чат, чтобы обсудить индивидуальный план и ответить на любые вопросы

Другой день

Пропустить вызов

Какое время вам больше всего подходит? (британское время)

Выберите наиболее удобный для вас временной интервал?

8:00-14:00 14:00–22:00

10:00–22:30 10:30-11:00 11:00-11:30 11:30-12:00 12:00-12:30 12:30-13:00

15:00-15:30 15:30-16:00 16:00-16:30 16:30-17:00 17:00-17:30 17:30-18:00 18:00-18:30 18:30-19:00 19:00-19:30 19:30-20:00

Сколько часов индивидуальных занятий вы ищете?

0-5 10 20-30 40+

Мой номер WhatsApp.

..

Такой же, как тот, который я ввел Отличается от того, который я ввел Следующие

Пожалуйста, подтвердите нашу политику безопасности…

мне нет 18 Я старше 18

Представлять на рассмотрение

Какой онлайн-курс вас интересует?

Далее

Каков ваш запрос?

Отправить

Вы можете подать заявку на получение стипендии, нажав на эту ссылку

https://www.medicmind.co.uk/medic-mind-foundation/

Конечно, какой у вас вопрос?

Отправить

Идет загрузка…

Спасибо за ответ.

Мы постараемся ответить вам в течение 12-24 часов.

Запишитесь на 2-часовой урок с репетитором 1-1 сейчас

Если вы готовы и хотите начать, нажмите кнопку ниже, чтобы забронировать свой первый 2-часовой урок с репетитором 1-1 у нас.