Физика Направление тока и направление линий его магнитного поля

Материалы к уроку

Конспект урока

Направление линий магнитного поля тока зависит от направления тока в проводнике. Убедимся в этом, проведя следующий опыт. Мы знаем, что магнитные стрелки обычно ориентируются, показывая направление магнитных полюсов Земли. Пропустим по прямому проводнику ток.  Поднесем магнитную стрелку под прямой проводник. Ее ориентация меняется. Она направлена перпендикулярно проводнику, вдоль которого движутся заряженные частицы. фПоменяем полярность. Теперь ток течет в противоположном направлении. Магнитная стрелка снова располагается перпендикулярно проводнику, но направление северного полюса поменялось так же на противоположное. Теперь расположим проводник так, чтобы он был направлен на нас. Направление магнитных линий вокруг проводника создаст такую картину.  Так как ток направлен от нас, то по правилу стрелы, мы видим оперение. Магнитные линии направлены по часовой стрелке. Если ток направлен к нам, то по правилу стрелы мы видим острие. Магнитные линии направлены против часовой стрелки. Существует правило, с помощью которого легко научиться определить зависимость между направлением тока и направлением магнитных линий. Это правило получило название правило Буравчика или правило правого винта. Если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадет с направлением линий магнитного поля тока. Практически все шурупы, винты и гайки закручиваются по часовой стрелки (так называемый правый винт). Это обусловлено тем, что большинство жителей планеты правши, и именно правой рукой закручивать удобнее по часовой стрелке. Буравчик движется вперед, если мы вращаем его по часовой стрелке.  Значит, если ток движется вперед, то магнитные линии так же направлены по часовой стрелке.

Буравчик движется назад, если мы вращаем его против часовой стрелки. И если ток движется назад, следовательно, магнитные линии так же направлены против часовой стрелки. Если мы хотим определить направление тока в соленоиде, то можно воспользоваться еще одним мнемоническим правилом, его называют правилом правой руки. Если обхватить соленоид правой ладонью так, что направление четырех пальцев совпадает с направление тока, то отставленный большой палец показывает направление линий магнитного поля внутри соленоида. Линии магнитного поля выходят из северного полюса магнита, а входят в южный. Следовательно, в том месте, где находится большой палец правой руки, так же находится северный полюс магнита. О том, что картина магнитных линий схожа с полосовым магнитом, мы уже показывали ранее. Рассмотрим несколько примеров. Какое направление имеет ток в проводнике, направление силовых линий магнитного поля которого указано стрелками? Воспользуемся правилом буравчика. Вращаем ручку буравчика в направлении указанном на рисунке, он движется влево, следовательно, ток так же направлен влево.  
Определите, как расположены магнитные полюсы соленоида, подключенного к источнику тока.
Вспомним, что у аккумулятора больший штрих показывает положительную клемму, меньший — отрицательную.  Укажем направление движения силы тока в цепи и витках соленоида. За направление тока в цепи выбрано направление от плюса к минусу.
Третье, воспользуемся правилом правой руки. Направим четыре пальца правой руки по направлению движения тока в витках соленоида, направление большого пальца показывает направление магнитных линий, значит северный полюс магнита. Южный полюс будет с противоположной стороны.

Остались вопросы по теме? Наши репетиторы готовы помочь!

• Подготовим к ЕГЭ, ОГЭ и другим экзаменам

• Найдём слабые места по предмету и разберём ошибки

• Повысим успеваемость по школьным предметам

• Поможем подготовиться к поступлению в любой ВУЗ

Выбрать репетитораОставить заявку на подбор

Электричество и магнетизм

8. 1. На рисунке показан длинный прямой проводник с током, в одной плоскости с которым находится небольшая проводящая рамка. При выключении в проводнике тока заданного направления, в рамке Ответ возникнет индукционный ток в направлении 1-2-3-4

8.2. На рисунке представлена зависимость магнитного потока, пронизывающего некоторый замкнутый контур, от времени. На каком из интервалов времени ЭДС индукции в контуре не возникает?  Ответ B

8.3. Индуктивность рамки . За время  сила тока в рамке увеличилась на . Оцените ЭДС самоиндукции, наведенную в рамке.

Ответ 0,8 В

8.4. Сила тока, протекающего в катушке, изменяется со временем по закону А,  в

с. Если индуктивность катушки мГн, то как изменяется магнитный поток, пронизывающий катушку?

Ответ   (Вб)

8.5. Проводник в форме кольца помещен в однородное магнитное поле, как показано на рисунке. Индукция магнитного поля уменьшается со временем. Как направлен индукционный ток в проводнике? Ответ по часовой стрелке

8. 6. На рисунке показана зависимость силы тока от времени в электрической цепи с индуктивностью 1,0 мГн. Найти модуль среднего значения ЭДС самоиндукции в интервале от 5 до 10 с.  Ответ 2 мкВ

8.7. На рисунке показана зависимость силы тока от времени в электрической цепи с индуктивностью 1,0 мГн. Найти модуль среднего значения ЭДС самоиндукции в интервале от 15 до 20 с.  Ответ 4 мкВ

8.8. Сила тока, протекающего в катушке, изменяется со временем по закону (А).

На концах катушки наводится ЭДС самоиндукции В. Чему равна индуктивность катушки?

Ответ 0,1 Гн

8.9. На рисунке представлена зависимость магнитного потока, пронизывающего некоторый контур, от времени. Чему равно максимальное значение ЭДС индукции  в контуре? Ответ 10–2 В

8.10. На рисунке представлена электрическая схема, составленная из источника тока, катушки индуктивности, резистора и трех ламп. Какая лампа загорится позже всех остальных после замыкания ключа К?  Ответ номер 2

8. 1. Число витков магнитной катушки уменьшили в два раза, но сохранили ее геометрические размеры, равномерность намотки витков и ток в обмотке. Как при этом изменилась энергия магнитного поля катушки?

Ответ уменьшилась в 4 раза

8.12. Проволочное кольцо находится в меняющемся со временем однородном магнитном поле. Положение кольца, направление магнитной индукции  и характер ее изменения показаны на рисунке. Что происходит с кольцом  и как направлен индукционный ток, наводимый в кольце? Ответ кольцо сжимается, ток направлен против часовой стрелке, если смотреть против направления магнитного поля

8. 13. По П-образному проводу перемещается с постоянной скоростью  м/с под действием силы  Н замыкающая провод перемычка, перпендикулярная полубесконечным частям провода (см. рисунок). Длина перемычки l = 20 см Контур находится в перпендикулярном к его плоскости однородном магнитном поле . Какая мощность выделяется в контуре? Ответ 2 Вт

8.14. Проволока сопротивлением R свёрнута в тройную «восьмёрку» и помещена в однородное поле . Радиус каждого витка «восьмёрки» . Определить величину индукционного тока и указать его направление для случая . Ответ

8.15. Аэробус А-380, имеющий размах крыльев 80 м, летит в горизонтальном направлении со скоростью 200 м/с. Определить разность потенциалов между концами крыльев, если вертикальная составляющая магнитного поля Земли равна 50 мкТл.

Ответ 0,8 В

8.16. Найти взаимную индуктивность двух колец одинакового радиуса , расположенных в вакууме параллельно друг другу на одной оси. Расстояние между их центрами  таково что .

Ответ

8.17. Два одинаковых контура с индуктивностью  каждый расположены в вакууме вплотную друг к другу. При этом между ними есть очень маленький (по сравнению с их размерами) постоянный зазор. По контурам в одном направлении текут разные токи  и . Найти энергию магнитного поля этих токов.

Ответ

8.18. На одном сердечнике находятся две разные катушки с индуктивностями  и . Магнитный поток внутри сердечника не рассеивается. Найти коэффициент взаимной индуктивности катушек L₁₂.

Ответ

8.19. Простейшая динамо-машина состоит из прямоугольной рамки площади  с числом витков  и внутренним сопротивлением . Рамка вращается вокруг одной стороны с постоянной угловой скоростью  в однородном магнитном поле . Определить средний момент силы, вращающей рамку. Машина работает на нагрузку с сопротивлением .

Ответ

8.20. Площадь поперечного сечения длинного соленоида , число витков на единицу длины , ток в обмотке = 1,0 А. Чему равен поток вектора  через торец соленоида?

Ответ 0,63 мкВб

Электрический ток в проводниках — Формула, единица SI и направление текущего

• Физика

Последняя обновленная дата: 04 -го апреля 2023

•

Общее количество просмотров: 301.2K

•

Просмотры сегодня: Сегодня: Просмотры сегодня: Просмотр сегодня: Просмосы сегодня: Просмотр: Просмотр: Просмотр: Просмотр: 9009 Просмотр: Просмотр: Просмот:

: Просмотр: Просмотр: Просмотр: Просмотр: Просмотр: Просмот:

. 2.76k

Электрический ток — это поток электронов через проводник. Движение этих заряженных частиц создает напряжение или разность электрических потенциалов между двумя точками цепи. Эту разность потенциалов можно использовать для питания электронных устройств и приборов. Для изучения электрического тока в проводниках важно понять, как движутся эти электроны и какие факторы влияют на их движение. Поняв основы электричества, вы сможете более эффективно узнать об электрическом токе в проводниках и о том, как применять его в своей жизни.

Влияние на поток электронов

Есть несколько вещей, влияющих на поток электронов через проводник. Наиболее очевидным фактором является величина тока, протекающего по цепи. Измеряется в амперах (А) и может зависеть от сопротивления материала, а также количества и размера проводников. Сопротивление материала определяется его удельным сопротивлением, которое является мерой того, насколько трудно электронам двигаться через вещество. Более высокое сопротивление означает, что сопротивление току будет больше, и наоборот.

Что такое ток?

Когда мы применяем разность потенциалов к любому материалу, возникает поток электронов (зарядов). Скорость потока этого электрона называется током. Если материал, к которому приложена разность потенциалов, является проводником, то мы говорим, что этот ток является током в проводнике. Если количество заряда Q проходит через любое поперечное сечение проводника за время t, то ток определяется как скорость потока электронов, т.е.

\[I = \frac{Q}{t}\]

Единицей силы тока в системе СИ является Ампер (А).

Ток в основном делится на две группы, т. е. переменный ток и постоянный ток, в зависимости от потока электрического заряда. В постоянном токе заряды текут в одном направлении, в то время как в переменном токе заряды текут в обоих направлениях.

Направление тока

В соответствии с электронной теорией, когда разность потенциалов прикладывается к любому проводнику в цепи, в него втекает некоторая материя, которая фактически составляет поток тока. Считается, что материя течет от более высокого потенциала к более низкому потенциалу, т. е. от положительного полюса к отрицательному полюсу батареи. Поскольку ток имеет направление, технически он должен быть векторной величиной, потому что у него есть и направление, и значение, но на самом деле это скалярная величина.

(Изображение будет загружено в ближайшее время)

 

Таким образом, традиционно направление тока от положительной клеммы к отрицательной клемме аккумулятора.

Ток в проводнике

Все мы знаем, что проводники — это вещества, пропускающие через себя ток. Когда проводник не подключен к батарее, свободные электроны имеют тенденцию свободно перемещаться туда и сюда. Этот электрон беспорядочно движется внутри проводника с определенной скоростью. Эта скорость называется тепловой скоростью. Поскольку все движение носит случайный характер, средняя скорость равна нулю.

Затем прикладывается внешнее электрическое поле. Как только батарея прикладывается к проводнику, электрон начинает двигаться к положительному полюсу батареи. Когда электроны движутся к положительному выводу батареи, они ускоряются. Поскольку электрон движется только в одном направлении, он также сталкивается с положительными ионами. При этом столкновении электроны имеют тенденцию терять скорость, которую они приобрели из-за ускорения. Всякий раз, когда любая заряженная частица попадает в любой проводник, она не движется по прямой линии, а сталкивается с другой заряженной частицей. Из-за этой потери происходит очень небольшое увеличение скорости. Среднее значение этого небольшого увеличения скорости называется скоростью дрейфа. Скорость дрейфа можно определить как среднее значение скорости, полученной в материале под действием электрического поля.

\[V = \frac{I}{nAq}\]

Где,

v — Скорость дрейфа

I — Электрический ток

n — число электронов

A — Площадь поперечного сечения проводник

q — заряд электрона в кулонах

Подвижность электрона

Подвижность электрона определяется как дрейфовая скорость электрона в единице электрического поля. Подвижность зависит от приложенной разности потенциалов, длины проводника, плотности носителей заряда, силы тока и площади поперечного сечения проводника.

\[\mu = \frac{V_{d}}{E}\]

Где, μ = подвижность электрона

В _d = дрейфовая скорость электрона

 E = приложенное электрическое поле

Важность электрического тока в проводнике

Электрический ток в проводнике важен по нескольким причинам:

1. Это средство, с помощью которого запитываются электронные устройства и приборы.

2. Без электрического тока мы не смогли бы использовать многие из устройств, которые мы считаем само собой разумеющимися в нашей повседневной жизни. От компьютеров и смартфонов до телевизоров и холодильников — всем этим приборам для работы требуется электрический ток. Поняв, как работает электричество, вы сможете лучше использовать эти устройства и немного облегчить себе жизнь.

3. Электричество также используется для питания многих промышленных приложений. Заводы используют большие двигатели для работы своего оборудования, и этим двигателям требуется постоянный источник электрического тока. Если бы в проводниках не было электрического тока, наш мир действительно выглядел бы совсем иначе.

Недавно обновленные страницы

Теория относительности — открытия, постулаты, факты и примеры

Различия и сравнения Статьи по физике

Наша Вселенная и Земля – введение, решенные вопросы и часто задаваемые вопросы

Путешествия и общение – типы, методы и решенные вопросы

Интерференция света – примеры, типы и условия

Стоячая волна – формирование, уравнение, производство и часто задаваемые вопросы

Теория теории относительности – открытие, постулаты, факты и примеры

Различия и сравнения, статьи по физике

Наша Вселенная и Земля – введение, решенные вопросы и часто задаваемые вопросы

Путешествия и общение — типы, методы и решаемые вопросы

Интерференция света — примеры, типы и условия

Стоячая волна — формирование, уравнение, производство и часто задаваемые вопросы

Актуальные темы

электричество — если электрическое поле внутри проводника ноль, то как по нему течет ток?

спросил 6 лет, 11 месяцев назад

Изменено 6 лет, 11 месяцев назад

Просмотрено 16 тысяч раз

$\begingroup$

Я прочитал в книге, что когда проводник помещается в электрическое поле, свободные электроны в проводнике выстраиваются таким образом, что индуцируется электрическое поле, противоположное внешнему полю, а чистое поле внутри равно нулю . Проводник имеет неисчислимое количество электронов, которые могут быть нейтрализованы любым электрическим полем. Тогда как проводник проводит электричество?

• электричество
• электричество

$\endgroup$

1

$\begingroup$

Вы неправильно поняли. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ внутри проводника равно нулю, а не электрическому полю. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ поле означает электрическое поле, создаваемое покоящимися зарядами.

Мы можем понять это свойство, рассмотрев проводящую плиту, помещенную во внешнем поле E. Можно утверждать, что электрическое поле внутри проводник должен быть равен нулю в предположении, что мы имеем электростатическое равновесие. Если бы поле не было равно нулю, свободные заряды в проводнике ускорялись бы под действием поля. Однако это движение электронов означало бы, что проводник не находится в электростатическом равновесии. Таким образом, существование электростатического равновесие согласуется только с нулевым полем в проводнике.

Таким образом, когда заряды находятся в движении, это означает отсутствие ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО равновесия, поэтому ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ поле отлично от нуля.

Теперь, если мы приложим разность потенциалов к проводнику, мы создадим электрическое поле внутри проводника. Таким образом, нарушается электростатическое равновесие и под приложенным полем текут электроны, а также ток

$\endgroup$

$\begingroup$

Нам необходимо различать электростатический случай и случай проводника, который является частью цепи.

Допустим, вы берете отрезок провода и помещаете его в электрическое поле так, чтобы провод был параллелен полю. В течение некоторого короткого промежутка времени внешнее поле будет существовать внутри провода, в результате чего часть свободных электронов в проводе будет двигаться в направлении, противоположном внешнему полю, до тех пор, пока поле, возникающее в результате этого перераспределения, не нейтрализует внешнее поле внутри провода. проволока. После этого электроны больше не двигаются.

Если вы видите непрерывный ток в проводнике, это когда он подключен к какому-либо источнику тока (батарея, фотогальванический элемент и т. д.). Здесь вы непрерывно добавляете электроны к одному концу провода и удаляете их с другого. Это создает электрическое поле в проводнике. Вы можете думать о результирующем токе, как об электронах, которые «пытаются» перераспределить себя, чтобы нейтрализовать это поле, но их усилиям препятствует действие источника тока.

$\endgroup$

$\begingroup$

СМОТРИТЕ СЛЕДУЮЩИЙ ТЕКСТ: http://ncertbooks.prashanthellina.com/class_12.Physics.PhysicsPartI/Chapter%202.pdf

ИЛИ
Внутри проводника электростатическое поле равно нулю

проводник, нейтральный или заряженный.Может также существовать внешнее электростатическое поле.В статической ситуации, когда ток отсутствует внутри или на поверхности проводника, электрическое поле везде внутри проводника равно нулю.