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: 4.25 (Голосов: 4)

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

Поиск по содержимому

Электромагнитные силы — 📙 Физика

1. Электромагнитные силы в магнитном поле
2. Классификация электромагнитных сил

3. Электромагнитные силы в природе

Электромагнитные силы в широком разнообразии существуют вокруг нас в окружающем пространстве. С их помощью мы видим окружающий мир, так как свет – это один из примеров проявления электромагнитных сил.

Поведение этих сил описывается законами взаимодействия тел с заряженными частицами. Электромагнитные силы появляются между электрически заряженными частичками.

Электромагнитные взаимодействия могут появляться и осуществляться исключительно в электромагнитном поле.

Энергия магнитного поля воздействует на подвижный электрический заряд посредством электромагнитной силы.

Эта сила действует на магнитное поле в направлении, перпендикулярном силовым линиям, и стремится вытолкнуть заряженную частичку за границы магнитного поля.

При помещении в магнитное поле проводника с электрическим током \(I\), между электронами, которые находятся в проводнике, и магнитным полем появятся магнитные силы, которые способствуют образованию силы \(F\), пытающейся вытолкнуть проводник из магнитного поля.

Величину этой электромагнитной силы определяют из закона Ампера, который гласит, что электромагнитная сила действия на проводник, по которому течет электрический ток, располагается в магнитном поле и действует перпендикулярно силовым линиям данного поля, рассчитывается так:

\(F=IBl\),
где \(I\) — сила тока;
      \(B \)- магнитная индукция;
      \(l\) — длины проводника.

Направление воздействия силы \(F\) устанавливают по правилу левой руки, оно звучит так: если левую руку повернуть так, чтобы линии магнитного поля были направлены в ладонь, четыре пальца – по действию силы тока, тогда вытянутый под прямым углом большой палец будет показывать направление действия силы.

Выталкивающая сила возникает лишь в тех случаях, когда проводник размещен перпендикулярно силовым линиям магнитного поля или под углом к ним. Если же проводник размещен вдоль силовых линий, то выталкивающая сила будет равняться нулю.

Для изменения направления электромагнитной силы изменяют направление силовых линий или силы тока в проводнике.

Возникновение электромагнитной силы \(F\), что образуется между магнитным полем и проводником с током, можно объяснить как результат взаимного воздействия двух полей. Вокруг проводника, по которому течет электрический ток, появляется магнитное поле, которое вступает во взаимодействие с другим магнитным полем. В процессе такого взаимодействия с правой стороны от проводника, где силовые линии его поля совпадают с силовыми линиями внешнего поля, происходит разрежение силовых магнитных линий.

Силовые линии магнитного поля считаются упругими. В данном случае можно провести параллель с резиновыми нитями, которые стремятся сократиться при растяжении и вытеснить проводник из магнитного поля с места сгущения в место их разрежения. Вот почему появляется электромагнитная сила \(F\).

При помещении в магнитное поле катушки или витка из проводника и вертикальном ее расположении, по правилу левой руки получается, что электромагнитные силы действуют во всех направлениях, порождая вращающий момент \(M\), стремящийся повернуть эту катушку (виток).
\(M=FD\),
где \(D\) – диаметр катушки.

Такой крутящий момент используется в двигателях, для его увеличения увеличивают количество витков.

Электромагнитные силы появляются между объектами, потому что они содержат подвижные заряженные частички, между которыми существуют электрические и магнитные силы. Электромагнитными силами считаются сила трения \(\vec{ F_{тр}}\), сила упругости \(\vec{ F_{упр}}\)и вес тела \(\vec{ P}\)

Сила трения \(\vec{ F_{тр}}\) появляется из-за того, что соприкасаются тела с неровными поверхностями. Направление данной силы всегда располагается против движения и не имеет точки приложения. Различают две разновидности этой силы:

• сила трения покоя. Имеет место тогда, когда тела, что соприкасаются, абсолютно неподвижны. Сила трения покоя равняется силе внешнего воздействия и направлена в противоположную сторону. Максимальное ее значение рассчитывается по формуле:

\(F_{тр max}=μN.\)

• сила трения скольжения. Возникает тогда, когда сила внешнего воздействия превышает \(F_{тр max}\), в результате чего наблюдается проскальзывание. Рассчитывается сила трения скольжения таким образом:

\(F_{тр}=μN\),
где \(μ\) – коэффициент трения, зависящий от структуры материала;
       \(N\) – сила реакции опоры.   

•  сила вязкого трения;
•  сила трения качения.

Сила упругости \(\vec{ F_{упр}}\)появляется в процессе упругой деформации тела. Ее направление противоположно деформации. Модуль силы упругости определяется следующим образом:
\(|F_{упр} |=kδl,\)
где \(k\) – жесткость пружины;
      \(δl \)– деформация.

Вес тела \(\vec{ P}\)– это сила воздействия тела на прочие тела вследствие его тяжения к Земле. Считается, что у тела, которое перемещается равномерно вверх или вниз либо пребывает в состоянии покоя, вес равняется силе тяжести:
\(P=mg\)
При перемещении тела вниз с ускорением или вверх с замедлением, его вес будет меньше силы тяжести и рассчитается по такой формуле:
\(P=m(g-a)\)
При свободном падении тела в состоянии невесомости его вес равняется нулю:
\(P=0\)
При перемещении тела вниз с замедлением или вверх с ускорением, его вес будет больше силы тяжести и рассчитается по такой формуле:
\(P=m(g+a)\)
Соотношение веса тела и силы тяжести называют перегрузкой.
Вес тела, движущегося равноускорено, можно рассчитать через векторные величины:
\(\vec{ P}=m(g ⃗-a ⃗)\)

Электромагнитные явления описываются в теории электричества. Если рассматривать все типы взаимодействий, то электромагнитные силы встречаются чаще всех остальных и проявляются в массе своего разнообразия. Природа упругой силы пара – электромагнитна. Потому когда на смену «столетию пара» пришло «столетие электричества», это всего на всего означало смену эпохи, в которой люди не умели контролировать электромагнитные силы, на эпоху, в которой человек научился их контролировать и направлять в нужное русло.

Сложно перечислить все существующие в природе электромагнитные силы. С их помощью атомы соединяются в молекулы, формируя жидкие и твердые тела. В любых процессах трения и упругости наблюдается электромагнитная природа.

Многие взаимодействия между объектами сопровождаются электромагнитными силами – радиоволны, свет, тепло и прочее.

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 раз сильнее гравитационной силы.

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 силу

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
• Громкоговорители
• Микрофоны
• Система домашней безопасности
• Генераторы
• Соленоид и тороид

Разница между силой гравитации и электромагнитной силой

9007 6 Гравитационная сила 90 090 Привлекательный или отталкивающий

	Электромагнитная сила
Основная причина	Заряд	Масса
Из-за	Малые движения заряженных частиц	Объемное движение больших масс
Сила	Сильнее гравитационной силы	Слабее электромагнитной силы
Природа	Привлекательный
Силовой носитель	Фотон	Graviton
Добавка	Нет	Да

Часто задаваемые вопросы

Вопрос 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. В этом процессе вращающийся вал вращает катушку между двумя полюсными наконечниками магнита, который генерирует электрический ток.

• Ссылки

Последний раз статья рецензировалась в пятницу, 3 февраля 2023 г.

Электромагнитная сила | Многоволновая астрономия

Многоволновая галактика Водоворот: Каждое изображение показывает узкую полосу длин волн света и невидимого излучения в электромагнитном спектре. Длина волны и энергия фотона связаны с тем, насколько быстро ускоряются электроны. Излучение низкой энергии исходит из холодных областей молекулярного газа, а излучение высокой энергии исходит из горячих точек, где атомы полностью ионизированы. Комбинированные изображения дают представление о структуре, температуре и химическом составе галактики Водоворот. Звезды на инфракрасном изображении представляют собой большую часть массы галактики, за исключением темной материи, которую невозможно увидеть. Оптическое изображение представляет немного меньшее количество массы, а остальные три изображения представляют собой только следы массы в молекулах (радиоизображение), массивных горячих звездах (ультрафиолетовое изображение) и горячей плазме (рентгеновское изображение).

Гравитация — это сила, стягивающая материю на большие расстояния (десятки миллионов световых лет). Электромагнитная сила также очень влиятельна, но она действует на очень малых расстояниях (вплоть до субмиллиметровых масштабов), заставляя положительно заряженные атомные ядра притягивать отрицательно заряженные электроны, позволяя формироваться атомам и молекулам.

Электромагнитная сила отвечает за генерацию видимого света, а также излучения в других диапазонах волн, не воспринимаемых человеческим глазом. Когда электроны и протоны летают, сталкиваясь друг с другом в источнике света, электромагнитная сила производит фотоны всех длин волн в электромагнитном спектре. Медленные, беспорядочно движущиеся заряженные частицы создают радио-, инфракрасные, оптические и ультрафиолетовые фотоны с длинами волн, соответственно, от метров и микронов до тысяч нанометров и сотен нанометров. Быстро движущиеся частицы могут создавать рентгеновские лучи. Эти формы излучения называются тепловым излучением, потому что энергия фотонов зависит от температуры газа. Другие процессы, такие как направленное движение заряженных частиц в магнитных полях или распад частиц на фотоны, создают дополнительное излучение, которое называется нетепловым излучением, поскольку основной причиной излучения является нечто иное, чем температура газа. Часто трудно сказать, как создается тот или иной фотон, потому что у них одинаковые длины волн. Излучение с самой высокой энергией, известное как гамма-лучи, обычно является нетепловым излучением.

Электромагнитная сила в формирующейся материи: Электромагнетизм — это сила, действующая между электрическими зарядами друг на друга. Протоны и электроны — противоположно заряженные частицы, которые реагируют как на электрические, так и на магнитные поля. Без электромагнитной силы атомы и молекулы никогда бы не образовались.

Электромагнетизм — это сила, с которой заряженные частицы действуют друг на друга. Электроны и протоны — противоположно заряженные частицы, которые реагируют как на электрические, так и на магнитные поля. Когда электромагнитная сила заставляет электроны ускоряться или замедляться, Закон сохранения энергии требует, чтобы было добавлено или вычтено равное и противоположное количество энергии, чтобы чистое изменение энергии для системы было равно нулю. Другими словами, энергия, появляющаяся или исчезающая в одной форме, должна появиться или исчезнуть в другой. Фотоны с более высокой энергией связаны с более высокими частотами, чем с более короткими длинами волн. Фотоны — мельчайшие частицы света. Фотоны имеют непрерывный диапазон энергий от низких до высоких, каждый из которых связан с уникальной длиной волны и частотой.

Многоволновая галактика Водоворот: Каждое изображение показывает узкую полосу длин волн света и невидимого излучения в электромагнитном спектре. Длина волны и энергия фотона связаны с тем, насколько быстро ускоряются электроны. Низкоэнергетическое излучение исходит из холодных областей молекулярного газа, а высокоэнергетическое излучение исходит из горячих точек, где атомы полностью ионизированы. Комбинированные изображения дают представление о структуре, температуре и химическом составе галактики Водоворот.

Тепловое излучение

Вселенная в основном состоит из газообразного водорода. Все остальные элементы периодической таблицы составляют небольшую часть материи в космическом пространстве. По мере того, как гравитация стягивает облака газа, частицы газа ускоряются и вступают во все больший и больший контакт друг с другом. Это повышает температуру газа и увеличивает выход света от взаимодействующих частиц. Характерная длина волны испускаемого излучения становится все голубее и голубее по мере того, как газ становится все горячее и горячее. Это известно как тепловое излучение. От самых холодных тускло светящихся газовых облаков до самых горячих и ярких звезд большая часть света во Вселенной является результатом теплового излучения, испускаемого электронами, ускоряющимися вблизи протонов.

Когда температура газа поднимается выше нескольких тысяч градусов Кельвина, электромагнитная сила, удерживающая электроны в атомных ядрах, разрушается, и электроны получают возможность летать вокруг. Это называется ионизацией, и большая часть Вселенной состоит из ионизированного газа с большим количеством свободных электронов и протонов, летающих вокруг друг друга. Ионизированный газ называется плазмой. Плазма отличается от других веществ тем, что свободные электроны придают плазме электромагнитные свойства. Нейтральный газ обладает только гравитационными свойствами в больших масштабах, что верно и для темной материи.

Нетепловое излучение

При температуре свыше 10 000 000 Кельвина все атомы в горячей плазме ионизируются, тепловая энергия достигает своего пика, и магнитные силы берут верх. Нетепловое излучение исходит от свободных электронов, мчащихся вдоль силовых линий магнитного поля со скоростью, близкой к скорости света. Когда электроны разгоняются до огромных скоростей мощными магнитными полями, высвобождаются высокоэнергетические фотоны рентгеновского и гамма-излучения с энергиями, превышающими те, которые могут быть получены тепловыми процессами.

Что такое пульсар? нейтронных звезды вращаются от 7 до 40 000 раз в минуту и ​​формируются с невероятно сильными магнитными полями.