По действию на электрический ток движущиеся заряженные частицы можно обнаружить: Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки. 9 класс. Физика. — Объяснение нового материала. — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки. 9 класс. Физика. — Объяснение нового материала.

Комментарии преподавателя

Из курса физики 8 класса вы знаете, что на всякий проводник с током, помещённый в магнитное поле и не совпадающий с его магнитными линиями, это поле действует с некоторой силой.

Наличие такой силы можно показать с помощью установки, изображённой на рисунке. Трёхсторонняя рамка ABCD, изготовленная из медной проволоки, подвешена на крюках так, что может свободно отклоняться от вертикали. Сторона ВС находится в области наиболее сильного магнитного поля дугообразного магнита, располагаясь между его полюсами (рис. а). Рамка присоединена к источнику тока последовательно с реостатом и ключом.

Рис. Действие магнитного поля на проводник с током

При замыкании ключа в цепи возникает электрический ток, и сторона ВС втягивается в пространство между полюсами (рис. б).

Если убрать магнит, то при замыкании цепи проводник ВС двигаться не будет. Значит, со стороны магнитного поля на проводник с током действует некоторая сила, отклоняющая его от первоначального положения.

Действие магнитного поля на проводник с током может быть использовано для обнаружения магнитного поля в данной области пространства.

Конечно, обнаружить магнитное поле проще с помощью компаса. Но действие магнитного поля на находящуюся в нём магнитную стрелку компаса, по существу, тоже сводится к действию поля на элементарные электрические токи, циркулирующие в молекулах и атомах магнитного вещества, из которого изготовлена стрелка.

Таким образом, магнитное поле создаётся электрическим током и обнаруживается по его действию на электрический ток.

Изменим направление тока в цепи, поменяв местами провода в гнёздах изолирующей штанги (рис.). При этом изменится и направление движения проводника ВС, а значит, и направление действующей на него силы.

Рис. Направление силы, действующей в магнитном поле на проводник с током, зависит от направления тока

Направление силы изменится и в том случае, если, не меняя направления тока, поменять местами полюсы магнита (т. е. изменить направление линий магнитного поля). Следовательно, направление тока в проводнике, направление линий магнитного поля и направление силы, действующей на проводник, связаны между собой.

Направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, можно определить, пользуясь правилом левой руки.

В наиболее простом случае, когда проводник расположен в плоскости, перпендикулярной линиям магнитного поля, это правило заключается в следующем: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по току, то отставленный на 90° большой палец покажет направление действующей на проводник силы (рис).

Рис. Применение правила левой руки к проводнику с током

Пользуясь правилом левой руки, следует помнить, что за направление тока в электрической цепи принимается направление от положительного полюса источника тока к отрицательному. Другими словами, четыре пальца левой руки должны быть направлены против движения электронов в электрической цепи. В таких проводящих средах, как растворы электролитов, где электрический ток создаётся движением зарядов обоих знаков, направление тока, а значит, и направление четырёх пальцев левой руки совпадает с направлением движения положительно заряженных частиц.

С помощью правила левой руки можно определить направление силы, с которой магнитное поле действует на отдельно взятые движущиеся в нём частицы, как положительно, так и отрицательно заряженные.

Для наиболее простого случая, когда частица движется в плоскости, перпендикулярной магнитным линиям, это правило формулируется следующим образом: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по движению положительно заряженной частицы (или против движения отрицательно заряженной), то отставленный на 90° большой палец покажет направление действующей на частицу силы (рис.).

Рис. Применение правила левой руки к заряженным частицам, движущимся в магнитном поле

По правилу левой руки можно также определить направление тока (если знаем, как направлены линии магнитного поля и действующая на проводник сила), направление магнитных линий (если известны направления тока и силы), знак заряда движущейся частицы (по направлению магнитных линий, силы и скорости движения частицы) и т. д.

Следует отметить, что сила действия магнитного поля на проводник с током или движущуюся заряженную частицу равна нулю, если направление тока в проводнике или скорость частицы совпадают с линией магнитной индукции или параллельны ей (рис.).

Рис. Магнитное поле не действует в случаях, если прямолинейный проводник с током или скорость движущейся заряженной частицы параллельны линиям магнитного поля или совпадают с ними

Домашняя работа.

Задание 1. Ответь на вопросы.

Какой опыт позволяет обнаружить наличие силы, действующей на проводник с током в магнитном поле?
Как обнаруживается магнитное поле?
От чего зависит направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле?
Сформулируйте правило левой руки для находящегося в магнитном поле проводника с током; для движущейся в этом поле заряженной частицы.
Что можно определить, пользуясь правилом левой руки?
В каком случае сила действия магнитного поля на проводник с током или движущуюся заряженную частицу равна нулю?

Задание 2. Реши ребус.

К занятию прикреплен файл «Это интересно!». Вы можете скачать файл в любое удобное для вас время.

Использованные источники:

http://www.tepka.ru/fizika_9/36.html

Понятия и определения (Электричество) — FizikaGUAP.ru (Высшее образование по направлению 03.03.01-Прикладные математика и физика)

Физика — это наука о наиболее общих свойствах материи и формах её движения.

Известны два вида материи: вещество и поле.

Электрический ток — это направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц.

Электрический заряд q — это физическая скалярная величина, определяющая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии.

Электрическое поле (ЭП) – это форма материи, которая окружает электрически заряженные тела и которую можно обнаружить по взаимодействию электрически заряженных тел.

Свойства ЭП:
1. Оно материально, то есть существует независимо от нас и наших знаний о нём.
2. Оно создаётся электрическими зарядами (заряженными телами)
3. Оно обнаруживается по взаимодействию электрических зарядов (заряженных тел)
4. Оно действует на электрические заряды (заряженные тела) с некоторой силой.
5. Электрическое поле непосредственно невидимо, но может наблюдаться по его действию и с помощью приборов.

6. Электрическое поле является одной из составляющих единого электромагнитного поля и проявлением электромагнитного взаимодействия.
7. Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика напряженность электрического поля.

Напряженность электрического поля E — это векторная физическая величина, равная отношению силы F, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда q.

Магнитное поле

(МП) — это форма материи, окружающая движущиеся электрически заряженные тела.

Свойства МП:
1. Материально, то есть существует независимо от нас и наших знаний о нём.
2. Создаётся магнитами, проводниками с током (движущимися заряженными частицами)
3. Обнаруживается по взаимодействию магнитов, проводников с током (движущихся заряженных частиц)
4. Действует на магниты, проводники с током (движущиеся заряженные частицы) с некоторой силой
5. Никаких магнитных зарядов в природе не существует. Нельзя разделить северный и южный полюсы и получить тело с одним полюсом.
6. МП носит вихревой характер.
7. МП характеризует вектор магнитной индукции

Магнитная индукция B — это векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля (его действия на заряженные частицы) в данной точке пространства. Определяет, с какой силой магнитное поле действует на заряд q, движущийся со скоростью v.

Электромагнитное поле — это совокупность электрического и магнитного полей, поэтому в каждой точке своего пространства оно описывается двумя основными величинами: напряжённостью электрического поля Е и индукцией магнитного поля В.

Сила тока I

— это физическая величина, характеризующая электрический ток и численно равная заряду, проходящему через поперечное сечение проводника за единицу времени.

Напряжение U — это физическая величина, численно равная работе, совершаемой электрическим полем и сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда по проводнику.

Электрическое сопротивление R — физическая величина, характеризующая свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему.

Электропроводность (электрическая проводимость, проводимость)

— способность тела (среды) проводить электрический ток, свойство тела или среды, определяющее возникновение в них электрического тока под воздействием электрического поля. Также физическая величина, характеризующая эту способность и обратная электрическому сопротивлению. Измеряется в См (Сименс).

Удельное электрическое сопротивление вещества — это сопротивление изготовленного из этого вещества однородного проводника единичной длины и с единичной площадью поперечного сечения. Измеряется в Ом*м.

Удельная электрическая проводимость проводника — это величина обратная удельному сопротивлению. Измеряется в См/м (Сименс/метр).

Основные определения и понятия по физике вы можете найти в следующих книгах

Таисия Ивановна Трофимова: Физика. В таблицах и формулах.
Кибец И.Н., Физика. Справочник — 1997

Физика 9класс Магнитное поле. — физика, презентации

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Лицей № 7» г. Бердск

Магнитное поле

9 класс

Учитель физики

И.В.Торопчина

Лицей №7, г. Бердск

Магнитное поле

Магнитное поле порождается электрическим током.

Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц. Следовательно, магнитное поле создаётся движущимися заряженными частицами, как положительными, так и отрицательными.

Анри Ампер (20.01.1775-10.06.1836)

Знаменитый французский физик, математик и естествоиспытатель, член Парижской Академии наук. Он создал первую теорию, которая выражала связь электрических и магнитных явлений. Амперу принадлежит гипотеза о природе магнетизма, он ввел в физику понятие «электрический ток». Джеймс Максвелл назвал Ампера «Ньютоном электричества».

Гипотеза Ампера

В атомах и молекулах вещества в результате движения электронов возникают кольцевые токи.
В постоянных магнитах эти элементарные кольцевые токи ориентированы одинаково. Магнитные поля, образующиеся вокруг каждого такого тока, имеют одинаковые направления, усиливают друг друга, создавая поле внутри и вокруг магнита

Магнитное поле:

Порождается движущимися заряженными частицами (электрическим током).
Обнаруживается по действию на ток.

Магнитное поле — это особая материя вокруг электрического тока, где распространяются его магнитные свойства.

Ганс Кристиан Эрстед (14.08.1977- 9.03.1851) — датский физик, иностранный почетный член Петербургской АН (1830). Труды по электричеству, акустике, молекулярной физике. Открыл (1820) магнитное действие электрического тока.

Опыт Эрстеда (1820г.)

Магнитная стрелка в магнитном поле тока отклоняется определенным образом.

Магнитные линии

Магнитные линии — это воображаемые линии, вдоль которых расположились бы маленькие магнитные стрелки, помещенные в магнитном поле.

В любой точке магнитной линии касательная к ней совпадает с осью магнитной стрелки, помещённой в эту точку.

Магнитные линии

Магнитные линии являются замкнутыми. Например, картина магнитных линий прямого проводника с током представляет собой концентрические окружности, лежащие в плоскости, перпендикулярной проводнику.

Направление магнитных линий

За направление магнитной линии в какой-либо её точке условно принимают направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки, помещённой в эту точку.

Магнитные линии

Магнитные линии ближе друг к другу в тех местах, где магнитное поле сильнее.

По картине магнитных линий можно судить не только о направлении, но и о величине магнитного поля .

Картина магнитного поля постоянного полосового магнита

Магнитные линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный. Внутри магнита они направлены от южного полюса к северному.

Магнитные линии магнитного поля, созданного прямолинейным проводником с током.

Магнитные линии поля, созданного прямолинейным проводником

с током, представляют собой концентрические окружности,

расстояние между которыми увеличивается по мере удаления от

проводника.

Неоднородное магнитное поле

Неоднородное магнитное поле, т.е. поле, в любой точке которого, сила действия на магнитную стрелку может быть различной как по модулю, так и по направлению
Линии неоднородного магнитного поля искривлены, их густота меняется от точки к точке.

Однородное магнитное поле

Однородное магнитное поле, т. е. поле, в любой точке которого, сила действия на магнитную стрелку одинакова по модулю и направлению.

Магнитные линии однородного магнитного поля параллельны друг другу и расположены с одинаковой густотой.

Магнитное поле соленоида

Соленоид — проволочная цилиндрическая катушка с током.

Поле внутри соленоида можно считать

однородным, если длина соленоида

значительно больше его диаметра (вне

соленоида поле неоднородно, его

магнитные линии расположены

примерно так же, как у полосового

магнита).

Однородным является поле внутри постоянного

полосового магнита в центральной его части.

Линии магнитного поля

Линии магнитного поля, направленные перпендикулярно плоскости чертежа:

а — от наблюдателя;

б — к наблюдателю

Подумай и ответь!

1.Магнитное поле существует…

А. только вокруг движущихся электронов;

Б. только вокруг движущихся положительных ионов;

В.только вокруг движущихся отрицательных ионов;

Г. вокруг всех движущихся заряженных частиц.

2.Выберите верное(-ые) утверждение(-я):

А. магнитное поле можно обнаружить по действию на магнитную стрелку;

Б. магнитное поле можно обнаружить по действию на движущийся заряд;

В. магнитное поле можно обнаружить по действию на проводник с током.

Подумай и ответь!

3.Направление магнитных линий в данной точке пространства совпадает с направлением:

А. силы, действующей на неподвижный заряд

в этой точке;

Б.силы, действующей на движущийся заряд в

этой точке;

В. северного полюса магнитной стрелки,

помещенной в эту точку;

Г. южного полюса магнитной стрелки,

помещенной в эту точку.

Подумай и ответь!

4.Выберите верное(-ые) утверждение(-я): А. магнитные линии замкнуты; Б. магнитные линии гуще располагаются в

тех областях, где магнитное поле сильнее; В. направление силовых линий совпадает с

направлением северного полюса магнитной

стрелки, помещенной в изучаемую точку.

Подумай и ответь!

5.Как выглядят магнитные линии однородного магнитного поля?

А. Магнитные линии параллельны друг другу,

расположены с одинаковой частотой;

Б. Магнитные линии параллельны друг другу,

расположены на разных расстояниях друг от

друга;

В. Магнитные линии искривлены, их густота

меняется от точки к точке;

Г. Магнитные линии разомкнуты.

Домашнее задание

§34

Упр.31

Спасибо за внимание!

9 класс Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток

Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки.

Цель урока:

Дать учащимся представление о магнитной силе. Изучить и научиться применять правило левой руки.

Тип урока:

Комбинированный урок

Используемые учебники и учебные пособия:

А.В. Пёрышкин и др. «Физика-9»

Используемое оборудование:

Штатив лабораторный, подковообразный магнит, источник питания, реостат, ключ, соединительные провода, МГД-генератор

Краткое описание:

На уроке проверить знания учащихся по теме «Магнитное поле и его графическое изображение»; выяснить наличие остаточных знаний по теме из 8 класса «Магнитное поле проводника с током»; на опыте продемонстрировать действие магнитной силы на проводник с током, находящемся в магнитном поле; на основе опыта ввести правило левой руки; показать аналогичность действия магнитной силы на движущиеся заряженные частицы при помощи МГД-генератора.

Ход урока:
I. Организационный момент.
II. Проверка знаний учащихся:
а) Сборка установки по рисунку 104 учебника Физика – 9 А.В.Пёрышкин без магнитов

Вопросы учащимся:
1. Существует ли магнитное поле вокруг проводника с током?
2. Как его можно обнаружить?
3. Что можно сказать об интенсивности магнитного поля вокруг проводника с током?
б) Ставится магнитная стрелка к проводнику и проверяются ответы учащихся.
в) Выводы также предлагается сделать учащимся:
1. Источником магнитного поля является электрический ток.
2. Взаимосвязь между магнитными полями существует.
III. Изучение нового материала:
а) К собранной установке по рисунку 104 добавляются магниты в соответствии с этим рисунком.
Вопрос: Что будет происходить с проводником при замыкании ключа и почему?
Ответ: проводник будет откланяться в разные стороны в зависимости от того, как направлены магнитные линии и от направления тока. Характер взаимодействия магнитных полей можно описать магнитной силой, которая действует на проводник с током.
б) Меняется направление магнитных линий и направление тока.
Вывод: направление тока в проводнике, направление линий магнитного поля и направление силы, действующей на проводник, связаны между собой. Это правило называется правилом левой руки.
Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по току, то отставленный на 900 большой палец покажет направление действия магнитной силы.
в) Демонстрация действия магнитной силы на движущиеся заряженные частицы при помощи МГД – генератора и осциллографа.

Пламя горелки представляет собой низкотемпературную плазму, состоящую из положительных и отрицательных ионов воздуха и продуктов сгорания газа (или бензина). Ионы двигаются вертикально вверх, перпендикулярно силовым линиям. В магнитном поле на каждый ион действует сила Лоренца, отклоняющая ион к электроду. Направление действия силы можно определить по правилу левой руки. В результате положительные ионы оседают на одном электроде (он становится катодом), а отрицательные на другом (аноде). Поскольку электроды приобретают разноименный заряд, между ними возникает ЭДС.
Также действие магнитной силы можно показать при помощи осциллографа: необходимо на экране получить движущуюся точку, а потом поднести к самому экрану полосовой магнит. Движущаяся точка будет отклоняться в зависимости от поднесённого полюса.
Вывод: чтобы узнать направление движения заряженной частицы в магнитном поле необходимо воспользоваться также правилом левой руки.
Поправка:
1. четыре пальца левой руки нужно направлять по направлению движения заряженных частиц;
2. в случае рассмотрения движения отрицательно заряженной частицы, магнитная сила будет направлена в противоположную сторону.
г) Если направление тока в проводнике (направление движения заряженных частиц) совпадают с направлением магнитных линий или параллельны им, то магнитная сила равна нулю.
IV. Закрепление: Решение задач Упр.36 (1,2)
V. Домашнее задание §46, Упр.36 (3,4,5).

Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки

Цель урока. Закрепить знания учащихся о магнитном поле; сформировать умения пользоваться на практике мнемоническим правилом левой руки.

Демонстрации. Действие магнитного поля на проводник с током (по рис. 101 учебника).

Содержание опроса. 1. Сформулируйте правило буравчика. 2. Что можно определить, используя правило буравчика? 3. Сформулируйте правило правой руки. 4. Что можно определить, используя правило правой руки?

Содержание нового материала. Действие магнитного поля на проводник с током и на движущуюся заряженную частицу. Правило левой руки.

Закрепление материала. Вопросы после § 36. Решение задач 1888, 1889, 1890, 1891 из Сборника.

Домашнее задание. § 36. Упражнение 33.

Планируемые результаты обучения

Метапредметные: овладеть регулятивными УУД при выдвижении гипотез о действии магнитного поля на проводник с током и движущуюся заряженную частицу; развивать навыки монологической и диалогической речи; учиться выражать свои мысли при ответах на вопросы качественных задач.

Личностные: сформировать познавательный интерес к изучению магнитного поля, творческие способности и практические умения по использованию правила левой руки, самостоятельность в приобретении новых знаний, ценностное отношение друг к другу, к учителю, к результатам обучения.

Общие предметные: изучить мнемоническое правило левой руки; применять полученные знания при решении качественных задач; кратко и четко отвечать на вопросы после параграфа.

Частные предметные: применять правило левой руки; определять направление силы, действующей на электрический заряд, движущийся в магнитном поле; определять знак заряда и направление движения заряженной частицы в магнитном поле.

Методические замечания

Изложение нового материала можно начать с повторения основного свойства магнитного поля — его материальность и что обнаружить магнитное поле можно по его действию на проводник с током. Затем с помощью установки, изображенной на рисунке 101 учебника, продемонстрировать действие магнитного поля постоянного магнита на проводник с током. Записать вывод из данного опыта: при замыкании ключа в цепи возникает электрический ток, и сторона ВС проводника втягивается в пространство между полюсами дугообразного магнита. Задать вопрос: “Как проще обнаружить магнитное поле?” Обсудить действие магнитного поля на стрелку компаса. Прийти к выводу, что магнитное поле создается электрическим током и обнаруживается по его действию на электрический ток. Продемонстрировать изменение направления тока в цепи (по рис. 102 учебника) и выяснить, как связаны между собой направление тока в проводнике и направление силы, действующей в магнитном поле на проводник с током. Записать вывод: направление тока в проводнике, направление линий магнитного поля и направление силы, действующей на проводник, связаны между собой.

Сформулировать правило левой руки для определения направления силы, действующей на проводник с током в магнитном поле. Пользуясь правилом левой руки, необходимо помнить, что за направление тока в электрической цепи принимается направление движения положительно заряженной частицы. Поэтому направление четырех пальцев левой руки совпадает с направлением движения положительно заряженной частицы.

Объяснить учащимся, что с помощью правила левой руки можно определить направление силы, с которой магнитное поле действует на отдельно взятые движущиеся в нем частицы, как положительно, так и отрицательно заряженные. Сформулировать это правило для наиболее простого случая, когда заряженная частица движется в плоскости, перпендикулярной магнитным линиям. Следует обратить внимание учащихся, что по правилу левой руки можно определить направление тока (если знаем, как направлены линии магнитного поля и действующая на проводник сила), направление магнитных линий (если известны направления тока и силы), знак заряда движущейся частицы (по направлению магнитных линий, силы и скорости движения частицы). Рассмотреть случаи, когда сила, действующая на проводник с током или движущуюся заряженную частицу, равна нулю (если направление тока в проводнике или скорость движения частицы параллельны линиям магнитного поля или совпадают с ними).

Конспект урока «Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток

Вариант 1

А. электронов

Б. положительных частиц

В. отрицательных ионов

2. В основе работы электродвигателя лежит…

А. действие магнитного поля на проводник с электрическим током

Б. электростатическое взаимодействие зарядов

В. действие электрического поля па электрический заряд

Г. явление самоиндукции

3. Положительно заряженная частица, имеющая горизонтально направленную скорость v. влетает в область поля перпендикулярно магнитным линиям (см. рис.). Куда направлена действующая на частицу сила?

Б. Вертикально вверх

В. Вертикально вниз

4. Электрическая цепь, состоящая из четырех прямолинейных горизонтальных проводников (1-2, 2-3, 3-4, 4-1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, силовые линии которого направлены вертикально вверх (см. рис., вид сверху).Сила, действующая на проводник 4-1, направлена

А. горизонтально влево

Б. горизонтально вправо

В. вертикально вниз

Г. вертикально вверх

=============================

Тема теста: «Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки»

Вариант 2

1. Направление тока, согласно его представления в магнетизме, совпадает с направлением движения

А. отрицательных ионов

Б. электронов

В. положительных частиц

2. Магнитное поле действует с ненулевой по модулю силой на…

А. ион, движущийся перпендикулярно линиям магнитной индукции

Б. ион, движущийся вдоль линий магнитной индукции

В. покоящийся атом

Г. покоящийся ион

3. Выберите верное(-ые) утверждения.

А: для определения направления силы, действующей на положительно заряженную частицу, следует четыре пальца левой руки располагать по направлению скорости частицы

Б: для определения направления силы, действующей на отрицательно заряженную частицу, следует четыре пальца левой руки располагать против направления скорости частицы

А. Только Б

Б. ни А, ни Б

В. и А, и Б

Г. Только А

4. Отрицательно заряженная частица, имеющая горизонтально направленную скорость v, влетает в область поля перпендикулярно магнитным линиям (см. рис.). Куда направлена действующая на частицу сила?

А. горизонтально вправо в плоскости рисунка

Б. горизонтально влево в плоскости рисунка

=============================

Тема теста: «Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки»

Вариант 3

1. Направление тока, согласно его представления в магнетизме, совпадает с направлением движения

А. отрицательных ионов

Б. электронов

В. положительных частиц

2. Квадратная рамка расположена в однородном магнитном поле гак, как показано на рисунке. Направление тока в рамке указано стрелками. Сила, действующая на нижнюю сторону рамки,

А. направлена вниз

Б. из плоскости листа к нам

В. в плоскость листа от нас

Г. направлена вверх

3. Электрическая цепь, состоящая из четырех прямолинейных горизонтальных проводников (1-2, 2-3, 3-4, 4-1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, силовые линии которого направлены вертикально вверх (см. рис., вид сверху).Сила, действующая на проводник 4-1, направлена

А. горизонтально вправо

Б. вертикально вверх

В. горизонтально влево

Г. вертикально вниз

А. на нас от рисунка

Б. горизонтально влево

В. от нас к рисунку

Г. горизонтально вправо

=============================

Тема теста: «Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки»

Вариант 4

1. Направление тока, согласно его представления в магнетизме, совпадает с направлением движения

А. электронов

Б. положительных частиц

В. отрицательных ионов

2. Электрическая цепь, состоящая из четырех прямолинейных горизонтальных проводников (1-2, 2-3, 3-4, 4-1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, силовые линии которого направлены вертикально вверх (см. рис., вид сверху).Сила, действующая на проводник 4-1, направлена

А. горизонтально влево

Б. вертикально вниз

В. вертикально вверх

Г. горизонтально вправо

3. Квадратная рамка расположена в однородном магнитном поле гак, как показано на рисунке. Направление тока в рамке указано стрелками. Сила, действующая на нижнюю сторону рамки,

А. направлена вверх

Б. из плоскости листа к нам

В. в плоскость листа от нас

Г. направлена вниз

4. Электрическая цепь, состоящая из четырех прямолинейных горизонтальных проводников (1-2, 2-3, 3-4, 4-1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, линии которого направлены горизонтально вправо (см. рис., вид сверху). Сила, действующая на проводник 1-2, направлена

А. горизонтально вправо

Б. от нас к рисунку

В. горизонтально влево

Г. на нас от рисунка

=============================

Тема теста: «Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки»

Вариант 5

1. Квадратная рамка расположена в однородном магнитном поле гак, как показано на рисунке. Направление тока в рамке указано стрелками. Сила, действующая на нижнюю сторону рамки,

А. из плоскости листа к нам

Б. направлена вверх

В. направлена вниз

Г. в плоскость листа от нас

2. Электрическая цепь, состоящая из четырех прямолинейных горизонтальных проводников (1-2, 2-3, 3-4, 4-1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, линии которого направлены горизонтально вправо (см. рис., вид сверху). Сила, действующая на проводник 1-2, направлена

А. горизонтально влево

Б. от нас к рисунку

В. горизонтально вправо

Г. на нас от рисунка

3. Основное назначение электродвигателя заключается в преобразовании…

А. электрической энергии в механическую энергию

Б. механической энергии в электрическую энергию

В. внутренней энергии в механическую энергию

Г. механической энергии в различные виды энергии

4. Направление тока, согласно его представления в магнетизме, совпадает с направлением движения

А. положительных частиц

Б. электронов

В отрицательных ионов

=============================

Тема теста: «Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки»

Верные ответы:

Вариант 1

Вопрос 1 — Б;

Вопрос 2 — А;

Вопрос 3 — Г;

Вопрос 4 — А;

Вариант 2

Вопрос 1 — В;

Вопрос 2 — А;

Вопрос 3 — В;

Вопрос 4 — Г;

Вариант 3

Вопрос 1 — В;

Вопрос 2 — В;

Вопрос 3 — В;

Вопрос 4 — А;

Вариант 4

Вопрос 1 — Б;

Вопрос 2 — А;

Вопрос 3 — В;

Вопрос 4 — Г;

Вариант 5

Вопрос 1 — Г;

Вопрос 2 — Г;

Вопрос 3 — А;

Вопрос 4 — А;

Мы знаем, что магниты действуют на проводники, притягивая или отталкивая их. Если магнит поднести к гвоздю, то гвоздь притянется к магниту. В случае, когда мы имеем не просто проводник, а проводник с током, то на него стороннее магнитное поле тоже будет действовать , заставляя двигаться.

Эксперименты по обнаружению магнитного поля

Это установили в результате неоднократных экспериментов, подвешивая способную свободно двигаться рамку с током в поле постоянного магнита . При пропускании тока через контур, то есть через рамку, она отклонялась от своего первоначального положения.

При отключении тока или удалении магнита рамка возвращалась в свое начальное положение. То есть магнит обусловливал перемещение в пространстве проводника с током. Такой эффект может быть использован для обнаружения магнитного поля по его действию на электрический ток.

При проведении экспериментов в контуре с током меняли направление тока, а также по-разному устанавливали магнит возле рамки. При этом рамка отклонялась по-разному. Установили, что направление ее отклонения , а, следовательно, и направление действия магнитного поля на проводник с током, связано с направлением тока в контуре и направлением магнитных линий.

«Правило левой руки»

Для нахождения направления этого действия можно применять «правило левой руки». Правило левой руки в физике выглядит следующим образом:

Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по току, то отставленный на 90˚ большой палец покажет направление действующей на проводник силы.

При этом надо помнить, что направление электрического тока это направление движения положительных зарядов, а не электронов. Ток всегда направлен от положительного полюса источника к отрицательному. В растворах электролитов при пропускании тока за его направление принимается движение положительных ионов.

Соответственно, из данного правила можно найти не только направление действия силы магнитного поля на проводник с током, но и направление тока, если известны направление линий магнитного поля и направление его действия на контур, а также можно определить, куда направлены линии магнитного поля, если известно, куда течет ток, и куда движется контур с током. То есть правило левой руки одинаково справедливо и применимо для всех его участников.

Следует отметить еще то, что для возникновения действующей на проводник с током силы, линии магнитного поля не должны быть параллельны или совпадать с направлением тока в цепи. Максимальное воздействие магнитное поле окажет, если его линии будут перпендикулярны направлению тока.

Вспомним, как можно обнаружить магнитное поле, ведь оно невидимо и наши органы чувств его не воспринимают? Магнитное поле можно обнаружить только по его действию на другие тела, например, на магнитную стрелку. Поле действует на стрелку с какой-то силой, заставляющей ее изменить первоначальную ориентацию. Магнитное поле создается при движении зарядов вдоль проводника в цепи или за счет одинаковой ориентации кольцевых токов в постоянных магнитах. Открытие Эрстеда, о взаимосвязи между электричеством и магнетизмом побудила ученых проводить различные опыты, с помощью которых были установлены новые закономерности. Мы уже знаем, что вокруг проводника с током создается магнитное поле. А как будет вести себя проводник с током, если его поместить в другое магнитное поле?
Проведем опыт.
Соберем установку, состоящую из подвижной рамки из меди, закрепленной на изолирующей штанге, источника тока, реостата и ключа. Включи цепь. Рамка останется неподвижной. Мы уже знаем, что вокруг проводника есть магнитное поле, но обнаружить мы его не можем. Разомкнем цепь. Расположим дугообразный магнит вблизи рамки так, чтобы горизонтальная часть рамки располагалась между его полюсами (т.к. вблизи полюсов магнитное поле наиболее сильное). Вокруг дугового магнита так же есть магнитное поле, но пока в рамке не течет ток, обнаружить его мы так же не можем. Замкнем цепь. Рамка пришла в движение и отклонилась влево. Некоторая сила, направленная в сторону магнита привела рамку в движение и отклонила ее на некоторый угол. Магнитное поле вокруг проводника создается электрическим током. Обнаружить магнитное поле можно по его действию электрический ток. На рисунке отмечено направление движения тока в проводнике. За направление тока выбрано движение от положительного полюса источника тока к отрицательному полюсу. Изменим направление тока, поменяв полярность. Замыкаем цепь и опять обнаруживаем магнитное поле по действию на рамку — она отклонилась на некоторый угол в противоположную от магнита сторону. Если в последнем опыте поменять расположение полюсов магнита на противоположное, рамка втянется в дуговой магнит. Направление силы, под действием которой проводник движется в конкретном направлении, можно определить по правилу левой руки. Это мнемоническое правило, с помощью которого легко определить, куда будет направлена сила, обозначим ее на рисунке буквой F. Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили перпендикулярно в ладонь, четыре пальца показывали направление тока, тогда отставленный на 900 большой палец покажет направление действующей на проводник силы. Запомните, что за направление тока выбрано движение от плюса к минусу. Так в проводящей среде движутся положительные заряды, создающие ток. Значит, по правилу правой руки так же можно определить направление силы для положительно заряженной частицы. А когда мы хотим определить направление силы, действующей на отрицательную частицу, четыре пальца должны располагаться против движения отрицательно заряженной частицы.
Определите, как расположены полюса магнита, направление силы тока и силы, действующей со стороны магнитного поля на проводник с током. Воспользуемся правилом левой руки. Четыре пальца левой руки показывают направление тока. Проводник расположен перпендикулярно плоскости, а так как мы видим оперение стрелы (крест), следовательно, ток движется от нас. Направление силы, действующей со стороны магнитного поля, показывает отставленный на 900 большой палец. Ладонь левой руки смотрит вверх, следовательно, в нее будут входить линии магнитного поля, то есть северный полюс магнита должен располагаться сверху. Если направление тока в проводнике или скорость частицы совпадают с линией магнитной индукции или параллельны ей, то сила действия магнитного поля или движущуюся заряженную частицу равна нулю.

Благодаря сегодняшнему видеоуроку мы узнаем, как происходит обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Запомним правило левой руки. С помощью опыта мы узнаем, как происходит обнаружение магнитного поля по его воздействию на другой электрический ток. Изучим, в чём состоит правило левой руки.

На этом уроке мы обсудим вопрос, связанный с обнаружением магнитного поля по его действию на электрический ток, и познакомимся с правилом левой руки.

Обратимся к опыту. Первый подобный эксперимент по исследованию взаимодействия токов был проведен французским ученым Ампером в 1820 году. Эксперимент заключался в следующем: по параллельным проводникам пропускали электрический ток в одном направлении, затем в разных направлениях наблюдали взаимодействие этих проводников.

Рис. 1. Опыт Ампера. Сонаправленные проводники с током притягиваются, противонаправленные отталкиваются

Если взять два параллельных проводника, по которым проходит электрический ток в одном направлении, то в этом случае проводники будут друг к другу притягиваться. Когда в тех же самых проводниках электрический ток проходит в разных направлениях, проводники отталкиваются. Таким образом, мы наблюдаем силовое действие магнитного поля на электрический ток. Итак, можно сказать следующее: магнитное поле создается электрическим током и обнаруживается по его действию на другой электрический ток (сила Ампера).

Когда было проведено большое количество аналогичных экспериментов, то было получено правило, которое связывает между собой направление магнитных линий, направление электрического тока и силовое действие магнитного поля. Это правило получило название правило левой руки . Определение: левую руку нужно расположить таким образом, чтобы магнитные линии входили в ладонь, четыре вытянутых пальца указывали направление электрического тока — тогда отогнутый большой палец укажет направление действия магнитного поля.

Рис. 2. Правило левой руки

Обратите внимание: мы не можем говорить о том, что, куда направлена магнитная линия, туда и действует магнитное поле. Здесь взаимосвязь между величинами несколько сложнее, поэтому мы пользуемся правилом левой руки .

Вспомним, что электрический ток — это направленное движение электрических зарядов. Значит, магнитное поле действует на движущийся заряд. И мы можем воспользоваться в данном случае так же правилом левой руки для определения направления этого действия.

Обратите внимание на рисунок, на котором приведены различные случаи использования правила левой руки, и проанализируйте каждый случай самостоятельно.

Рис. 3. Различные случаи применения правила левой руки

Напоследок, еще один важный факт. Если электрический ток или скорость заряженной частицы направлены вдоль линий магнитного поля, то никакого действия магнитного поля на эти объекты не будет.

Список дополнительной литературы:

Асламазов Л.Г. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях // Квант. — 1984. — № 4. — С. 24-25. Мякишев Г.Я. Как работает электродвигатель? // Квант. — 1987. — № 5. — С. 39-41. Элементарный учебник физики. Под ред. Г.С. Ландсберга. Т. 2. — М., 1974. Яворский Б.М., Пинский А.А. Основы физики. Т.2. — М.: Физматлит, 2003.

Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки
Электромагнитные явления

Рис. 1. Опыт Ампера. Сонаправленные проводники с током притягиваются, противонаправленные отталкиваются

Рис. 2. Правило левой руки

Рис. 3. Различные случаи применения правила левой руки

Список дополнительной литературы:

Магнитное поле создается электрическим током и обнаруживается

На чтение 15 мин. Опубликовано 12.12.2019

Наличие такой силы можно показать с помощью установки, изображённой на рисунке 101. Трёхсторонняя рамка ABCD, изготовленная из медной проволоки, подвешена на крюках так, что может свободно отклоняться от вертикали.

Сторона ВС находится в области наиболее сильного магнитного поля дугообразного магнита, располагаясь между его полюсами (рис. 101, а). Рамка присоединена к источнику тока последовательно с реостатом и ключом.

Рис. 101. Действие магнитного поля на проводник с током

При замыкании ключа в цепи возникает электрический ток, и сторона ВС втягивается в пространство между полюсами (рис. 101, б).

Изменим направление тока в цепи, поменяв местами провода в гнёздах изолирующей штанги (рис. 102). При этом изменится и направление движения проводника ВС, а значит, и направление действующей на него силы.

Рис. 102. Направление силы, действующей в магнитном поле на проводник с током, зависит от направления тока

Рис. 103. Применение правила левой руки к проводнику с током

Рис. 104. Применение правила левой руки к заряженным частицам, движущимся в магнитном поле

Рис. 105. Магнитное поле не действует в случаях, если прямолинейный проводник с током или скорость движущейся заряженной частицы параллельны линиям магнитного поля или совпадают с ними

Вопросы

Какой опыт позволяет обнаружить наличие силы, действующей на проводник с током в магнитном поле?
Как обнаруживается магнитное поле?
От чего зависит направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле?
Сформулируйте правило левой руки для находящегося в магнитном поле проводника с током; для движущейся в этом поле заряженной частицы.
Что можно определить, пользуясь правилом левой руки?
В каком случае сила действия магнитного поля на проводник с током или движущуюся заряженную частицу равна нулю?

Упражнение 33

В какую сторону покатится лёгкая алюминиевая трубочка при замыкании цепи (рис. 106)?

Рис. 106
На рисунке 107 изображены два оголённых проводника, соединённых с источником тока, и лёгкая алюминиевая трубочка АВ.

Вся установка находится в магнитном поле. Определите направление тока в трубочке АВ, если в результате взаимодействия этого тока с магнитным полем трубочка катится по проводникам в направлении, указанном на рисунке. Какой полюс источника тока является положительным, а какой — отрицательным?
Между полюсами магнитов (рис. 108) расположены четыре проводника с током. Определите, в какую сторону движется каждый из них.

Отрицательно заряженная частица движется со скоростью и в магнитном поле (рис. 109). Укажите направление силы, с которой поле действует на частицу.

Рис. 109

Магнитное поле действует с силой F на частицу, движущуюся со скоростью v (рис. 110). Определите знак заряда частицы.

Разделы: Физика

Цели урока:

Образовательные:

изучить как обнаруживается магнитное поле по его действию на электрический ток, изучить правило левой руки, повторить ранее пройденные определения электрического поля, магнитного поля, условия их возникновения, свойства; закрепить правила правой и левой руки с помощью упражнений;
закрепить знания по предыдущим темам;
научить применять знания, полученные на уроке;
показать связь с жизнью;
расширить межпредметные связи.

Воспитательные:

формировать интерес к предмету, к учебе, воспитывать инициативу, творческое отношение, воспитывать добросовестное отношение к учебе, прививать навыки, как самостоятельной работы, так и работы в коллективе, воспитывать познавательную потребность и интерес к предмету.

Развивающие:

развивать физическое мышление учащихся, их творческие способности, умение самостоятельно формулировать выводы, расширять познавательный интерес путем привлечения дополнительного материала, а также потребности к углублению и расширению знаний;

развивать речевые навыки;

формировать умения выделять главное, делать выводы, развивать способность быстро воспринимать информацию и выполнять необходимые задания; развивать логическое мышление и внимание, умение анализировать, сопоставлять полученные результаты, делать соответствующие выводы.

Этапы урока:

1. Организационный момент – 2 мин.
2. Проверка домашнего задания, знаний и умений – 6 мин.
3. Объяснение нового материала – 18 мин.
4. Физкультминутка – 2 мин.
5. Закрепление. Решение задач – 15 мин.
6. Итоги. Выводы. Домашнее задание – 2 мин.

I. Проверка домашнего задания, знаний и умений – 6 мин

1. Магнитное поле порождается______________ (электрическим током).
2. Магнитное поле создается ______________заряженными частицами (движущимися).
3. За направление магнитной линии в какой-либо ее точке условно принимают направление, которое указывает _________полюс магнитной стрелки, помещенной в эту точку (северный).
4.Магнитные линии выходят из _________ полюса магнита и входят в ________. (Северного, южный).
5. Как взаимодействуют два провода троллейбусной линии: притягиваются или отталкиваются? (Притягиваются).
Поменялись листочками и проверили друг друга. На кодоскопе высвечиваются правильные ответы.
Правильных ответов: 5 ответов– 5 баллов, 4 ответа – 4 балла, 3 ответа – 3 балла, 1 – 2 ответа – 2 балла.

II. Объяснение нового материала – 20 мин

Учитель: Как можно обнаружить магнитное поле? Оно не действует на наши органы чувств – не имеет запаха, цвета, вкуса. Мы не можем, правда, с уверенностью утверждать, что в животном мире нет существ, чувствующих магнитное поле. В США и Канаде для отгона миног с места скопления мальков на реках, впадающих в Великие озера, установлены электромагнитные барьеры. Ученые объясняют способность рыб ориентироваться в просторах океана их реакцией на магнитные поля…
Сегодня на уроке мы изучим, как обнаружить магнитного поля по его действию на электрический ток и изучим правило левой руки.
На всякий проводник с током, помещенный в магнитное поле и не совпадающий с его магнитными линиями, это поле действует с некоторой силой, наличие такой силы можно посмотреть с помощью такого опыта: проводник подвешен на гибких проводах, который через ключ присоединен к аккумуляторам. Проводник помещен между полюсами подковообразного магнита, т. е. находится в магнитном поле.
При замыкании ключа в цепи возникает электрический ток, и проводник приходит в движение. Если убрать магнит, то при замыкании цепи проводник с током двигаться не будет.

Если ученики смогут сами ответить: Значит, со стороны магнитного поля на проводник с током действует некоторая сила, отклоняющая его от первоначального положения.

Учитель: Действие магнитного поля на проводник с током может быть использовано для обнаружения магнитного поля в данной области пространства.
Конечно, обнаружить магнитное поле проще с помощью компаса. Но действие магнитного поля на находящуюся в нем магнитную стрелку компаса, по существу, тоже сводится к действию поля на элементарные электрические токи, циркулирующие в молекулах и атомах магнитного вещества, из которого изготовлена стрелка.

Вывод 1: Таким образом, магнитное поле создается электрическим током и обнаруживается по его действию на электрический ток.
Выясним, от чего зависит направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле. Опыт показывает, что при изменении направления тока изменяется и направление движения проводника, а значит, и направление действующей на него силы Направление силы изменится и в том случае, если, не меняя направления тока, поменять местами полюсы магнита (т. е. изменить направление линий магнитного поля).
Следовательно, направление тока в проводнике, направление линий магнитного поля и направление силы, действующей на проводник, связаны между собой.
Направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, можно определить, пользуясь правилом левой руки. В наиболее простом случае, когда проводник расположен в плоскости, перпендикулярной линиям магнитного поля, это правило заключается в следующем: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по току, то отставленный на 90° большой палец покажет направление действующей на проводник силы.

Ученики: за направление тока во внешней части электрической цепи (т.е. вне источника тока) принимается направление от положительного полюса источника тока к отрицательному.

Учитель: Пользуясь правилом левой руки это следует помнить.
Другими словами, четыре пальца левой руки должны быть направлены против движения электронов в электрической цепи. В таких проводящих средах, как растворы электролитов, где электрический ток создается движением зарядов обоих знаков, направление тока, а значит, и направление четырех пальцев левой руки совпадает с направлением движения положительно заряженных частиц.
С помощью правила левой руки можно определить направление силы, с которой магнитное поле действует на отдельно взятую движущуюся в нем частицу, как положительно, так и отрицательно заряженную. Для наиболее простого случая, когда частица движется в плоскости, перпендикулярной магнитным линиям, это правило формулируется следующим образом: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по движению положительно заряженной частицы (или против движения отрицательно заряженной), то отставленный на 90° большой палец покажет направление действующей на частицу силы.

Пользуясь правилом левой руки, можно определить не только направление силы, действующей в магнитном поле на проводник с током или движущуюся заряженную частицу. По этому правилу мы можем определить направление тока (если знаем, как направлены линии магнитного поля и действующая на проводник сила), направление магнитных линий (если известны направления тока и силы), знак заряда движущейся частицы (по направлению магнитных линий, силы и скорости движения частицы).
Сила действия магнитного поля на проводник с током или движущуюся заряженную частицу равна нулю, если направление тока в проводнике или скорость частицы совпадают с линиями магнитного поля или параллельны им.

III. Физкультминутка – 2 мин.

Встаньте, пожалуйста. Вы – компас, ваше лицо – указывает всегда на север, затылок – на юг, стена – это северный полюс, противоположная доска – южный полюс. – Дети поворачиваются лицом к стене. Полюса поменялись. Дети поворачиваются лицом к доске. Возникают магнитные бури – дети начинают качаться и вращаться.
Отдохнули, спасибо, присаживайтесь.

А знаете ли вы, что…

Сильное магнитное поле влияет на рост кристаллов: например, монокристаллы меди, сформировавшиеся в сильных магнитных полях, обладают более совершенной кристаллической решеткой.
Сильное магнитное поле используется и для лечения такого распространенного и опасного заболевания, как нарушение ритма сердечных сокращений (аритмия). Сердце – орган, непрерывно совершающий ритмичные сокращения, период которых определяется слабыми электрическими сигналами, посылаемыми головным мозгом. При заболеваниях сердца ритм сокращений нарушается. В особо тяжелых случаях используют дефибрилляторы – приборы, генерирующие импульсы высокого напряжения, причем электроды накладываются непосредственно на область сердца, в результате чего нередко получается ожог. При использовании пульсирующего магнитного поля, вызывающего индукционные токи в нервных клетках, эта опасность исключается.

Магнитный страж прилавка

Чтобы как-то защититься от краж, владельцы магазинов прикрепляют к товару особые бирки, которые отрываются на контрольном пункте после того, как уплачены деньги. Бирки – крошечные антенны – при попытке вынести покупку из магазина без оплаты включают на выходе сигнал тревоги за счет резонансного усиления радиосигнала, поступающего от небольших радиопередатчиков, установленных на выходе. Однако этот способ оказался не совсем надежен: вор может, заэкранировав бирку кусочком фольги или собственным телом, обмануть сигнальное устройство.
Чтобы этого не случалось, фирма «Чекмейт системс» разработала новую систему. Контрольная бирка изготавливается теперь из магнитного материала, а на выходе магазина стоят высокочувствительные магнитометры.
Система отрегулирована так, что она не реагирует на металлические предметы малого размера: ключи, часы, пряжки и ювелирные изделия, но отчаянно трезвонит, когда замечает контрольную бирку.

IV. Закрепление материала. Решение задач – 15 мин.

Учитель:Упр. 36 (1). В какую сторону покатится легкая алюминиевая трубочка при замыкании цепи?
Ученики дают ответы: по правилу левой руки линии магнитного поля входят в ладонь, электрический ток течет по трубочке, значит, трубочка покатится к источнику тока.
Учитель: Давайте проверим на опыте ваши ответы.

Решение задач: № 1068, № 1069 (а, б), № 1070, № 1078.

Учитель: Сегодня на уроке мы изучили, как обнаружить магнитное поле по его действию на электрический ток. Рассмотрели правило левой руки.

V. Домашнее задание: § 46, упр. 36 (2, 3, 4, 5).

Между неподвижными электрическими зарядами действуют силы, определяемые законом Кулона. Согласно теории близкодействия это взаимодействие осуществляется так: каждый из зарядов создает электрическое поле, поле одного заряда действует на другой заряд и наоборот.

Однако между электрическими зарядами могут существовать силы и иной природы. Их можно обнаружить с помощью следующего опыта. Возьмем два гибких проводника, укрепим их вертикально

и присоединим нижними концами к полюсам источника тока (рис. 204). Притяжения или отталкивания проводников при этом не обнаружится. Но если другие концы проводников замкнуть проволокой так, чтобы в проводниках возникли токи противоположного направления (рис. 205), то проводники начнут отталкиваться друг от друга. В случае токов одного направления проводники притягиваются (рис 206).

Взаимодействия между проводниками с током, т. е. взаимодействия между движущимися электрическими зарядами, называют магнитными Силы, с которыми проводники с током действуют друг на друга, называют магнитными силами. С магнитными взаимодействиями вы знакомились в курсе физики VII класса. В IX классе магнитные силы мы будем изучать более подробно.

Магнитное поле. Согласно теории близкодействия ток в одном из проводников не может непосредственно действовать на другой ток.

Подобно тому как в пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает электрическое поле, в пространстве, окружающем токи, возникает поле, называемое магнитным.

Электрический ток в одном из проводников создает вокруг себя магнитное поле, которое действует на ток во втором проводнике. А поле, созданное вторым током, действует на первый.

Магнитное поле представляет собой особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами.

Основные свойства магнитного поля, устанавливаемые экспериментально, таковы:

1. Магнитное поле порождается электрическим током (движущимися зарядами).

2 Магнитное поле обнаруживается по действию на ток (движущиеся заряды).

Подобно электрическому полю, магнитное поле существует реально, независимо от нас, от наших знаний о нем. Экспериментальным доказательством реальности магнитного поля, как и реальности электрического поля, является факт существования электромагнитных волн (см. § 41).

Замкнутый контур с током в магнитном поле. Для исследования магнитного поля, казалось бы, удобно взять очень малый элемент тока, т. е. малый отрезок тонкого проводника с током, подобно тому как для исследования электрического поля использовалось небольшое заряженное тело. Однако постоянный ток в отрезке проводника не может существовать, потому что любая цепь, по которой идет постоянный ток, всегда замкнута.

Для изучения магнитного поля лучше всего взять замкнутый контур малых (по сравнению с расстояниями, на которых магнитное поле заметно изменяется) размеров. Например, можно взять маленькую плоскую проволочную рамку произвольной формы (рис. 207). Подводящие ток проводники нужно расположить близко друг к другу или сплести вместе. Тогда результирующая сила, действующая со стороны магнитного поля на эти проводники, будет равна нулю.

Выяснить характер действия магнитного поля на контур с током можно с помощью следующего опыта. Подвесим на тонких гибких проводниках, сплетенных вместе, маленькую плоскую рамку, состоящую из нескольких витков проволоки. На расстоянии, значительно большем размеров рамки, расположим вертикальный провод (рис. 208, а). При пропускании тока через провод и рамку рамка поворачивается и располагается так, что провод оказывается в плоскости рамки (рис. 208, б). При изменении направления тока в проводе рамка повернется на 180° Из курса физики VII класса известно, что магнитное поле создается не только электрическим током, но и постоянными магнитами. Если мы подвесим на гибких проводах рамку с током между полюсами магнита, то рамка будет поворачиваться до тех пор, пока плоскость ее не установится перпендикулярно к линии, соединяющей полюса магнита (рис. 209). Таким образом, магнитное поле оказывает на рамку с током ориентирующее действие

Статическое электричество — Science World

Цели

Опишите движение электронов от одного материала к другому.
Определите результирующий заряд двух материалов, трущихся друг о друга.
Объясните, как статический заряд заставляет материалы притягиваться или отталкиваться друг от друга.

Материалы

Фон

Все, что мы видим, состоит из крошечных частиц материи, называемых атомами . Атомы состоят из еще более мелких частей, называемых протонами, электронами и нейтронами. В атоме обычно одинаковое количество протонов и электронов, но иногда электроны можно отодвинуть от своих атомов.

Если вы, например, расчесываете волосы, электроны покидают атомы и молекулы в волосах и переходят к пластиковому гребню.Расческа, покрытая отрицательно заряженными электронами, также становится отрицательно заряженной, а ваши волосы остаются с положительным зарядом. Это «разделение зарядов» является причиной совокупности эффектов, которые мы называем статическим электричеством .

Если два объекта имеют разные заряды, они притягиваются (или притягиваются) друг к другу. Если два объекта имеют одинаковый заряд, они отталкиваются (или отталкиваются) друг от друга. После того, как вы причесались, все волосы будут заряжены одинаковым положительным зарядом.Поскольку предметы с одинаковым зарядом отталкиваются друг от друга, волосы пытаются отойти друг от друга, вставая вверх и от всех остальных волос, в результате чего у вас получается очень забавная прическа!

Другой пример: если вы идете по ковру, электроны переходят с ковра на вас. Теперь у вас есть лишние электроны. Если на вас накапливаются лишние электроны, они вылетят, когда вы коснетесь такого объекта, как дверная ручка, и сотрясете вас. Поражение происходит в результате быстрого получения или потери электрического заряда.

Когда заряженный объект приближается к нейтральному материалу, электроны на нейтральном материале будут двигаться либо к заряженному объекту (если он имеет положительный заряд), либо от заряженного объекта (если он имеет отрицательный заряд). Другими словами, нейтральный материал «набирает» заряд на своей ближней и дальней стороне, относящийся к заряженному объекту. Это явление называется индуцированным зарядом . В результате обычно нейтральный материал будет иметь небольшой заряд, когда он находится рядом с заряженным объектом, и этого достаточно для притяжения двух.
Электростатические заряды возникают не из-за трения, хотя многие предполагают, что это так.

Если вы потрете воздушным шариком о голову или волочите ноги по ковру, то накопится заряд, как и при обычной ходьбе или многократном касании головы воздушным шариком! Это простой контакт между двумя разными материалами, который заставляет заряд перемещаться от одного объекта к другому. Трение материалов друг в друга может помочь переместить заряд быстрее, потому что контактирует с большей площадью поверхности.Трение тут ни при чем.

При выполнении любого из этих действий важно учитывать погоду: влажность в воздухе может затруднить накопление зарядов, что приведет к неожиданному поведению экспериментов!

Лучшая «статичная» погода — ясная, солнечная и прохладная.

Словарь

атом — частица материи, состоящая из протонов, электронов и нейтронов
электрон — субатомная частица с отрицательным электрическим зарядом.
Электроскоп — Устройство, обнаруживающее электрический заряд.
индуцированный заряд — Разделение зарядов внутри нейтрального объекта, вызванное близостью заряженного объекта.
протон — субатомная частица, имеющая положительный электрический заряд.
статическое электричество — Электрические эффекты, вызванные дисбалансом заряда между отрицательно заряженным объектом и положительно заряженным объектом.
Трибоэлектрическая серия — Список, в котором различные материалы ранжируются в соответствии с их тенденцией приобретать или терять электроны.

Прочие ресурсы

г. до н.э. Hydro | Power Smart для школ

Как работает материал | Как работают генераторы Ван де Граафа

Чтобы приобрести клюшку или генератор Ван де Граафа: Arbor Scientific

электрических токов в космическом пространстве — победа в шоу

Современное общество полагается на электрические токи. Мы можем их генерировать, направлять из одного места в другое (включая очень удаленные места) и заставлять их работать на нас.Использование электричества обеспечило величайший технологический прогресс человечества. Но электрические токи также возникают в природе сами по себе и «управляют шоу» в космосе. Electric Currents in Geospace and Beyond, — новая книга, только что опубликованная Американским геофизическим союзом, исследует наше самое современное понимание электрических токов в солнечной системе. Здесь редакторы отвечают на некоторые вопросы о прошлых и недавних достижениях в этой области.

Как и когда были открыты электрические токи в космосе?

Современные измерения токов Биркеланда, названные в честь норвежского пионера космической физики Кристиана Биркеланда.Предоставлено: Робин Дж. Барнс, Центр научных данных AMPERE, Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса.

Уже в 1779 году американский ученый, изобретатель и политик Бенджамин Франклин говорил о «большом количестве электричества» в атмосфере, вызывающем северное сияние.

Намного позже, в 1908 году, норвежский пионер космической физики Кристиан Биркеланд изложил первую теорию электрических токов, идущих в космос.

Все это произошло задолго до наступления космической эры, когда первые in situ доказательства существования космических течений были получены с помощью спутников в 1960-х годах.

Теперь понятно, что космическое пространство по своей природе имеет электрическую природу.

Как наблюдаются и измеряются эти токи?

Поскольку электрические токи состоят из движущихся заряженных частиц, таких как ионы и электроны, наиболее прямым способом измерения токов является зондирование и подсчет отдельных частиц. Именно это и делают хорошо настроенные инструменты, летающие на борту спутников. Хотя подсчет частиц является довольно сложной задачей, как и следовало ожидать, можно также использовать тот факт, что электрические токи создают вокруг них магнитное поле, которое, в свою очередь, легче измерять с помощью приборов, называемых магнитометрами.Из этих магнитных полей можно затем с помощью уравнений Максвелла вывести основные токи.

Фактически, это дистанционное зондирование позволяет нам делать выводы о некоторых электрических токах в космическом пространстве с помощью наземных магнитометров. Однако сложность состоит в том, чтобы отделить вклады поля в одном и том же месте от нескольких удаленных токов, которые одновременно присутствуют.

В случае электрических токов на Солнце, ни заряженные частицы, ни магнитное поле не могут быть измерены напрямую, поэтому используется еще один метод, основанный на сигнатуре, которую магнитное поле оставляет на свете от Солнца (из-за Эффект Зеемана).Это позволяет сделать вывод о магнитном поле, а затем об электрическом токе.

Каковы основные характеристики электрических токов в околоземном космическом пространстве?

В наших домах и в городах электрические токи проходят по тонким проводам, но в космосе это далеко не так. Электрические токи распространяются на расстояние от нескольких сотен метров до десятков тысяч километров, а их совокупная величина намного больше, чем любые токи на Земле. Например, кольцевой ток силой 2–4 миллиона ампер (МА) течет по замкнутым контурам в экваториальном токовом слое на расстояния 60 000 километров и сливается с током хвоста магнитосферы на ночной стороне за пределами этого расстояния.Сила тока хвоста превышает 10 МА и замыкается на рассветных и сумерках боковых сторон хвоста магнитосферы токовой системой Чепмена-Ферраро магнитопаузы. Продольные токи протекают между ионосферой и магнитосферой вдоль фонового магнитного поля величиной 1-3 МА.

Как меняются характеристики систем электрического тока вокруг других планет и гелиосферных тел?

Интересно, что электрические токи подобным образом организуются вокруг планет, имеющих ионосферу и магнитосферу, но под воздействием солнечного ветра.По сравнению с Землей, кольцевые токи на Сатурне и Юпитере составляют около 10 и 90 МА соответственно, в то время как токи хвоста больше 10 и 70 МА соответственно. Крупномасштабные продольные токи между ионосферой и магнитосферой могут достигать величин 6 и 60 МА на Сатурне и Юпитере соответственно. Напротив, электрические токи Солнца на порядки больше. Например, токи на поверхности Солнца около солнечных пятен обычно составляют 100 000–1 000 000 МА.

Каковы последние достижения в этой области?

Миссии нескольких космических аппаратов в околоземном космическом пространстве, запущенные за последние 20 лет (e.g., Cluster, THEMIS, MMS, Swarm или эксперимент AMPERE с использованием спутников Iridium) вместе с обширными сетями наземных инструментов (например, SuperMag, SuperDARN, MIRACLE, THEMIS) позволили улучшить понимание электрического тока системы в магнитосфере и ионосфере — например, связанные с суббурями и, в меньших масштабах, со всплесками быстрых потоков магнитосферной плазмы, системой касповых токов, многомасштабной структурой продольных токов или трехмерной конфигурацией ионосферные токи.

Новая технология энергичных нейтральных атомов позволила получить глобальные изображения кольцевого тока вокруг Земли (с помощью миссии IMAGE), включая развитие времени бури и Сатурна (с помощью миссии Cassini), в то время как такие миссии, как ARTEMIS и Rosetta, предоставили подробные перспективы на течения вокруг Луны и в кометных комах соответственно.

В физике Солнца появление в космосе инструментов для определения электрических токов на поверхности Солнца (на спутниках Hinode и Solar Dynamics Observatory) привело к измерениям беспрецедентного качества и разрешения, что привело ко многим новым результатам исследований.

Как организована книга?

Замечательный результат космических исследований состоит в том, что существует несколько общих токовых систем (кольцевые токи, токовые слои, продольные токи, ионосферные токи), которые возникают на нескольких планетах, несмотря на их большие различия, такие как физический размер, скорость вращения планет. , ионосферная проводимость и условия воздействия солнечного ветра. Однако наряду с этими текущими системами существует большое количество различных аспектов каждой существующей системы.Поэтому мы решили организовать 30 глав книги по этим общим системам течения (в виде отдельных разделов), что позволяет проводить прямые сравнения между различными астрономическими телами, в том числе Солнцем, лунами и кометами. Это согласуется с постоянно растущим междисциплинарным подходом к космической физике.

Электрические токи в геокосмическом пространстве и за его пределами , 2018, 568 стр., ISBN: 978-1-119-32449-2, прейскурантная цена 249,95 долларов США (твердая обложка), 119,99 долларов США (электронная книга)

— Андреас Кейлинг, Калифорнийский университет, Беркли, США; электронная почта: keiling @ berkeley.edu; Октав Маргиту, Институт космических наук, Румыния; и Майкл Уитленд, Сиднейский университет, Австралия

Образец цитирования:

Кейлинг, А., Маргиту, О., и Уитленд, М. (2018), Электрические токи в космическом пространстве управляют шоу, Eos, 99 , https://doi.org/10.1029 / 2018EO095543. Опубликовано 11 апреля 2018 г.

Текст © 2018. Авторы. CC BY-NC-ND 3.0
Если не указано иное, изображения защищены авторским правом. Любое повторное использование без специального разрешения правообладателя запрещено.

Связанные

Электрофорез — обзор | Темы ScienceDirect

3.2.3 Электрофорез

Электрофорез — это приложение электрического поля для перемещения заряженных частиц или ионов в неподвижной жидкости. Можно рассмотреть два асимптотических предела для размера частиц и (Chang and Yeo, 2010). В пределе малых размеров частиц (рис. 3.4a), т.е. a << λ _D, , частица может рассматриваться как точечный заряд и, следовательно, эффектом экранирования двойного слоя можно пренебречь.В этом случае присутствие точечного заряда не влияет и, следовательно, не искажает силовые линии, а просто переносится под действием электромиграционных эффектов в отсутствие электрокинетического скольжения в двойном слое вокруг частицы. Баланс между кулоновской силой, создаваемой точечным зарядом q , и силой вязкого сопротивления затем приводит к уравнению Хюккеля для электрофоретической подвижности частицы:

Рис. 3.4. (a) Линии электрического поля вокруг частицы остаются неискаженными вокруг заряженной частицы, если ее размер a мал по сравнению с толщиной двойного слоя Дебая (a & lt; & lt; λ _D) .(b) С другой стороны, двойной слой экранирует внешнее поле, когда размер частиц велик по сравнению с толщиной двойного слоя (a & gt; & gt; λ _D) ).

[3,8] νep = 2εζ3μ

, который связан с электрофоретической скоростью через u _ep = v _ep E .

В пределе большого размера частиц (рис. 3.4b), т. Е. a >> λ _D, двойной слой экранирует внешнее поле, и, следовательно, сила Максвелла действует только в двойном слое, приводя в движение электрокинетический поток скольжения, а не на самой частице.

В этом случае скорость скольжения Смолуховского в уравнении [3.3] может использоваться вдоль поверхности частицы, так что электрофоретическая скорость имеет ту же зависимость, что и скорость электроосмотического скольжения, но с противоположным знаком:

[3.9] us = εζExμ

Дискриминация электрофоретической подвижности и, следовательно, скорости миграции на основе заряда (более конкретно, поверхностной плотности заряда и, следовательно, потенциала ζ-) в уравнениях [3.8] и [3.9] обеспечивает основу для технологии электрофоретического разделения.Отметим, однако, отсутствие зависимости от размера или формы частиц (хотя первое подразумевается в потенциале ζ- в теории точечных зарядов). Однако более распространенным является использование гелей или полимеров (например, гель-электрофорез), которые обеспечивают среду, которая действует как молекулярное сито для облегчения стерического и рептационного эффектов, что позволяет различать по размеру (то есть более мелкие молекулы мигрируют быстрее. в геле по сравнению с более крупными молекулами с той же электрофоретической подвижностью в том же электрическом поле).Совсем недавно в качестве альтернативы гель-электрофорезу был предложен мощный метод, при котором концы молекул полиэлектролита помечаются большим незаряженным монодисперсным белком или полимером, который оказывает большое сопротивление молекуле, оставляя ее чистый заряд нетронутым. Этот метод, известный как электрофорез в свободном растворе с меткой концов (Meagher et al , 2005), был продемонстрирован как быстрый и эффективный метод разделения фрагментов генов при секвенировании ДНК.Также были предложены другие методы мультиплексного секвенирования ДНК с использованием электрофореза капиллярной матрицы в микрофлюидных платформах (Paegel et al., 2002), а также электрофоретическое обнаружение вариаций последовательности ДНК в микрофлюидных устройствах — для последнего см., Например, работа по обнаружению однонуклеотидного полиморфизма с использованием полиморфизма длины рестрикционного фрагмента (Footz et al., 2004) и однонитевого конформационного полиморфизма (Szántai and Guttman, 2006). Читателя также отсылают к обзору Wu et al .(2008) и Йео и др. . (2011).

Заметим, что буферный раствор также перемещается за счет электроосмоса, поэтому необходимо учитывать электроосмотическую скорость. Определение электроосмотической подвижности v _eo = u _s/ E, кажущаяся подвижность и, следовательно, кажущаяся скорость заряженной частицы, движущейся через буферный раствор при комбинированном электрофорезе и электроосмосе, просто сумма электрофоретической и электроосмотической подвижностей.Когда заряженные частицы имеют ту же полярность, что и ионы в буферном растворе, кажущаяся подвижность поэтому превышает электрофоретическую подвижность, тогда как обратное верно, если заряженные частицы имеют полярность, противоположную ионам в растворе. Интересно то, что заряженные частицы могут быть захвачены, когда электрофоретическая и электроосмотическая подвижности равны, что можно использовать для уменьшения длины, необходимой для электрофоретического разделения.

На сегодняшний день было предложено несколько расширений вышеуказанных электрофоретических теорий с более сложными теориями для учета электровязких эффектов, в том числе для несферических (Chen and Koch, 1996) и пористых частиц (Natraj and Chen, 2002), тангенциальных поверхностная проводимость (Camp and Capitano, 2005), конденсация противоионов (Chang and Yeo, 2010), а также эффекты проводящего слоя Штерна и конвективных токов (Shubin et al., 1993).

электромагнетизм — Имеют ли движущиеся заряженные частицы и магнитное, и электрическое поля?

Есть ли вокруг него электрическое поле?

Да. Электрон движется (в нашей системе отсчета), поэтому теперь есть магнитное поле (в нашей системе отсчета), но с электрическим полем ничего не происходит.

и. Если вокруг него есть электрическое поле, почему, когда электроны движутся в проводнике (т. Е. Ток, если он течет по проводнику), вне проводника отсутствует электрическое поле?

Электроны в проводнике создают электрическое поле вне проводника; однако реально в проводнике будет столько же протонов, сколько электронов, и, следовательно, чистое электрическое поле вне проводника равно нулю.

ii. Теперь, когда в проводнике течет ток (я не уверен, что происходит, если движение происходит не внутри проводника), он создает вокруг него магнитное поле. Я потерялся. Что случилось с электрическим полем? Он все еще там? Есть ли одновременно электрическое и магнитное поля? Почему бы нам не обсудить это?

Электрическое поле все еще существует (в некотором смысле), но его ноль , потому что электроны и протоны в проводнике нейтрализуют друг друга, поэтому нас это не волнует.(На самом деле, я считаю, что если принять во внимание релятивистские эффекты, что, вероятно, глупо делать , а не в контексте электродинамики, то электрическое поле будет отличным от нуля). При этом, если по какой-то причине существует поток движущихся электронов без протонов , то мы наблюдали бы как (ненулевое) магнитное поле и электрическое поле .

Гипотетически, Если электрон движется со скоростью больше скорости света. Что происходит сейчас?

Специальная теория относительности утверждает, что этого не может быть :).В любом случае, если мы на мгновение притворимся немым, единственное, что изменится, — это сила тока и, следовательно, сила магнитного поля.

Как человеческое тело использует электричество

Автор: Amber Plante

Электричество есть везде, даже в человеческом теле. Наши ячейки предназначены для проведения электрических токов. Электричество требуется нервной системе, чтобы посылать сигналы по всему телу и в мозг, позволяя нам двигаться, думать и чувствовать.

Итак, как клетки контролируют электрические токи?

Элементы нашего тела, такие как натрий, калий, кальций и магний, обладают определенным электрическим зарядом. Почти все наши клетки могут использовать эти заряженные элементы, называемые ионами, для выработки электричества.

Содержимое клетки защищено от внешней среды клеточной мембраной. Эта клеточная мембрана состоит из липидов, которые создают барьер, через который только определенные вещества могут проникнуть внутрь клетки.Мало того, что клеточная мембрана действует как барьер для молекул, она также действует как способ для клетки генерировать электрические токи. Покоящиеся клетки заряжены отрицательно изнутри, тогда как внешняя среда заряжена более положительно. Это происходит из-за небольшого дисбаланса между положительными и отрицательными ионами внутри и снаружи клетки. Клетки могут достичь разделения зарядов, позволяя заряженным ионам входить и выходить через мембрану. Поток зарядов через клеточную мембрану — это то, что генерирует электрические токи.

Клетки контролируют поток определенных заряженных элементов через мембрану с помощью белков, которые находятся на поверхности клетки и создают отверстие для прохождения определенных ионов. Эти белки называются ионными каналами. Когда клетка стимулируется, это позволяет положительным зарядам проникать в клетку через открытые ионные каналы. Затем внутренняя часть клетки становится более положительно заряженной, что вызывает дополнительные электрические токи, которые могут превращаться в электрические импульсы, называемые потенциалами действия. Наше тело использует определенные модели потенциалов действия, чтобы инициировать правильные движения, мысли и поведение.

Нарушение электрического тока может привести к болезни. Например, чтобы сердце могло перекачивать кровь, клетки должны генерировать электрические токи, которые позволяют сердечной мышце сокращаться в нужное время. Врачи могут даже наблюдать эти электрические импульсы в сердце с помощью аппарата, называемого электрокардиограммой или ЭКГ. Нерегулярные электрические токи могут помешать правильному сокращению сердечных мышц, что приведет к сердечному приступу. Это всего лишь один пример, показывающий важную роль электричества в здоровье и болезнях.

Ссылки
CrashCourse. «Нервная система, часть 2 — Действие! Потенциал! Ускоренный курс A&P № 9 ». Видео на YouTube, 11:43. 2 марта 2015 г. https://www.youtube.com/watch?v=OZG8M_ldA1M.
Основы анатомии и физиологии. «Каналы с ограничением по напряжению и потенциал действия». McGraw-Hill Co., Видео. 2016. http://highered.mheducation.com/sites/0072943696/student_view0/chapter8/animation__voltage-gated_channels_and_the_action_potential__quiz_1_.html.
Нельсон, Дэвид Л. и Майкл М. Кокс.2013. Принципы биохимии Ленингера, 6-е изд. Книга. 6-е изд. Нью-Йорк: W.H. Фриман и Ко. Doi: 10.1016 / j.jse.2011.03.016.

Электромагнитное отклонение в электронно-лучевой трубке, I

Обнаружение того, как катодные лучи ведут себя в магнитном поле, было большим шагом вперед для ученых, пытающихся понять загадочное явление.

Катодные лучи были большой загадкой на протяжении второй половины девятнадцатого века. Генрих Гайсслер, Юлиус Плюкер, Уильям Крукс, Карл Фердинанд Браун, Иоганн Вильгельм Хитторф, Генрих Герц и Дж.Дж. Томсон — лишь небольшая часть многих великих умов, внесших вклад в современное понимание катодных лучей. К началу двадцатого века их работа над загадочными лучами доказала, что они представляют собой поток электронов. Достижение этого понимания потребовало множества небольших, но важных экспериментальных шагов, чтобы, например, определить, движутся ли катодные лучи по прямым линиям, переносят ли они энергию или, как показано в этом руководстве, на них влияют магнитные поля.

Ученые использовали специальные вакуумные лампы, такие как трубка Крукса и электронно-лучевая трубка, чтобы изучить это явление.Трубка, показанная в учебном пособии, содержит отрицательный электрод (, катод, ) на одном конце и положительный электрод (, анод, ) на другом. Высокое напряжение передается на электронно-лучевую трубку, заставляя катод испускать электроны — по сути, электрический ток. Эти электроны или катодные лучи проходят через небольшое отверстие рядом с катодом и затем движутся по прямой к аноду, проходя через флуоресцентный экран , расположенный между катодами, что позволяет видеть путь электронов.

Наблюдайте за влиянием магнитного поля на катодные лучи, используя ползунок Magnet Position для перемещения подковообразного магнита (его северный полюс обращен к вам) так, чтобы его полюса охватывали электронно-лучевую трубку. Уильям Крукс экспериментировал с катодными лучами и магнитами аналогичным образом, и его наблюдения за отклонением лучей магнитными полями привели его к выводу, что они состоят из отрицательно заряженных молекул. Спустя годы Дж. Дж. Томсон определил, что молекулы, выдвинутые Круксом, на самом деле были отрицательно заряженными субатомными частицами, которые он назвал корпускулами, но которые в конечном итоге были названы электронами.

То, что происходит в трубке, является следствием действия силы Лоренца , что объясняется правилом левой руки. Это правило описывает, как заряженная частица (наш электрон), движущаяся в магнитном поле, будет отклоняться этим полем под прямым углом как к полю, так и к направлению частицы. (Применяя это правило, помните, что электроны в катодном луче движутся на против потока обычного тока.) Попробуйте перевернуть магнит, установив флажок Flip Magnet , и посмотрите, как затем луч отклоняется в противоположном направлении. направление.

Помимо экспериментов с магнитами, ученые также экспериментировали, чтобы увидеть, что произойдет, если заряженные пластины будут расположены рядом с трубкой. Результаты показали электростатическое отклонение (в отличие от электромагнитного отклонения, описанного выше). Электроны в катодных лучах отклоняются к положительно заряженным пластинам и от отрицательно заряженных пластин.

Большое спасибо физику MagLab Уильяму Конильо, научному консультанту этой страницы, за его время и знания.

Как работает детектор | ЦЕРН

Ускорители в ЦЕРНе разгоняют частицы до высоких энергий, прежде чем они столкнутся внутри детекторов. Детекторы собирают информацию о частицах, включая их скорость, массу и заряд, по которым физики могут определить личность частицы. Для этого нужны ускорители, мощные электромагниты и слой за слоем сложных субдетекторов.

Частицы, образующиеся при столкновении, обычно движутся по прямым линиям, но в присутствии магнитного поля их траектория становится искривленной.Электромагниты вокруг детекторов частиц генерируют магнитные поля, чтобы использовать этот эффект. Физики могут вычислить импульс частицы — ключ к ее идентичности — по кривизне ее пути: частицы с высоким импульсом движутся почти по прямым линиям, тогда как частицы с очень низким импульсом движутся вперед по узким спиралям внутри детектора.

Современные детекторы частиц состоят из слоев субдетекторов, каждый из которых предназначен для поиска определенных свойств или определенных типов частиц.Устройства слежения показывают путь частицы; калориметры останавливают, поглощают и измеряют энергию частицы; а детекторы идентификации частиц используют ряд методов для определения идентичности частицы.

Устройства слежения

Устройства слежения обнаруживают пути движения электрически заряженных частиц, когда они проходят и взаимодействуют с подходящими веществами. Большинство устройств слежения не делают следы частиц непосредственно видимыми, но записывают крошечные электрические сигналы, которые частицы вызывают при движении через устройство.Затем компьютерная программа восстанавливает записанные образцы треков.

Один тип частиц, мюон, очень мало взаимодействует с веществом — он может пройти через несколько метров плотного материала, прежде чем его остановят. Таким образом, мюоны легко проходят через внутренние слои детектора, поэтому мюонные камеры — устройства слежения, специализирующиеся на обнаружении мюонов, — обычно составляют самый внешний слой детектора.

Калориметры

Калориметр измеряет энергию, которую частица теряет при прохождении через нее.Обычно он предназначен для полной остановки или «поглощения» большей части частиц, возникающих при столкновении, заставляя их вкладывать всю свою энергию в детектор, таким образом измеряя их полную энергию. Калориметры должны одновременно выполнять две разные задачи — останавливать частицы и измерять потери энергии, поэтому они обычно состоят из слоев разных материалов: «пассивного» или «поглощающего» материала высокой плотности, например свинца, чередующихся с «Активная» среда, такая как пластиковые сцинтилляторы или жидкий аргон.

Электромагнитные калориметры измеряют энергию электронов и фотонов, когда они взаимодействуют с электрически заряженными частицами вещества. Адронные калориметры измеряют энергию адронов (частиц, содержащих кварки, такие как протоны и нейтроны), когда они взаимодействуют с атомными ядрами. Калориметры могут останавливать большинство известных частиц, кроме мюонов и нейтрино.

Детекторы идентификации частиц

В дополнение к измерению импульса частицы в устройствах слежения и ее энергии в калориметрах, у физиков есть дополнительные методы сужения ее идентичности.Все эти методы основаны на измерении скорости частицы, поскольку это в сочетании с импульсом, измеренным в устройствах слежения, помогает вычислить массу частицы и, следовательно, ее идентичность.

Скорость можно измерить несколькими методами. Самый простой — измерить, сколько времени требуется частице, чтобы пройти определенное расстояние, с помощью точных времяпролетных детекторов. Другой метод оценивает, насколько частица ионизирует вещество, через которое она проходит, поскольку это зависит от скорости и может быть измерено с помощью устройств слежения.

Если заряженная частица движется через данную среду быстрее света, она испускает черенковское излучение под углом, который зависит от ее скорости. В качестве альтернативы, когда частица пересекает границу между двумя электрическими изоляторами с различным сопротивлением электрическим токам, она испускает переходное излучение, энергия которого зависит от скорости частицы.

Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки. 9 класс. Физика. — Объяснение нового материала.

Понятия и определения (Электричество) — FizikaGUAP.ru (Высшее образование по направлению 03.03.01-Прикладные математика и физика)

Физика 9класс Магнитное поле. — физика, презентации

9 класс Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток

Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки

Конспект урока «Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток

Эксперименты по обнаружению магнитного поля

«Правило левой руки»

Магнитное поле создается электрическим током и обнаруживается

Вопросы

Упражнение 33

Статическое электричество — Science World

Цели

Материалы

Фон

Словарь

Прочие ресурсы

электрических токов в космическом пространстве — победа в шоу

Электрофорез — обзор | Темы ScienceDirect

3.2.3 Электрофорез

электромагнетизм — Имеют ли движущиеся заряженные частицы и магнитное, и электрическое поля?

Как человеческое тело использует электричество

Электромагнитное отклонение в электронно-лучевой трубке, I

Как работает детектор | ЦЕРН

Устройства слежения

Калориметры

Детекторы идентификации частиц

alexxlab

Добавить комментарий Отменить ответ

Рубрики