Движение в униполярном поле : Дискуссионные темы (Ф)
Найдите пожалуйста, где я писал что нет замкнутого контура?
… в униполярном двигателе. Там нет рамки….
Уважаемый tvman, может быть я и не прав, но по мне так, что рамка с током, что контур с током в данном случае одно и тоже. Или же Вы имеете ввиду, что иногда, например, при униполярной индукции, как и токи Фуко не всегда совпадают с геометрией проводника?
1. Рамка с током во внешнем магнитном поле.
2. Проводник с током во внешнем магнитном поле. (потому пишу что нет рамки)
Что собственно непонятно я никак не пойму ?
Непонятно — как может быть «2.» проводник с током (постоянным) без рамки (без замкнутого контура)? Только не усложняете, здесь нет смысла упоминать токи смещения, ионный ток, электронный ток в вакууме…
Tvman, предлагаю не впадать в спор по выше написанному, потому как Вы где-то правы, да есть замкнутый контур (рамка), но эта рамка не совсем обычная…
При прохождении тока через рамку (контур), последняя испытывает «потуги» по расширению – факт (проводники с токами противоположного направления отталкиваются).
Предлагаю вспомнить как возникает ЭДС в контуре – при изменении магнитного потока проходящего через площадь ограниченную этим контуром. (сразу хочу оговориться — такая общепринятая формулировка с привязкой к «площади ограниченной контуром» вызывает некоторые вопросы, но тем не менее она работает, поэтому можно продолжить)
Так вот, комфортней думать, что может изменяться магнитный поток, а ведь в этой формулировке никак не запрещается менять площадь при неизменном магнитном потоке.
Вот и в двигателе/генераторе Фарадея постоянно изменяется площадь ограниченная контуром при неизменном магнитном потоке.
Это как постоянно наматывать/сматывать катушку — добавлять виток при каждом обороте.
По идее, если отвязаться от «пустой» «площади ограниченной контуром» и проходящем через нее «условного» «магнитного потока», а рассмотреть реально происходящие процессы – все встанет на свои места.
но остается проблема в том что нарушается Третий закон Ньютона –
Остается научиться применять законы. Вам не интересно, что закон был написан для взаимодействия двух тел ?
Не понял, это Вы хотите сами научится применять законы? Или мне рекомендуете?
Если второе, то позвольте еще раз напомнить, как Вы объяснили где реакция:
Ответьте мне на вопрос куда направлена сила противодействия ?
А реакция внутри проводника, на силу приводящую в движение заряды.
Причем Вы пишите – «Вам не интересно, что закон был написан для взаимодействия двух тел?» А Вам?
Анекдот:
— На танке установлена рация…
— На лампах или транзисторах?
— Для дураков повторяю: на танке.
Tvman, извините, но Вы сами опустили передаточную цепочку между двумя перпендикулярными векторами, назвав их силой и реакцией…
Вероятно Вы пытаетесь проследить эту передаточную цепь в следующей Ваше цитате:
Потому, чтобы понять куда направленна сила противодействия достаточно рассмотреть силы действующие на движущийся заряд.
Попробуйте нарисовать на листке бумаги, и все станет ясно и просто.
Рассуждения следующие – заряд под действием ЭДС движется в магнитном поле. В результате возникает сила Лоренца направленная туда-то. Под действием силы Лоренца у заряда появляется вторая составляющая скорости направленная туда-то. (Дальше обычно в учебниках не рассуждают, почему я не знаю) А рассуждения простые – проводник перейдет в движение с определенной скоростью, соответственно заряды вместе с проводником будут двигаться в магнитном поле и в этом направлении. Возникнит еще одна сила Лоренца, действующая на заряд. Рисуем ее, это и есть искомая сила противодействия (реакции).
Извините, но для меня сложновато – у Вас получается ЭДС перпендикулярна силе Лоренса (реакции нет), а в итоге «возникает еще одна сила Лоренца» которая является реакцией на работу первой силы Лоренца – согласитесь, что чего-то не хватает.
Смотрите – вот это вот « заряд … движется в магнитном поле, в результате возникает сила Лоренца», похоже на вышеупомянутый анекдот – а в «результате» чего? (- Для дураков повторяю: на танке (в результате того, что заряд движется в магнитном поле). 🙂
Предлагаю поиграть в футбол или теннис или бильярд. Допускаю что все знают, что такое «крученый мяч/шар» — к мячу приложена сила (в нашем случае ЭДС) и мяч закручен вокруг диаметра (в нашем случае спин электрона, ИМХО) – так?
Мяч летит в воздухе, соответственно преодолевая силу трения, но так-как он крутится, то сила трения с разных сторон разная – вот тут и появляется сила «Лоренса».
Теперь осталось найти реакцию – это сила трения (в нашем случае …. ), которая тормозит вращение мяча. Т.е. воздух в одну сторону – мяч в другую.
Как-то так?
С уважением, zaq.
Закон сохранения импульса пал?! : Дискуссионные темы (Ф)
Лиля писал(а):
давайте так
1.-если вы двигаете стержень то вы наблюдаете смещение электронов по действием магнитной индукциии
2.-если вы двигаетесь в месте со стержнем (для вас стержень не подвижен) то вы наблюдаете это же смещение но уже как под действием электрического поля
1-если точнее то силы лоренца, сама индукция это еще не сила
2-Не наблюдаете тоже смещение так как нету единственной и неповторимой силы лоренца которая не работает без движения зарядов в системе наблюдателя. Какое еще поле может быть у вдоль намагниченного стержня если перераспределение зарядов происходит поперек перпендикулярно скорости и магнитной индукции то есть одно другое отнюдь не дублирует, в этом вся соль…
Объяснить этот эффект просто не удастся ,он не простой в квадрате и заключается он в наложении двух теорий Электродинамики и СТО ,используя только Электродинамику в расчетах мы приходим к выводу что либо импульс либо энергия не сохраняется ,что выложено вот здесь http://www.tts.lt/~nara/ruspopul.htm -и с теоретической точки зрения выложено абсолютно верно!!! ,НО если толково применить СТО (возможно) можно догадается или вычислить что в системе где есть эффекты подобные рассматриваемому намагниченному стержню в разных СО, при перемене движения и импульса будет больший прирост кинетической энергии нежели в системах без этого эффекта (системы имеют одинаковую массу ,скорость и естественно энергию ,но разную изначальную намагниченность и свойства магнетиков), и по этому когда разгоняем такой стержень мы потратим больше энергии, и соответственно проделаем больше работы ,а вложенный при этом разгоне импульс будет таким же!!! И соотношение между Е и P(кинетической энергией и импульсом ,хотя в формулах та же масса и скорость) будет несколько не тривиальной ,другой нежели сейчас представляется в теории – иначе теория неверна. Наверно это какой-то еще неизученный эффект ,но в это легче поверить нежели в то что предлагается «магами» на выше представленном сайте.
Если вы возразите что мол вы недоучили физику — обязательно представьте литературу, параграф и страницу — и что именно я упустил, пока таких возражений не было — один только фарс и отправка учится в школе…
p|s На самом деле Лоренц допустил маленькую ошибочку, просто еще не один физик до его уровня не добрался что бы ее разрешить…
Такая же ошибка была допущина и в термодинамике насчет энропии и преобразования энергий(так называемый вечный двигатель второго рода) — но существует и теоретически ,и будет осуществлен практически.
fizpr — Стр 10
лампы, которая размещается в соленоиде таким образом, что ее нить накала (катод) располагается вдоль оси соленоида (рис. 1).
Катод
Соленоид
Рисунок 1
Анод лампы имеет форму цилиндра. При таком расположении электродов электрическое поле E между катодом и анодом имеет радиальное направление от анода к катоду.
Магнитное поле B в лампе создается при пропускании тока по обмотке соленоида и по правилу правого винта (лаб. раб. № 302) направленное вдоль его оси.
Такая же конфигурация электрического и магнитного полей (они взаимно перпендикулярны) осуществляется в магнетронах — генераторах электромагнитных колебаний в области сверхвысоких частот. С этим связано название лабораторного метода.
При движении электрона в электрическом поле лампы (ток в
соленоиде отсутствует) на него действует сила: |
|
F ел = еЕ , | (1) |
91 |
|
где e = -1,6 ×10−19 Кл – заряд электрона;
E — напряженность электрического поля.
Под действием этой силы отрицательно заряженные электроны, которые вылетают из катода, практически без начальной скорости
двигаются к аноду, создавая анодный ток лампы Ia . |
|
При наличии магнитного поля B траектории | движения |
электронов искривляются в результате действия силы Лоренца: | |
R |
|
Fл = e[υ ´ B] | (2) |
где — B индукция магнитного поля, Тл;
υ – скорость движения электрона относительно поля, м/с.
Результирующая сил Fел и Fл (рис. 2) равняется
R | ´ B] | (3) |
F = eE + e[υ |
Поверхность анода
Fел
Fел
Рисунок 2 | Рисунок 3 |
92
Согласно принципу независимости действия сил в механике, скорость электрона вдоль криволинейной траектории (рис. 3, точка 1) можно рассматривать как векторную сумму скоростей:
| υ = υ r +υ n , | (4) |
где υr – | скорость движения электрона, обусловленная действием Fел ; | |
υn | — нормальная составляющая скорости, направленная к центру |
кривизны траектории, которая возникает вследствие действия силы Лоренца.
Вид траектории движения электрона (рис. 4) в межэлектродном пространстве (она может быть прямолинейной, криволинейной со сменным радиусом кривизны, окружностью) зависит от нескольких
факторов. |
|
|
а) B < Bкр | б) B = Bкр в) B > Bкр | |
А | А | А |
К | К | К |
Iа, mА
0
Iкр Iс, А
Рисунок 4 Во-первых, напряженность и потенциал электрического поля
изменяются от катода к аноду. Поэтому вдоль этого направления
93
изменяется величина скорости электрона υr , вследствие чего меняется сила Лоренца (при наличии магнитного поля), а значит и вызванное ею искривление траектории.
Во-вторых, сила Лоренца (2) зависит от индукции магнитного поля. Для каждого заданного напряжения Ua между катодом и анодом существует некоторое критическое значение магнитной индукции Вкр ,
при котором траектории электронов затрагивают поверхность анода (рис.4,б). До сих пор мы считали, что все электроны покидают катод со скоростью, равной нулю. В этом случае при В<Вкр все электроны без исключения попадали бы на анод (рис.4,а), а при В>Вкр все они возвращались бы на катод, не достигши анода (рис. 4,в). Анодный ток Iа с увеличением магнитного поля изменялся бы при этом так, как это показано на рисунке 4 штриховой линией. На самом деле электроны, которые ипускаются нагретым катодом, имеют разные начальные скорости. Критические условия достигаются поэтому для разных электронов при разных значениях индукции В. Кривая Iа= f ( Iс) приобретает вследствие этого вид сплошной линии на рисунке 4.
В условиях эксперимента достаточно допустимо пользоваться этим графиком, тогда под Вкр следует понимать значение индукции магнитного поля, при котором происходит заметное уменьшение анодного тока. Для его определения нужно провести перпендикуляр на ось Iс из точки перегиба кривой, как показано на рисунке 4. Ток соленоида Iкр, который соответствует этой точке, определит Вкр :
Вкр = μ0Iкрnβ , | (5) |
94
−7 | Гн |
| |
где μ = 4π ×10 |
| – | магнитная стала; |
| |||
0 | м |
| |
|
|
г- число витков, которое приходятся на единицу длины соленоида;
β– коэффициент, который учитывает геометрию соленоида. Значение
βи п указаны на лабораторном стенде.
Пусть индукция магнитного поля, которое создается током соленоида, в лампе равняется Вкр . В этом случае траектория движения электрона близкая к окружности с центром ОБ (рис.3) и радиусом,
R » ra , где ra – расстояние между катодом К и поверхностью анода А.
2
Работа, которую выполняет электрическое поле при перемещении электрона от катода до анода с потенциалом U a ,
равняется W = eU a . Магнитное поле никакой работы при этом невыполняет, поскольку сила Лоренца всегда перпендикулярна скорости, а значит, к любому элементу длины траектории. На основании закона сохранения энергии работа равняется кинетической энергии электрона близ анода (начальной скоростью электрона пренебрегаем и учитываем (4)):
eU a | = | 1 | mυ 2 = | 1 | m(υ r2 +υ n2 ), | (6) | |
|
| ||||||
| 2 |
| 2 |
|
| ||
где m = 9,11×10−31 кг – | масса электрона. |
|
Рассмотрим соотношение (4) для электрона, который в некоторый момент времени находится в точке 2 (рис. 3). В этой точке
направление движения электрона относительно | R | изменяется на |
r | ||
95 |
|
|
противоположное, проекция радиальной составляющей скорости υr
обращается в нуль, и тогда можно принять, что υr2 = 0 , а υ 2 = υn2 .
Величину υn2 в той же точке можно найти исходя из того, что сила Лоренца (2) при движении электрона по окружности (в нашем случае
это почти окружность) есть центростремительной F = | mυ 2 | . |
| ||
ц | R | |
|
Приравнивая выражение для силы Лоренца и центростремительной
силы eυB = mυ 2 , получим:
R
υ = | eBR | = | eBra | (7) | |
m | 2m | ||||
|
|
|
Возведем выражение (7) в квадрат и подставим в качествеυn2 в
(6). Учтем, что U = U a , B = Bкр . Получаем расчетную формулу,
позволяющую определить удельный заряд электрона, которая при заданных U a и ra и с учетом (5) имеет вид:
e | = | 8Ua |
| = |
|
| 8Ua | (8) | |
m | B2 r | 2 | (μ | I | кр | nβ r )2 | |||
|
| кр a | 0 |
| a |
|
Порядок выполнения работы
1.Собрать (проверить) электрические схемы согласно рис. 5.
2.Проверить отсутствие тока в цепи соленоида. Если он есть, реостатом уменьшить до нуля.
96
mA |
|
| R |
|
+ |
|
| + | |
|
|
| ||
– |
| L |
| – |
|
|
| ||
|
|
|
| |
|
|
| A |
|
|
| Рисунок 5 |
|
|
3. Установить | на | миллиамперметре | анодный | ток, |
соответствующий анодному напряжению, которое используется при расчете (( Ia , U a и ra указаны на лабораторном стенде).
4. Увеличивая ток в цепи соленоида Ic (предельное значение
Ic указано на лабораторном стенде), снять зависимость анодного тока от тока соленоида. Результаты измерений занести в таблицу 1.
5.Построить график зависимости анодного тока от тока соленоида (смотри рис.4).
6.По графику определить значение критического тока Iкр.
7.По формуле (8) вычислить удельный заряд электрона.
Таблица 1 – Результаты измерений
Ic , А
Ia , мА
В выводе сравнить полученный результат с табличным, для определения которого можно использовать численные значения е и т, которые приведены в работе.
97
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Что такое удельный заряд электрона?
2.Объяснить выражение (3).
3.Почему ни сила Лоренца, ни сила, которая действует на электрон со стороны электрического поля, не имеют составляющих по оси Z (рис.2)? Объяснить направление действия этих сил.
4.Чему равняется работа при перемещении электрона от катода до анода? Постоянна ли ее величина?
5.Объяснить направление векторов E и B на рисунке 1.
6.Почему сила Лоренца не выполняет работы?
7.В чем заключается метод магнетрона, который используется для определения удельного заряда электрона?
8.От чего зависит вид траектории движения электрона в межэлектродном просторные?
9.Выведите формулу для определения радиуса кривизны траектории электрона, который движется в однородном магнитном поле.
98
Лабораторная работа № 304
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЧКИ КЮРИ ФЕРРОМАГНЕТИКА
Цель работы — изучение влияния температуры на магнитные свойства ферромагнетиков, экспериментальное определение температуры Кюри.
Приборы и оборудование: ферромагнитный образец, электрическая печь, термопара, милливольтметр, микроамперметр, трансформатор.
Основные требования к теоретической подготовке: При подготовке к лабораторной работе необходимо проработать разделы курса общей физики «Магнитные свойства веществ» и методические указания к данной работе.
Теория метода и описание установки
Тела, которые способны намагничиваться, т.е. приобретать магнитные моменты под действием внешнего магнитного поля, называются магнетиками. Существует три вида магнетиков:
диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.
Согласно гипотезе Ампера в любом теле существуют микроскопические токи, обусловленные движением электронов в атомах и молекулах. Эти токи создают в нем магнитное поле B’ — поле микротоков.
Магнитное поле может быть создано макротоком, например проводником с током. В вакууме величину этого поля B0 ,
характеризует вектор напряженности H
99
|
|
|
| B0 | = μ0 H , |
| (1) | |
где μ0 | = 4π ×10−7 | Гн | – магнитная постоянная. |
| ||||
м |
| |||||||
|
|
|
|
|
|
|
| |
Индукция магнитного поля | R | в магнетике, который размещен | ||||||
В | ||||||||
во внешнем | макрополе, | равняется | векторной | сумме магнитных | ||||
|
|
|
| R |
|
|
| R |
индукций внешнего макрополя | B0 | и поля микротоков | B’ : | |||||
|
|
|
| R | R | R |
|
|
|
|
|
| В = | В0 | + В’ |
| (2) |
Вещества, у которых | R |
|
|
| R | |||
B’ совпадает по | направлению с B0 |
называются парамагнетиками (газы, платина). Магнитное поле внутри них немного усиливается, и результирующее поле (2): В = В0 +В’.
R R
Вещества, для которых B’ и B0 противоположны по направлению, называются диамагнетиками (висмут, сурьма, графит, цинк, таллий, золото). Магнитное поле внутри них ослабляется, т.е. результирующее поле (2) в диамагнетике оказывается немного слабее внешнего: В = В0 — В’
|
|
| R | R |
Для диа- и парамагнетиков величина | B пропорциональна B0 : | |||
R | R | R |
|
|
B = μ B0 | = μμ0 H |
| (3) | |
где μ – относительная | магнитная | проницаемость | вещества, |
которая показывает, в сколько раз магнитное поле макротоков
усиливается за счет поля микротоков среды ( μ = | B | = |
| B | ). | ||
| μ |
| H | ||||
|
| B | 0 |
| |||
| 0 |
|
|
|
| ||
Для диамагнетиков | μ < 1, для парамагнетиков | μ > 1. В обоих | |||||
случаях μ не зависит | от величины напряженности | внешнего | |||||
| 100 |
|
|
|
|
|
|
Меняется ли сила Лоренца при повышении?
У меня есть вопрос о силе Лоренца на заряд Q Q :
F = q ( E + v × B ) . F знак равно Q ( Е + v × В ) ,
Я понимаю, что если кто-то выполняет повышение Лоренца, то электрическое поле Е Е , магнитное поле В В и скорость частицы v v все изменится.
Влияет ли сила Лоренца F F измениться под усилением Лоренца?
Я бы подумал, что это не так, поскольку сила — это то, что имеет наблюдаемый эффект: ее можно измерить непосредственно с помощью акселерометра.
xuanji
В специальной теории относительности независимая от кадра величина известна как 4-сила, и она определяется как производная по времени 4-импульса по отношению к собственному времени,
F = d п d τ F знак равно d п d τ
Более знакомый вектор силы является пространственной составляющей 4-силы, следовательно, он не является инвариантным и зависит от выбранной системы Лоренца; в частности, это меняется, когда мы выполняем форсирование для преобразования между кадрами Лоренца. Вот ссылка на вывод точной формы закона преобразования.
Чтобы ответить на ваш вопрос об акселерометрах, ускорение также меняется на ускорение!
Джерри Ширмер
Чтобы правильно иметь дело с E & M в специальной теории относительности, вы начинаете с векторного потенциала = ( c ϕ , A Икс А Y А Z ) знак равно ( с φ , Икс , Y , Z ) (помните, что В ⃗ = ∇ ⃗ × A ⃗ В → знак равно ∇ → × → ). Тогда тензор Максвелла F а б = ∇ б — ∇ б F б знак равно ∇ б — ∇ б 1 1 , Тогда для четырехскоростной U U , у нас есть U ∇ U б = F с U η б с U ∇ U б знак равно F с U η б с , Это, очевидно, преобразуется при повышении, как вектор с обеих сторон. Итак, 3-сила пойдет F Икс → v γ F Икс F Икс → v γ F Икс под усилением х, с двумя другими пространственными векторами без изменений.
1 1 Обратите внимание, что ∇ ∇ сейчас четырехмерный
электромагнетизм — Работа, выполняемая силой Лоренца в случае двигательной ЭДС
Для ясности, если я говорю положительный y (направление), то я имею в виду вверх, а если я говорю положительный x (направление), я имею в виду вправо.
Мы проследим жизнь электрона, мы можем назвать его Эл.
Итак, наш электрон проводимости El успешно движется по верхнему проводу вправо. Он управляется электростатическими силами в том смысле, что, когда он сталкивается с чем-то, что его замедляет, электроны проводимости впереди продолжают двигаться (так что там дисбаланс положительного заряда, притягивая его), а электроны позади него продолжают накапливаться (там дисбаланс отрицательного заряда, продвигая его вперед).То же самое, если что-то его подталкивает. Это похоже на движение, есть последствия выхода из строя, в данном случае электростатические последствия.
Хорошо, значит, этот электрон El войдет в провод справа по той же причине, электростатически электроны перед El пошли в том же направлении, так что есть отверстие (будет дисбаланс заряда), но поворачивая этот угол, все эти протоны движутся вправо со скоростью v. Таким образом, даже если нет более раннего электрона, за которым следовало бы «следовать», существует дисбаланс заряда, поэтому он электростатически притягивается таким образом и будет продолжать движение, пока он также не начнет двигаться со скоростью v вправо.Но сейчас происходит что-то новое.
Теперь El имеет скорость вправо, и поэтому он может испытывать магнитную силу, направленную вниз, а электроны перед ним испытывают те же силы, поэтому каждый может иметь некоторую силу на единицу заряда в направлении элемента схемы. Мы можем измерить это, и это называется ЭДС. Таким образом, электрон проводимости получает ЭДС из-за правой компоненты скорости.
Это не работает, потому что сила ортогональна движению (более точный анализ показал бы, что средняя скорость частицы должна получить ее от вершины за один раз до точки под ней… и вправо, так как к тому времени, когда он дойдет до конца, провод будет дальше вправо, но в этом более тщательном анализе работы все равно не будет, и это только часть v, ортогональная элементу схемы и магнитное поле, которое способствует ЭМП, так что это не полный обман. Еще более тщательный анализ будет иметь море случайных скоростей с чистым отклонением для скорости дрейфа, но опять же, это средняя скорость, которая вносит чистый эффект, и снова только правый компонент скорости, который имеет значение для ЭДС).
Теперь движение электронов вниз также вносит вклад в магнитную силу. И есть обычное электромагнитное притяжение и толчок вниз (движение впереди открывается, а сзади гудит), и теперь тоже помогает магнитная сила (из-за скорости вправо). Это имеет магнитный эффект, направляя электроны слева от провода наружу (дальше влево), а электроны справа глубже в провод), и в любом случае электростатические силы реагируют на этот дисбаланс заряда, толкая в противоположном направлении, чтобы сохранить заряд. от создания дисбаланса справа (магнетизм толкает заряды справа в провод, но затем электростатический толчок обратно вправо, так что правая сторона немного заряжена, ровно достаточно, чтобы противостоять магнитной силе) и дисбаланса зарядов слева (магнетизм выталкивает заряды слева из провода, но затем электростатические силы отталкивают вправо, поэтому левая сторона заряжена крошечным битом, ровно достаточно, чтобы противостоять магнитной силе).
По сути, у вас есть нейтральный провод и довольно стабильный ток (не меняющийся быстро относительно скорости света), поэтому магнитные силы толкают заряды, но всегда ортогональны скорости любого фиксированного заряда, а небольшие дисбалансы зарядов противодействуют любому отклонению от устойчивый поток заряда.
Теперь есть ток, и из-за него теряется энергия. Откуда эта энергия? Когда электростатические силы сглаживают заряды, заряды оказывают на эти протоны равные и противоположные силы.Поэтому, когда вы тянете электрон с правого края вправо, протоны тянутся влево. И когда вы тянете электрон на левом краю провода вправо, протоны притягиваются влево. Чистый эффект состоит в том, что либо штанга будет тянуться влево, либо что-то еще должно подтянуть штангу вправо, чтобы она продолжала двигаться с постоянной скоростью.
Итак, подведем итоги. Полоса, перемещающаяся вправо, означает, что поток будет увеличиваться в направлении элемента схемы, поэтому мы получаем ЭДС.Этот поток сглаживается электростатическими силами, поэтому он не накапливается и не уходит от провода. Эти электростатические силы, действующие на электроны проводимости по отдельности, имеют равные и противоположные силы, поэтому суммарная суммарная электростатическая сила на всех электронах проводимости равна и противоположна суммарной электростатической силе на других зарядах (протонах, связанных электронах и т. Д.), И это либо замедляет движущийся стержень, либо ему противодействует совершенно новая сила, сила, тянущая этот стержень вправо.
электромагнетизм — Работа, выполняемая магнитным полем
электромагнетизм — Работа, выполняемая магнитным полем — Physics Stack ExchangeСеть обмена стеков
Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.
Посетить Stack Exchange- 0
- +0
- Авторизоваться Подписаться
Physics Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для активных исследователей, ученых и студентов-физиков.Регистрация займет всего минуту.
Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществуКто угодно может задать вопрос
Кто угодно может ответить
Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх
Спросил
Просмотрено 24k раз
$ \ begingroup $На этот вопрос уже есть ответы здесь :
Закрыт 8 лет назад.
Я знаю, что сила Лоренца не работает. но я хочу знать, работает ли какое-либо магнитное поле или нет.
Qmechanic ♦1,955 33 золотых знака
Создан 12 авг.
Рахул кумар валиа1,9552 золотых знака88 серебряных знаков2020 бронзовых знаков
$ \ endgroup $ 2 $ \ begingroup $Магнитные силы не работают согласно $ \ vec {F} = q \ vec {v} \ times \ vec {B} $, независимо от природы магнитного поля.Это потому, что магнитная сила всегда перпендикулярна направлению смещения, поэтому $ dW = \ vec {F}. \ Vec {dr} = 0 $.
Создан 12 авг.
CIACIA15233 бронзовых знака
$ \ endgroup $ 3 Physics Stack Exchange лучше всего работает с включенным JavaScriptВаша конфиденциальность
Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в отношении файлов cookie.
Принимать все файлы cookie Настроить параметры
Эффект Холла — MagLab
Когда магнитное поле прикладывается перпендикулярно потоку тока, поле вызывает сопротивление в токе.Это сила Лоренца в действии, и ее можно хорошо наблюдать в эффекте Холла.
На электрические токи действуют магнитные поля. Когда магнитное поле прикладывается перпендикулярно потоку тока, поле вызывает сопротивление в токе. Это проявление силы Лоренца, которая толкает отрицательно заряженные электроны в токе в направлении, определяемом правилом левой руки. Это движение электронов приводит к слабой, но измеримой разности потенциалов или напряжению , перпендикулярному как току, так и приложенному магнитному полю.Это явление известно как эффект Холла , названный в честь американского физика Эдвина Холла, который открыл это явление в 1879 году. Этот эффект особенно ярко проявляется в тонких металлах и легко наблюдается в плазме с низкой плотностью (электропроводящий ионизированный газ). , например, люминесцентный свет, как в этом руководстве.
Концы трубки на эффекте Холла (вакуум со следами неонового газа) подключены к батарее . Трубка меньшего размера пересекается с трубкой большего размера; к его концам прикреплены электроды, которые подключены к вольтметру для определения напряжения.Обратите внимание, что неон в трубке флуоресцирует (излучает свет) из-за возбуждения электрического тока, подаваемого от батареи. Этот ток отражается в потоке электронов , изображенных здесь в виде маленьких желтых частиц. Отрегулируйте ползунок положения магнита , чтобы переместить сильный постоянный магнит ближе к трубке эффекта Холла. Проверить вольтметр; Эффект Холла вызывает напряжение Холла , перпендикулярное основному току. Наблюдайте, как поток электронов реагирует на магнитное поле.Поэкспериментируйте с синими кнопками Flip Magnet и Flip Battery , чтобы увидеть, как это влияет на разность потенциалов. Щелчок на поле Field Lines покажет невидимые магнитные силы в действии и поможет вам визуализировать это.
Аналогичный эффект наблюдается в полупроводниках, где эффект Холла играет большую роль при проектировании интегральных схем на полупроводниковых кристаллах. В большинстве проводников, таких как металлы, эффект Холла очень мал, потому что плотность проводимости в электронах очень велика, а скорость дрейфа (неустойчивость заряженных частиц) чрезвычайно мала даже для самых высоких плотностей тока, которые можно получить.Поэтому эффект Холла считается несущественным в большинстве электрических цепей и устройств и не упоминается во многих текстах по электричеству и магнетизму. Однако в полупроводниках и в большинстве лабораторных плазм плотность тока на много порядков меньше, чем в металлах, и, соответственно, эффект Холла больше и часто легко наблюдается. Некоторые устройства для измерения магнитных полей используют полупроводники в качестве чувствительных элементов и называются зондами Холла .
Инфильтрация волокнистых преформ с помощью силы Лоренца
К.К. Chawla: Composite Materials, Science and Engineering , Springer-Verlag, New York, NY, 1987, pp. 101–33.
Google ученый
С. Карон и Дж. Масунаве: в Производство металлических композитов, армированных частицами , Proc. Conf., Монреаль, 1990, J. Masounave и F.G. Hamel, ред., ASM International, Metals Park, OH, 1990, стр. 79–86.
Google ученый
Трактат по материаловедению и технологии , R.K. Эверетт и Р.Дж. Арсено, ред., Academic Press, Boston, MA, 1991.
Google ученый
A. Mortensen, J.A. Корни и М. Flemings: J. Met. , 1988, т. 40, стр. 12–19.
CAS Google ученый
А. Мортенсен: в 12-м Risø Int. Symp.по металлургии и материаловедению: композиты с металлической матрицей — обработка, микроструктура и свойства , Н. Хансен, ред., Proc. Conf., Роскилле, Дания, 1991, Национальная лаборатория Рисё, стр. 101–21
K.M. Atsushei: Патент Японии № 60-29433, 1985.
L.J. Masur, A. Mortensen, J.A. Корни и М. Флемингс: Металл. Пер. А , 1989, т. 20А, стр. 2549–57.
CAS Google ученый
Дж. Секели: Явления потока жидкости при обработке материалов , Academic Press, New York, NY, 1979, стр. 175–203.
Google ученый
Р.Л. Столл: Анализ вихревых токов , Clarendon Press, Oxford, 1974.
Google ученый
А.Е. Шайдеггер: Физика потока через пористую среду , 3-е изд. University of Toronto Press, Торонто, 1974, стр.152–67.
Google ученый
S. Ergun: Chem. Англ. Прог. , 1952, т. 48 (2), стр. 89–94.
CAS Google ученый
I.F. Макдональд, М. Эль-Сайед, К. Моу и Ф.А.Л. Dullien: Ind. Eng. Chem. Фундамент , 1979, т. 18. С. 199–208.
Артикул CAS Google ученый
A. Mortensen, L.J. Masur, J.A. Корни и М. Флемингс: Металл. Пер. А , 1989, т. 20А, стр. 2535–47.
CAS Google ученый
A.S. Сангани и А. Акривос: Int. J. Multiphase Flow , 1982, т. 8. С. 193–206.
Артикул CAS Google ученый
J.B. Keller: J. Fluid Mech. ., 1964, т. 18, стр.94–96.
Артикул Google ученый
А. Мортенсен и Т. Вонг: Металл. Пер. А , 1990, т. 21А, стр. 2257–63.
CAS Google ученый
О. Куло, П. Морель и Дж. П. Кальтаджирон: J. Fluid Mech. 1988, т. 190. С. 393–407.
Артикул CAS Google ученый
G.S. Beavers и E.M. Sparrow: J. Appl. Мех. 1969, декабрь, стр. 711–14.
Google ученый
Дж. Крэнк: Математика диффузии , Кларендон Пресс, Оксфорд, 1985, стр. 137–59.
Google ученый
Дж. Зоммер и А. Мортенсен: Массачусетский технологический институт, Кембридж, Массачусетс, неопубликованное исследование, 1991.
H. Kaufmann и A. Mortensen: Aluminium Ranshofer, Ranshofer, Австрия и Массачусетский технологический институт, Кембридж, Массачусетс, неопубликованное исследование, 1989 г.
A. Mortensen: Mater. Sci. Англ. 1991, т. A135, стр. 1–11.
CAS Google ученый
А. Мортенсен: Металл. Пер. А , 1990, т. 21А, стр. 2287.
CAS Google ученый
Р.М. Эндрюс: докторская диссертация, Массачусетский технологический институт, Кембридж, Массачусетс, 1991.
Электромагнитная антигравитация: физика, электричество и наука о магнетизме
1. Поместите два куска пластика один поверх другого и плотно склейте их, как показано на фотографии ниже. (Это позволит вам просверлить обе части одновременно, так что отверстия выровняются позже.)
2. Отцентрируйте один из магнитов поверх обмотанных лентой пластиковых деталей, как показано на фотографии ниже, и с помощью карандаша или маркера отметьте положение отверстий на ленте.Отложите магнит в сторону и переходите к шагу 3.
3. Примерно на четверти расстояния от каждого конца пластика отметьте отверстия для нейлоновых винтов на пластиковых деталях. Наденьте защитные очки и просверлите все отверстия соответствующими сверлами (см. Фото ниже), а затем снимите ленту.
4. С помощью крепежных винтов и гаек с плоской головкой прикрепите каждый магнит к пластику. Убедитесь, что открытые грани магнитов будут притягиваться друг к другу (см. Фотографии ниже).
5. Полностью протолкните нейлоновые винты через открытые отверстия на пластике. Головки винтов должны находиться на стороне, противоположной пластику от магнита. Резьба должна выходить наружу со стороны магнита. Затяните гайки, чтобы закрепить винты.
6. Накрутите гайку на один из винтов так, чтобы она находилась примерно на 1/2 дюйма (1,25 см) от гайки у основания. Повторите то же самое со вторым винтом (см. Фото ниже).
7. Установите второй кусок пластика на узел так, чтобы магниты были обращены друг к другу (см. Фото ниже). Добавьте оставшиеся орехи, чтобы все было на месте. Когда вы закончите, отложите эту сборку в сторону.
8. С помощью кусачков разрежьте провод якоря на три части, каждый длиной около 1 фута (30 см). Закройте все провода, кроме концов, термоусадочной пленкой или изолентой (см. Фотографии ниже).
9. Оставьте одну проволоку прямой, согните другую проволоку в плотную U-образную форму, а третью согните зигзагом, как показано на фотографии ниже. Когда закончите, отложите провода в сторону.
10. Вставьте батарейки в батарейный отсек.
Работа, выполняемая магнитным полем на проводнике с током
Работа происходит от батареи, которая пропускает ток по проводу.{2} R $. Но когда провод движется, аккумулятор должен обеспечивать дополнительную работу со скоростью $ \ mathscr {E} I $, чтобы преодолеть ЭДС, генерируемую движущимся проводом.
Теперь $ \ mathscr {E} $ равно скорости, с которой проволока сокращает магнитный поток, поэтому $ \ mathscr {E} = BLv $ (где $ v = \ frac {d} {t} $), поэтому дополнительная скорость выполнения работы должна составлять $ \ mathscr {E} I = BLvI = BLdI / t $. И это равняется скорости механической работы, проделанной с проволокой!
Но магнитная сила не может делать никакой работы с движущейся заряженной частицей, и, следовательно, общая работа, совершаемая магнитной силой над всеми частицами, должна быть равна нулю.Откуда взялась работа IBLd?
Сумма работ магнитных сил на каждую заряженную точечную частицу в проводе (если предположить, что она состоит из точечных частиц) действительно равна нулю (это следует из того факта, что магнитная сила, действующая на точечную частицу, всегда перпендикулярна скорости частицы).
Однако макроскопическая работа $ IBLd $ не равна этой сумме ; вместо этого это работа макроскопической силы, действующей на всю проволоку. Эта макроскопическая сила возникает из-за наличия тока $ I $ внутри провода, но не действует на этот ток, а действует на сам провод.
Эту макроскопическую силу правильно называют силой Лапласа или пондеромоторной силой. Также принято называть это просто магнитной силой из-за ее происхождения — она возникает из-за наличия магнитных сил, действующих на носители заряда. К сожалению, это также довольно часто называют силой Лоренца, но это в корне неверно. Сила Лоренца должна относиться только к силе, действующей на микроскопическое тело, такое как носитель заряда.
Сила Лапласа действует на тело в целом, она не определяется формулой Лоренца и не перпендикулярна скорости тела; следовательно, он может и часто работает (электродвигатели).
Возникает из-за того, что носители заряда удерживаются в проводе, даже когда на них действуют силы Лоренца; если бы не было ограничения, силы Лоренца заставили бы их искривлять свою траекторию, чтобы ускользнуть от проволоки с одной стороны. Этого не происходит, поскольку даже малейшее отклонение распределения тока внутри провода приводит к восстановлению силы из-за остальной части провода, которая удерживает носители заряда. Согласно 3-му закону Ньютона, носители заряда оказывают противоположную силу и на остальную часть провода — и их сумма составляет силу Лапласа.Таким образом, сила Лапласа — это внутренняя сила, действующая от носителей заряда на остальную часть провода.
Таким образом, работа, совершаемая этой силой, является работой внутренних сил в проводе, а не работой внешнего магнитного поля. Энергия передается от источника напряжения через электромагнитное поле источника напряжения и цепи к механической энергии провода.
Для чего используется закон силы Лоренца? — AnswersToAll
Для чего используется закон силы Лоренца?
В то время как современные уравнения Максвелла описывают, как электрически заряженные частицы и токи или движущиеся заряженные частицы вызывают электрические и магнитные поля, закон силы Лоренца дополняет эту картину, описывая силу, действующую на движущийся точечный заряд q в присутствии электромагнитных полей.
Как работают громкоговорители в физике?
Переменный ток, подаваемый на громкоговоритель, создает звуковые волны следующим образом: ток в катушке создает магнитное поле. магнитное поле взаимодействует с постоянным магнитом, создавая силу, которая толкает конус наружу. ток заставляют течь в противоположном направлении.
Как динамики получают энергию?
Когда вы подключаете громкоговоритель к стереосистеме, электрические сигналы проходят через кабели громкоговорителя (красные) в катушку.Это превращает катушку во временный магнит или электромагнит. Когда электричество течет взад и вперед по кабелям, электромагнит либо притягивает, либо отталкивает постоянный магнит.
Как работает сила Лоренца?
Сила Лоренца, сила, действующая на заряженную частицу q, движущуюся со скоростью v через электрическое поле E и магнитное поле B. Вся электромагнитная сила F, действующая на заряженную частицу, называется силой Лоренца (в честь голландского физика Хендрика А. Лоренца) и задается формулой F = qE + qv × B.
Что называется единицей Лоренца?
Единица обратной длины, используемая для измерения разницы в волновых числах между спектральной линией (нулевого поля) и ее зеемановскими компонентами; равна eH / 4π mc 2, где H — напряженность магнитного поля, c — скорость света, а e и m — заряд и масса электрона соответственно (гауссовы единицы).
Как работают микрофоны и громкоговорители?
Микрофоны — это громкоговорители в обратном направлении. Изменяющийся образец электричества в катушке создает вокруг нее магнитное поле, которое противодействует полю, создаваемому постоянным магнитом.Катушка прикреплена к большому плоскому диску, называемому диафрагмой или конусом, поэтому при движении катушки движется и диафрагма.
Как работают наушники и динамики?
Моторный эффект используется внутри наушников, содержащих небольшие динамики. В этих устройствах изменения электрического тока вызывают изменения магнитного поля, создаваемого электромагнитом. многократное изменение направления тока заставляет конус колебаться внутрь и наружу. …
Почему сила Лоренца является консервативной силой?
Таким образом, сила консервативна, и из любого исследования классической механики мы понимаем, что только консервативные силы могут быть выражены как производные от потенциальной функции.Эта сила (сила Лоренца) зависит не только от положения частицы, но и от ее скорости (скорости и направления).
Сила Лоренца работает?
Электрическое поле может действовать на заряженную частицу, в то время как магнитное поле не действует. Сила Лоренца — это комбинация электрической и магнитной сил, которые часто рассматриваются вместе для практических приложений. Линии электрического поля генерируются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных.
Как найти силу Лоренца?
Сила Лоренца — это сила, действующая на заряд в электромагнитном поле. Сила Лоренца определяется по формуле F = qv x B, в которой q — заряд, v — скорость, а B — плотность магнитного поля. Сила Лоренца перпендикулярна скорости и магнитному полю.
Почему динамики считаются перевернутыми микрофонами?
Динамики похожи на перевернутые микрофоны, но динамик перемещает воздух в соответствии с электронным сигналом, который создает разницу давления, которую мы воспринимаем как звук.Компьютеры используют другую систему для хранения данных или значений.
Уши больше похожи на микрофоны или динамики?
В целом, наши уши лучше распознают «звук» комнаты, чем микрофон.