Site Loader

Содержание

Определите направление силы Ампера (правило левой руки)

Нет правильного ответа Чему равна сила натяжения нити 1 для системы, находящейся в равновесий, если масса рычага т = 3.0 кг? Ответ выразите в ньютонах … , округлив до целых. 9 — 10 м/с2

Помогите дам срочно пж

По какой траектории в декартовой плоскости (х, у) должно двигаться физическое тело, чтобы его пройденный путь l был всегда равен модулю вектора переме … щения |S| и там сверху стрелка вправо?помогите срочно

Два маленьких металлических шарика, заряженные положительными зарядами q1=q и q2=−4q, закреплены на прямой AB на расстоянии l=0.5 м друг от друга. 1)Г … де находится точка, в которой напряженность электрического поля двух зарядов равна 0? -Слева от заряда q1 на прямой AB -Между зарядами q1 и q2 на прямой AB -Справа от заряда q2 на прямой AB -Точка находится вне прямой AB -Такой точки нет 2) Определите расстояние l1 до этой точки от заряда q1, расстояние l2 до этой точки от заряда q2. Ответ выразите в метрах. 3) Шарики приводят в соприкосновение, после чего помещают на прежние места. Определите теперь расстояния l1 от заряда q1 и l2 от заряда q2 до точки, в которой напряженность равна 0. Ответ выразите в метрах.

6.33 6.34 6.35, срочно, пожалуйста

В схеме, представленной на рисунке, R1=1 Ом, R2=2 Ом, R3=3 Ом, напряжение (Uab) между точками A и B составляет 3В. 1) Укажите сопротивление, напряжени … е на котором максимально. R1 R2 R3 На всех сопротивлениях напряжение одинаковое 2) Определите мощность на сопротивлении R1. Ответ выразите в ваттах. 3) Определите силу тока через перемычку, соединяющую точки A и D. Ответ выразите в амперах.

Расстояние между двумя точечными зарядами +6,4 мкКл и -6,4 мкКл равна 12 см. Какова напряженность в точке, удаленной на 8 см от каждого из зарядов?

. Разделите явления на группы по типам и занесите их в таблицу: Катание шара, таяние свинца, звук грома, таяние снега, мерцание звезд, кипение воды, р … ассвет, эхо, колебание маятника часов, движение облаков, полет голубей, вспышка молнии, свет лампочки. механический, электрический,звук термо,магнитная, яркость

чому краще намагнічувати сталевий стержень розмістивши його всередині котушки зі струмом,а не зовні?​

На рисунке изображена система, в которой блоки и рычаг невесомы и не имеют трения в осях и опоре C, пружины невесомы, нити нерастяжимы и невесомы. Уча … стки нитей, не лежащие на блоках, вертикальны. Известно, что k=30k=30 Н/м и m=60m=60 г. Считайте, что g=10g=10 Н/кг. Найдите удлинение левой и правой пружин, если рычаг удерживается в горизонтальном положении внешней силой. Ответ выразите в миллиметрах, округлив до целых.

Задачи на применение правила левой руки

Идёт приём заявок

Подать заявку

Для учеников 1-11 классов и дошкольников

Описание презентации по отдельным слайдам:

ПО ТЕМЕ : «МАГНИТНОЕ ПОЛЕ. ПРИМЕНЕНИЕ ПРАВИЛ БУРАВЧИКА, ПРАВОЙ И ЛЕВОЙ РУКИ» Урок решения задач

Цели урока: 1. развитие интереса, умения и навыков к решению тестовых и графических задач. 2. совершенствование полученных знаний и умений 3. уметь решать задачи на описание магнитного поля тока и его действия :сила Ампера и сила Лоренца направление линий магнитной индукции.

Определить направление силы Ампера: N S FA

Определить направление силы Ампера: N S FA

Определить направление силы Ампера: N S FA

Определить направление силы Ампера: N S FA

Применяя правило левой руки, определи направление силы, с которой магнитное поле будет действовать на проводник с током. Предполагаемые направления силы Ампера указаны стрелочками. 1 2 3 4 а) 1, б)2, в)3, г)4

Применяя правило левой руки, определи направление силы, с которой магнитное поле будет действовать на проводник с током. Предполагаемые направления силы Ампера указаны стрелочками. 1 2 3 4 а) 1, б)2, в)3, г)4

Применяя правило левой руки, определи направление силы, с которой магнитное поле будет действовать на проводник с током. Предполагаемые направления силы Ампера указаны стрелочками. 1 2 3 4 а) 1, б) 2, в) 3, г) 4

Обнаружить магнитное поле можно по. А) по действию на любой проводник, Б) действию на проводник, по которому течет электрический ток, В) заряженный теннисный шарик, подвешенный на тонкой нерастяжимой нити, Г) на движущиеся электрические заряды. а) А и Б, б) А и В, в) Б и В, г) Б и Г.

Закончить фразу: «Если электрический заряд неподвижен, то вокруг него существует. а) магнитное поле, б) электрическое поле, в) электрическое и магнитное поле.

Закончить фразу: «Если электрический заряд движется, то вокруг него существует. а) магнитное поле, б) электрическое поле, в) электрическое и магнитное поле.

Закончить фразу: «Вокруг проводника с током существует. а) магнитное поле, б) электрическое поле, в) электрическое и магнитное поле.

Какие силы проявляются во взаимодействии двух проводников с током? а) силы магнитного поля, б) силы электрического поля, в) сила всемирного тяготения.

Какие утверждения являются верными? А.В природе существуют электрические заряды. Б.В природе существуют магнитные заряды. В.В природе не существует электрических зарядов. Г.В природе не существует магнитных зарядов. а) А и Б, б) А и В, в) А и Г, г) Б, В и Г.

На рисунке показана картина магнитных линий прямого тока. В какой точке магнитное поле самое сильное? а) б) в)

Два параллельных проводника, по которым текут токи противоположных направлений. а) взаимно притягиваются, б) взаимно отталкиваются, в) никак не взаимодействуют.

Определить направление тока по известному направлению магнитных линий

Определить направление тока в проводнике по направлению магнитных линий

Список литературы Учебник для общеобразовательных учебных заведений – Физика 9 класс, Перышки А.В. и Гутник Е.М. «Сборник задач по физике» (В.И. Лукашик, Е.В. Иванова) «Физика». Краткий справочник школьника. «Физика». Большой справочник для школьников и поступающих в вузы. «Физика». Словарь школьника. «Большой справочник школьника». «Учебный справочник школьника».

  • Филатова Анна ФанузовнаНаписать 13859 14.10.2017

Номер материала: ДБ-752806

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения авторов.

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако редакция сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Осталось ждать: 20 сек.

Установите безопасный браузер

Предпросмотр документа

Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с длиной активной части 5 см действует сила 50 мН? Сила тока в проводнике 25 А. Проводник расположен перпендикулярно магнитным линиям.

На прямой проводник длиной 0,5 м, расположенный перпендикулярно магнитным линям поля с индукцией 0,02 Тл, действует сила 0,15 Н. Определите силу тока, протекающего по проводнику.

Определите силу, действующую со стороны магнитного поля с индукцией 0,1 Тл на протон, движущийся со скоростью 3*106 м/с, если угол между направлениями скорости и линий магнитной индукции 900. Заряд протона 1,6 *10-19 Кл.

Определите направление тока в проводнике, находящемся в магнитном поле.

Стрелка указывает направление действующей на проводник силы.

50742114587690right32082552994113018115231018224379Укажите стрелками направление линий магнитного поля, если известно, что проводник с током под действием магнитного поля отклоняется вправо. Укажите

северн6ый и южный магнитные полюса.

В каком направлении действует сила на проводник, расположенный

перпендикулярно к плоскости чертежа, если ток в проводнике идет

Презентация была опубликована 6 лет назад пользователемrusedu.ru

Похожие презентации

Презентация по предмету «Право» на тему: «Итоговый урок 10 Решение задач По теме : «Магнитное поле. Применение правил буравчика, правой и левой руки» Выполнила: учитель Удомельской СОШ4 Сергеева.». Скачать бесплатно и без регистрации. — Транскрипт:

1 Итоговый урок 10 Решение задач По теме : «Магнитное поле. Применение правил буравчика, правой и левой руки» Выполнила: учитель Удомельской СОШ4 Сергеева В.Е.

2 Цели урока: 1. развитие интереса, умения и навыков к решению тестовых и графических задач. 2. совершенствование полученных знаний и умений 3. умение решать задачи на описание магнитного поля тока и его действия :сила Ампера и сила Лоренца направление линий магнитной индукции.

3 Определить направление силы Ампера: N S FAFA

6 Определить направление силы Ампера: N S FAFA

7 Как изменится сила Ампера, действующая на прямолинейный проводник с током в однородном магнитном поле при увеличении индукции в 3 раза? Проводник расположен перпендикулярно вектору индукции. а) уменьшится в 9 раз; б) уменьшится в 3 раза; в) увеличится в 3 раза; г) увеличится в 9 раз

8 Как изменится сила Ампера, действующая на прямолинейный проводник с током в однородном магнитном поле, при увеличении силы тока в проводнике в 2 раза? Проводник расположен перпендикулярно вектору индукции. а) уменьшится в 2 раза; б) уменьшится в 4 раза; в) увеличится в 2 раза; г) увеличится в 4 раза

9 Проводник с током помещен в магнитное поле с индукцией В. По проводнику течет ток I. Как изменится модуль силы Ампера, если положение проводника относительно магнитных линий изменяется – сначала проводник был расположен параллельно линиям индукции, потом его расположили под углом 30 0 к линиям индукции, а потом его расположили перпендикулярно линиям индукции. а) модуль силы Ампера возрастал, б) модуль силы Ампера убывал, в) модуль силы Ампера оставался неизменным в течение всего процесса.

10 Как изменится сила Ампера, действующая на прямолинейный проводник с током в однородном магнитном поле, при увеличении индукции магнитного поля в 3 раза и увеличении силы тока в 3 раза? Проводник расположен перпендикулярно вектору индукции. а) уменьшится в 9 раз; б) уменьшится в 3 раза; в) увеличится в 3 раза; г) увеличится в 9 раз.

11 Применяя правило левой руки, определи направление силы, с которой магнитное поле будет действовать на проводник с током. Предполагаемые направления силы Ампера указаны стрелочками а) 1, б)2, в)3, г)4

12 Применяя правило левой руки, определи направление силы, с которой магнитное поле будет действовать на проводник с током. Предполагаемые направления силы Ампера указаны стрелочками а) 1, б)2, в)3, г)4

13 Применяя правило левой руки, определи направление силы, с которой магнитное поле будет действовать на проводник с током. Предполагаемые направления силы Ампера указаны стрелочками а) вверх, б)вниз, в) к нам, г) от нас.

14 Применяя правило левой руки, определи направление силы, с которой магнитное поле будет действовать на проводник с током. Предполагаемые направления силы Ампера указаны стрелочками а) 1, б) 2, в) 3, г) 4

15 Определить положение полюсов магнита, создающего магнитное поле. а) слева – северный полюс, б) слева – южный полюс.

16 Обнаружить магнитное поле можно по. А) по действию на любой проводник, Б) действию на проводник, по которому течет электрический ток, В) заряженный теннисный шарик, подвешенный на тонкой нерастяжимой нити, Г) на движущиеся электрические заряды. а) А и Б, б) А и В, в) Б и В, г) Б и Г.

17 Закончить фразу: «Если электрический заряд неподвижен, то вокруг него существует. а) магнитное поле; б) электрическое поле; в) электрическое и магнитное поле;

18 Закончить фразу: «Если электрический заряд движется, то вокруг него существует. а) магнитное поле, б) электрическое поле, в) электрическое и магнитное поле.

19 Закончить фразу: «Вокруг проводника с током существует. а) магнитное поле, б) электрическое поле, в) электрическое и магнитное поле.

20 Какие силы проявляются во взаимодействии двух проводников с током? а) силы магнитного поля, б) силы электрического поля, в) сила всемирного тяготения.

21 Какие утверждения являются верными? А.В природе существуют электрические заряды. Б.В природе существуют магнитные заряды. В.В природе не существует электрических зарядов. Г.В природе не существует магнитных зарядов. а) А и Б, б) А и В, в) А и Г, г) Б, В и Г.

22 На рисунке показана картина магнитных линий прямого тока. В какой точке магнитное поле самое сильное? а) б) в)

23 Два параллельных проводника, по которым текут токи противоположных направлений. а) взаимно притягиваются, б) взаимно отталкиваются, в) никак не взаимодействуют.

24 Два параллельных проводника длиной по 1 м, расположенные на расстоянии 1 м друг от друга при протекании по ним электрического тока, притягиваются с силой Н. Это значит, что по проводникам текут токи. а) противоположных направлений по 1 А, б) одного направления по 1 А, в) противоположных направлений по 0,5 А, г) одного направления по 0,5 А.

25 Как будут взаимодействовать друг с другом два параллельных проводника А и Б? а) они будут притягиваться, б) они будут отталкиваться, в) они не будут взаимодействовать.

26 Определить направление тока по известному направлению магнитных линий

27 Определить направление тока в проводнике по направлению магнитных линий

28 Магнитная стрелка отклонится, если её разместить вблизи. А) вблизи потока электронов, Б) вблизи потока атомов водорода, В) вблизи потока отрицательных ионов, Г) вблизи потока положительных ионов, Д) вблизи потока ядер атома кислорода. а) все ответы верны, б) А, Б, В, и Г, в) Б, В, Г, г) Б, В, Г, Д

29 Определите силу Лоренца,действующую на электрон

30 Определите силу Лоренца,действующую на протон

31 Список литературы Учебник для общеобразовательных учебных заведений – Физика 9 класс, Перышки А.В. и Гутник Е.М. «Сборник задач по физике» (В.И. Лукашик, Е.В. Иванова) «Физика». Краткий справочник школьника. «Физика». Большой справочник для школьников и поступающих в вузы. «Физика». Словарь школьника. «Большой справочник школьника». «Учебный справочник школьника».

Сила Ампера и правило левой руки

Тест включает 8 интерактивных заданий различных типов с возможностью автоматизированной проверки для контроля знаний по теме «Сила Ампера и правило левой руки» основной школы. Модуль относится к III уровню интерактивности

Категория пользователей
Обучаемый, Преподаватель

Дисциплины
Физика / Сила Ампера / Правило левой руки

Уровень образования
Профессионально-техническая подготовка, повышение квалификации

Статус
Завершенный вариант (готовый, окончательный)

Тип ИР сферы образования
информационный модуль

Издатель

ООО «Физикон»

Физикон

Россия, 141700, г. Долгопрудный, Московской обл., оф. 406, д. 7, ул. Первомайская,

Тел. — +7-495-408-7772, +7-495-408-7772
Сайт — http://www.physicon.ru

Правообладатель

Федеральное агентство по образованию

Федеральное агентство по образованию

Внимание! Для воспроизведения модуля необходимо установить на компьютере проигрыватель ресурсов.

Характеристики информационного ресурса

Тип используемых данных:
text/plain, text/html

Объем цифрового ИР
884 684 байт

Проигрыватель

Категория модифицируемости компьютерного ИР

Признак платности
бесплатный

Наличие ограничений по использованию
нет ограничений

Рубрикация

Ступени образования
Основное общее образование

Целевое назначение
Учебное

Тип ресурса
Открытая образовательная модульная мультимедийная система (ОМС)

Классы общеобразовательной школы
8, 9, 10

Уровень образовательного стандарта
Федеральный

Характер обучения
Базовое

Правила буравчика и правого винта, закон правой руки для соленоида

С момента создания электричества было проделано много научной работы в физике по изучению его характеристик, особенностей и влияния на окружающую среду. Правило буравчика внесло свой значимый след в изучение магнитного поля, закон правой руки для цилиндрической обмотки провода позволяет глубже понять процессы, проходящие в соленоиде, а правило левой руки характеризует силы, влияющие на проводник с током. Благодаря правой и левой руке, а также мнемоническим приемам можно с легкостью эти закономерности изучить и понять.

Опыт Эрстеда

Принцип буравчика

Достаточно долгое время магнитные и электрические характеристики поля изучались физикой раздельно. Однако в 1820 году совершенно случайно датский ученый Ханс Христиан Эрстед обнаружил магнитные свойства провода с электричеством во время проведения лекции по физике в университете. Также была обнаружена зависимость ориентации магнитной стрелки от направления протекания тока в проводнике.

Проведенный опыт доказывает наличие поля с магнитными характеристиками вокруг провода с током, на которое реагирует намагниченная стрелка или компас. Ориентация протекания «переменки» заставляет поворачиваться стрелку компаса в противоположные стороны, сама стрелка расположена по касательной электромагнитного поля.

Взаимодействие электромагнитного поля с магнитной стрелкой

Для выявления ориентации электромагнитных потоков применяют правило буравчика, или закон правого винта, которое гласит, что, ввинчивая шуруп по курсу протекания электротока в шунте, путь верчения рукоятки задаст ориентацию ЭМ потоков фона «переменки».

Правило буравчика

Также возможно использовать правило Максвелла правой руки: когда отодвинутый палец правой руки ориентируется по курсу протекания электричества, то остальные сжатые пальцы покажут ориентацию электромагнитной области.

Правило Максвелла правой руки

Пользуясь этими двумя принципами, будет получен одинаковый эффект, используемый для определения электромагнитных потоков.

Закон правой руки для соленоида

Рассмотренный принцип винта или закономерность Максвелла для правой руки применим для прямолинейного провода с током. Однако в электротехнике встречаются устройства, у которых проводник расположен не прямолинейно, и для него закон винта не применим. В первую очередь, это касается катушек индуктивности и соленоидов. Соленоид, как разновидность катушки индуктивности, представляет собой цилиндрическую обмотку провода, длина которого во много раз больше диаметра соленоида. Дроссель индуктивности отличается от соленоида лишь длиной самого проводника, который может быть в разы меньше.

Французский специалист по математике и физике А-М. Ампер, благодаря своим опытам, узнал и доказал, что при прохождении по дросселю индуктивности электротока указатели компаса у торцов цилиндрической обмотки провода разворачивались обратными концами вдоль невидимых потоков ЭМ поля. Такие опыты доказали, что около катушки индуктивности с током образовывается магнитное поле, и цилиндрическая обмотка проволоки формирует магнитные полюса. Электромагнитное поле, возбуждаемое электротоком цилиндрической обмотки проволоки, подобно магнитному полю постоянного магнита – конец цилиндрической обмотки провода, из которого выходят ЭМ потоки, отображает полюс, являющийся северным, а противоположный конец является южным.

Для распознавания магнитных полюсов и ориентации ЭМ линий в дросселе с током употребляют правило правой руки для соленоида. Оно сообщает о том, что, если взять данную катушку рукой, разместить пальцы ладони прямо по курсу протекания электронов в витках, большой палец, отодвинутый на девяносто градусов, задаст ориентацию электромагнитного фона в середине соленоида – его северный полюс. Соответственно, зная позицию магнитных полюсов цилиндрической обмотки проволоки, можно определить трассу протекания электронов в витках.

Закон правой руки для соленоида с током

Закон левой руки

Ханс Христиан Эрстед после открытия явления магнитного поля вблизи шунта в кратчайшие сроки поделился своими результатами с большинством ученых Европы. В результате этого Ампер А.-М., пользуясь своими методами, спустя короткий отрезок времени явил общественности эксперимент по специфическому поведению двух параллельных шунтов с электротоком. Формулировка опыта доказывала, что параллельно размещенные провода, по которым протекает электричество в одном направлении, взаимно придвигаются друг к другу. Соответственно, такие шунты будут взаимно отталкиваться при условии, что протекающая в них «переменка» будет распределяться в разные стороны. Эти эксперименты легли в основу законов Ампера.

Эксперимент А.-М. Ампера

Испытания позволяют озвучить главные выводы:

  1. Постоянный магнит, проводник с «переменкой», электрически заряженная движущаяся частица имеют вокруг себя ЭМ область;
  2. Заряженная частица, движущаяся в этой области, поддается некоторому воздействию со стороны ЭМ фона;
  3. Электрическая «переменка» является ориентированным перемещением заряженных частиц, соответственно, электромагнитный фон воздействует на шунт с электричеством.

ЭМ фон влияет на шунт с «переменкой» неким давлением, называемым силой Ампера. Указанную характеристику можно определить формулой:

FA=IBΔlsinα, где:

  • FA – сила Ампера;
  • I – интенсивность электричества;
  • B – вектор магнитной индукции по модулю;
  • Δl – размер шунта;
  • α – угол между направлением В и курсом электричества в проводе.

При условии, что угол α – девяносто градусов, то данная сила наибольшая. Соответственно, если данный угол равен нулю, то и сила нулевая. Контур этой силы выявляется по закономерности левой руки.

К сведению. Если вектор магнитной индукции входит в ладонь, а пальцы расположены по курсу протекания тока, то отогнутый на 90о большой палец покажет направление силы, действующей на провод с «переменкой».

Закономерность левой руки

Если изучить правило буравчика и правило левой руки, получите все ответы на формирование ЭМ полей и их влияние на проводники. Благодаря этим правилам, есть возможность рассчитывать индуктивности катушек и при необходимости формировать противотоки. В основе принципа построения электродвигателей лежат силы Ампера в целом и правило левой руки в частности.

Видео

Оцените статью:

Тест по физике Правило левой руки 9 класс

Тест по физике Правило левой руки. Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток для учащихся 9 класса с ответами. Тест включает в себя 10 заданий с выбором ответа.

1. Направление тока в магнетизме совпадает с направлением движения

1) электронов
2) отрицательных ионов
3) положительных частиц
4) среди ответов нет правильного

2. Квадратная рамка расположена в однородном магнитном поле так, как показано на рисунке. Направление тока в рамке указано стрелками.

Сила, действующая на нижнюю сторону рамки, направлена

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

1) горизонтально вправо
2) горизонтально влево
3) вертикально вверх
4) 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, линии которого направлены горизонтально вправо (см. рис., вид сверху).

Сила, действующая на проводник 1-2, направлена

5. В основе работы электродвигателя лежит

1) действие магнитного поля на проводник с электрическим током
2) электростатическое взаимодействие зарядов
3) явление самоиндукции
4) действие электрического поля на электрический заряд

6. Основное назначение электродвигателя заключается в преобразовании

1) механической энергии в электрическую энергию
2) электрической энергии в механическую энергию
3) внутренней энергии в механическую энергию
4) механической энергии в различные виды энергии

7. Магнитное поле действует с ненулевой по модулю силой на

1) покоящийся атом
2) покоящийся ион
3) ион, движущийся вдоль линий магнитной индукции
4) ион, движущийся перпендикулярно линиям магнитной индукции

8. Выберите верное(-ые) утверждение(-я).

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

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

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

1) Вертикально вниз
2) Вертикально вверх
3) На нас
4) От нас

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

1) К нам
2) От нас
3) Горизонтально влево в плоскости рисунка
4) Горизонтально вправо в плоскости рисунка

Ответы на тест по физике Правило левой руки Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток
1-3
2-4
3-2
4-3
5-1
6-2
7-4
8-3
9-4
10-2

Электромагнетизм

— Почему закон Ампера следует правилу правой руки?

электромагнетизм — Почему закон Ампера следует правилу правой руки? — Обмен физическими стеками
Сеть 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
  1. 0
  2. +0
  3. 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 сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил

Просмотрено 444 раза

$ \ begingroup $

На этот вопрос уже есть ответы здесь :

Закрыт 6 лет назад.

Почему закон Ампера следует правилу правой руки?

Qmechanic ♦

154k2828 золотых знаков372372 серебряных знака18301830 бронзовых знаков

Создан 25 янв.

$ \ endgroup $ 1 Physics Stack Exchange лучше всего работает с включенным JavaScript

Ваша конфиденциальность

Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь с тем, 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

Физика: Правило правой руки — HandWiki

Краткое описание
Мнемоника для понимания ориентации векторов в трехмерном пространстве

Нахождение направления перекрестного произведения по правилу правой руки

В математике и физике правило правой руки является общей мнемоникой для понимания ориентации осей в трехмерном пространстве.

Большинство различных правил левой и правой руки возникают из-за того, что три оси трехмерного пространства имеют две возможные ориентации. В этом можно убедиться, сложив руки вместе ладонями вверх, пальцы согнуты, а большой палец вытянут. Если сгибание пальцев представляет собой движение от первой оси или оси x ко второй оси или оси y , то третья ось или ось z может указывать вдоль любого большого пальца. Правило левой и правой руки возникает при работе с осями координат.Это правило можно использовать для определения направления магнитного поля, вращения, спиралей, электромагнитных полей, зеркальных изображений и энантиомеров в математике и химии.

Ориентация кривой и векторы нормали

В векторном исчислении часто необходимо связать нормаль к поверхности с ограничивающей ее кривой. Для положительно ориентированной кривой C , ограничивающей поверхность S , нормаль к поверхности определяется так, что большой палец правой руки указывает в направлении , а пальцы сгибаются вдоль ориентации ограничивающей поверхности. кривая C .

Правило для ориентации кривой.

Координаты

Левосторонние координаты слева, правые
координаты справа.
Для правосторонних координат используйте правую руку.
Для левосторонних координат используйте левую руку.
Ось или вектор Два пальца и большой палец Согнутые пальцы
x , 1 или A Первый или индекс Пальцы вытянуты
y , 2 или B Второй палец или ладонь Пальцы согнуты на 90 °
z , 3 или C Большой палец Большой палец

Координаты обычно правые.

Для правша координирует точки большого пальца правой руки вдоль оси z в положительном направлении, а сгибание пальцев представляет собой движение от первой оси x ко второй или оси y . Если смотреть сверху или по оси z , система будет против часовой стрелки .

Для левша координирует точки большого пальца левой руки по оси z в положительном направлении, а согнутые пальцы левой руки представляют движение от первой оси x ко второй или оси y .Если смотреть сверху или по оси z , система будет по часовой стрелке .

Перестановка меток любых двух осей меняет направление вращения на противоположное. Изменение направления одной оси (или всех трех осей) также меняет направление вращения на противоположное. (Если оси не имеют положительного или отрицательного направления, вращение не имеет значения.) Реверсирование двух осей равносильно повороту на 180 ° вокруг оставшейся оси. [1]

Обороты

Вращающийся корпус

Условное направление оси вращающегося тела

В математике вращающееся тело обычно представляется псевдовектором вдоль оси вращения.Длина вектора дает скорость вращения, а направление оси дает направление вращения в соответствии с правилом правой руки: пальцы правой руки согнуты в направлении вращения, а большой палец правой руки указывает в положительном направлении оси. Это позволяет выполнять простые вычисления с использованием векторного векторного произведения. Никакая часть тела не движется в направлении стрелки оси. По совпадению, если большой палец указывает на север, Земля вращается в прямом направлении согласно правилу правой руки.Это приводит к тому, что Солнце, Луна и звезды кажутся вращающимися на запад в соответствии с правилом левой руки.

Спирали и винты

Левая и правая винты

Спираль — это кривая линия, образованная точкой, вращающейся вокруг центра, в то время как центр перемещается вверх или вниз по оси z . Спирали представляют собой правосторонние или левосторонние изогнутые пальцы, определяющие направление вращения, а большой палец — направление движения по оси z .

Винт имеет спиральную резьбу, поэтому винты могут быть правосторонними или левосторонними.Правило таково: если винт правый (большинство винтов), направьте большой палец правой руки в том направлении, в котором вы хотите, чтобы винт вращался, и поверните винт в направлении ваших согнутых пальцев правой руки.

Электромагнетизм

  • Когда электричество (обычный ток) течет по длинному прямому проводу , оно создает круговое или цилиндрическое магнитное поле вокруг провода в соответствии с правилом правой руки. Обычный ток, противоположный действительному потоку электронов, представляет собой поток положительных зарядов вдоль положительной оси z .Условное направление магнитной линии задается стрелкой компаса.
  • Электромагнит: магнитное поле вокруг провода довольно слабое. Если провод скручен в спираль, все силовые линии внутри спирали направлены в одном направлении, и каждая последующая катушка усиливает другие. Продвижение спирали, некруглая часть силовых линий и силовые линии указывают в положительном направлении z . Поскольку магнитного монополя нет, силовые линии выходят из конца + z , замыкаются за пределами спирали и снова входят в конец — z .Конец + z на выходе линий определяется как северный полюс. Если пальцы правой руки согнуты в направлении круговой составляющей тока, большой палец правой руки указывает на северный полюс.
  • Сила Лоренца: Если положительный электрический заряд движется поперек магнитного поля, он испытывает силу, соответствующую силе Лоренца, с направлением, заданным правилом правой руки. Если сгибание правых пальцев представляет собой вращение от направления движения заряда к направлению магнитного поля, то сила действует в направлении большого пальца правой руки.Поскольку заряд движется, сила заставляет траекторию частицы искривляться. Сила изгиба вычисляется с помощью векторного векторного произведения. Это означает, что изгибающая сила увеличивается с увеличением скорости частицы и напряженности магнитного поля. Сила максимальна, когда направление частицы и магнитные поля расположены под прямым углом, меньше при любом другом угле и равна нулю, когда частица движется параллельно полю.

Правосторонняя линейка Ампера

Прогнозирование направления поля ( B ), учитывая, что ток I течет в направлении большого пальца Определение направления магнитного поля ( B ) для электрической катушки

Правило захвата Ампера [2] (также называемое правилом для правого винта , правилом для кружки или правилом штопора ) используется либо когда вектор (например, вектор Эйлера) должен быть определен для представления вращения тела, магнитного поля или жидкости, или наоборот, когда необходимо определить вектор вращения, чтобы понять, как происходит вращение.Он показывает связь между током и линиями магнитного поля в магнитном поле, созданном током.

Андре-Мари Ампер, французский физик и математик, в честь которого было названо правило, был вдохновлен Гансом Кристианом Орстедом, другим физиком, который экспериментировал с магнитными иглами. Эрстед заметил, что иглы закручиваются, когда они находятся рядом с проводом, по которому проходит электрический ток, и пришел к выводу, что электричество может создавать магнитные поля.

Приложение

Это правило используется в двух различных приложениях кругового закона Ампера:

  1. Электрический ток проходит по прямому проводу.Когда большой палец направлен в направлении обычного тока (от положительного к отрицательному), изогнутые пальцы будут указывать в направлении линий магнитного потока вокруг проводника. Направление магнитного поля (против часовой стрелки, а не по часовой стрелке, если смотреть на кончик большого пальца) является результатом этого соглашения, а не лежащим в основе физическим явлением.
  2. Электрический ток проходит через соленоид, создавая магнитное поле. Когда правая рука обхватывает соленоид пальцами в направлении обычного тока, большой палец указывает в направлении северного магнитного полюса.

Перекрестные продукты

Иллюстрация правила правой руки на банкноте в 200 швейцарских франков.

Перекрестное произведение двух векторов часто используется в физике и технике. Например, в статике и динамике крутящий момент — это перекрестное произведение длины рычага и силы, а угловой момент — это произведение линейного количества движения и расстояния. В электричестве и магнетизме сила, действующая на движущуюся заряженную частицу при движении в магнитном поле B, определяется выражением:

[math] \ displaystyle {\ mathbf {F} = q \ mathbf {v} \ times \ mathbf {B}} [/ math]

Направление перекрестного произведения можно определить, приложив правую руку Правило следующим образом:

  1. Указательный палец указывает в направлении вектора скорости v.
  2. Средний палец указывает в направлении вектора магнитного поля B.
  3. Большой палец указывает в направлении перекрестного произведения F.

Например, для положительно заряженной частицы, движущейся на север, в области, где магнитное поле направлено на запад, результирующая сила указывает вверх. [1]

Приложения

Правило правой руки широко используется в физике. Список физических величин, направления которых связаны правилом правой руки, приведен ниже.(Некоторые из них только косвенно связаны с перекрестными произведениями и используют вторую форму.)

См. Также

Список литературы

Внешние ссылки

Правило левой руки для обозначения силы тока. Правило буравчика, правого и левого

В физике и электротехнике широко используются различные приемы и методы для определения одной из характеристик магнитного поля — направления напряжения. Для этого используется закон буравчика, правой и левой руки.Эти методы дают довольно точные результаты.

Правило буравчика и правой руки

Закон буравчика используется для определения направления напряженности магнитного поля. Он работает при условии прямолинейного расположения магнитного поля относительно проводника с током.

Это правило заключается в совпадении направления магнитного поля с направлением ручки буравчика при условии, что буравчик вкручен правой резьбой по направлению электрического тока.Это правило касается соленоидов. В этом случае большой палец правой руки указывает направление линий. При этом соленоид застегивается так, что пальцы указывают направление тока в его витках. Обязательным условием является превышение длины катушки ее диаметра.


Правило правой руки противоположно правилу буравчика. При захвате исследуемого элемента пальцы в сжатом кулаке указывают направление магнитных линий.При этом учитывается поступательное движение в направлении магнитных линий. Большой палец, согнутый на 90 градусов по отношению к ладони, указывает направление.

С подвижным проводником силовые линии перпендикулярны ладони. Большой палец вытянут перпендикулярно и указывает направление движения проводника. Остальные четыре выступающих пальца расположены по направлению индукционного тока.

Правило левой руки

Среди таких приемов, как правило, буравчика, правой и левой руки следует отметить правило левой руки.Чтобы это правило сработало, необходимо расположить левую ладонь так, чтобы направление четырех пальцев было в направлении электрического тока в проводнике. Индукционные линии входят в ладонь перпендикулярно под углом 900. Большой палец согнут и указывает направление силы, действующей на проводник. Обычно этот закон применяется, когда нужно определить направление отклонения проводника. В этой ситуации проводник находится между двумя магнитами, и через него пропускается электрический ток.

Правило левой руки также сформулировано таким образом, что четыре пальца левой руки расположены в направлении движения положительных или отрицательных частиц электрического тока. Линии индукции, как и в других случаях, должны быть перпендикулярны ладони и входить в нее. Большой выступающий палец указывает направление силы Ампера или Лоренца.

Сила Лоренца Сила Лоренца Модуль силы Лоренца. Модуль силы Лоренца. Направление силы Лоренца Направление силы Лоренца Правило левой руки Правило левой руки Плоские траектории заряженных частиц в однородном магнитном поле Плоские траектории заряженных частиц в однородном магнитном поле Вопросы по теме.Вопросы по теме. Сила Лоренца Сила Лоренца Модуль силы Лоренца. Модуль силы Лоренца. Направление силы Лоренца Направление силы Лоренца Правило левой руки Правило левой руки Плоские траектории заряженных частиц в однородном магнитном поле Плоские траектории заряженных частиц в однородном магнитном поле Вопросы по теме. Вопросы по теме.

Сила Лоренца — это сила, действующая на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля.Х. Лоренц () — голландский физик, основоположник электронной теории строения материи.

Если левая рука расположена так, что четыре вытянутых пальца указывают направление скорости положительного заряда, а вектор магнитной индукции входит в ладонь вашей руки, то большой палец, согнутый на 90 градусов, покажет направление силы, действующей на данный заряд.

Плоские траектории заряженных частиц в однородном магнитном поле Заряженная частица, летящая в однородное магнитное поле параллельно линиям магнитной индукции, равномерно движется вдоль этих линий.Вращение отрицательного заряда по кругу происходит в направлении, противоположном вращению положительного заряда (рис. С).

1. Как, зная силу Ампера, можно найти силу Лоренца? 2. Определите силу Лоренца. Чему равен его модуль? 3. Как определяется направление силы Лоренца по правилу левой руки? 4. Почему заряженная частица, летящая в однородное магнитное поле в плоскости, перпендикулярной линиям магнитной индукции, движется по окружности? В каком случае частица движется линейно в магнитном поле? 5.Докажите, что период обращения заряженной частицы по окружности в поперечном магнитном поле не зависит от ее скорости.

Магнитное поле действует на проводник с током. Возникающая при этом сила называется силой ампер .

Амперная сила воздействует на проводник током в магнитном поле.

Мы изучаем, от чего зависит модуль и направление данной силы.Для этого воспользуемся установкой, в которой прямолинейный проводник подвешен на тонких проволоках в магнитном поле постоянного магнита (рис. 6.16). Гибкие провода, прикрепленные к концам проводника, позволяют включать его в электрическую цепь, ток в которой регулируется реостатом и измеряется амперметром.

Легкая, но жесткая тяга соединяет проводник с чувствительным измерителем силы.

Замкнув электрическую цепь, в которую входит исследуемый проводник, мы увидим, что он отклоняется от положения равновесия, а измеритель показывает определенное значение силы.Давайте увеличим силу тока в проводнике в 2 раза и увидим, что сила, действующая на проводник, также увеличивается в 2 раза. Любые другие изменения тока в проводнике вызовут соответствующее изменение силы, которая действует. на проводнике. Сопоставление результатов позволяет сделать вывод, что сила F , действующая в магнитном поле на проводник с током, пропорциональна силе тока I в нем:

Амперная сила пропорционально силе тока в проводнике.

Поместите еще один магнит рядом с первым. Длина части проводника, находящейся в магнитном поле, увеличится примерно в 2 раза. Величина силы, действующей на проводник, также увеличится примерно вдвое. Таким образом, мощность F , действующая на проводник с током в магнитном поле, пропорциональна длине проводящей части Δ. л находящийся в магнитном поле:

F ~ Δ л.

Амперная сила пропорционально длине активной части проводника.

Сила также увеличится, когда мы применим другой, более «сильный» магнит с большей магнитной индукцией. Это позволяет сделать вывод, что зависимость силы F от индукции магнитного поля B:

Ф ~ Б. Материал с сайта

Максимальная сила будет при угле α = 90 ° между магнитной индукцией и проводником.Если этот угол равен нулю, то есть магнитная индукция будет параллельна проводнику, то сила будет равна нулю. Отсюда нетрудно сделать вывод о зависимости амперной силы от угла между магнитной индукцией и проводником.

Окончательная формула для расчета амперных сил будет иметь вид

Ф А = БИ Δ л. грех α .

Направление амперной силы определяется правилом левой руки (рис.6.17).

Правило левой руки. Если вы поместите левую руку так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а четыре пальца указывали направление тока, то большой палец, расположенный в стороны, покажет направление силы, действующей на проводник с током. в магнитном поле.

Nerdfighteria Wiki — Закон Ампера: ускоренный курс по физике № 33


Итак, сначала эти два параллельных провода: почему они притягиваются и отталкиваются друг от друга? Легче понять, почему два провода действуют именно так, если сначала посмотреть на один провод.

Как мы говорили в нашем последнем эпизоде, ток, проходящий через провод, создает магнитное поле. Допустим, у вас есть длинный прямой провод, по которому проходит ток. Ток создаст магнитное поле, окружающее провод.

Это магнитное поле уменьшается по мере удаления от провода. Если вы нарисуете круг, скажем, в сантиметре от провода, магнитное поле вдоль круга будет иметь заданную силу.

Ампер понял, что чем сильнее ток, проходящий через провод, тем сильнее будет магнитное поле вдоль этого круга.Это основная логика закона Ампера.

Но это физика, и в физике мы склонны выражать отношения в терминах уравнений. Уравнение закона Ампера применимо к любому типу петли, а не только к кругу, окружающему ток, независимо от того, сколько там проводов, как они расположены или форма. Закон действует до тех пор, пока сила тока постоянна.

Само уравнение гласит, что интеграл магнитного поля «B» вдоль петли, умноженный на косинус тета по отношению к расстоянию, равен константе, называемой мю-ноль, умноженной на ток, протекающий через петлю.Это уравнение просто означает, что полное магнитное поле вдоль петли равно току, протекающему через петлю, умноженному на постоянное число.

Постоянная мю-ноль иногда называется «магнитной постоянной». И это равно четырем умноженным на пи умноженным на десять отрицательным семи Ньютонам на квадрат Ампера.

Теперь вы могли заметить, что в левой части уравнения для закона Ампера есть интеграл. И вы, возможно, помните, что мы используем интегралы, когда нам нужно сложить множество бесконечно малых значений.Что ж, в соответствии с законом Ампера мы складываем все маленькие кусочки магнитного поля вдоль петли.

Мы говорим, что все эти биты магнитного поля, сложенные вместе, равны приложенному току, умноженному на магнитную постоянную. «B» — это сила магнитного поля в каждой точке петли, «тета» — это угол между магнитным полем в каждой точке петли, а «ds» относится к каждому бесконечно маленькому участку петли.

Математика закона Ампера может очень быстро усложниться.Но чтобы получить общее представление о том, как это работает, давайте вернемся к нашему сценарию: круг вокруг одного длинного прямого провода.

Мы пытаемся найти магнитное поле в каждой точке круга (то есть B) в терминах приложенного тока и радиуса круга. Итак, сначала давайте решим интеграл в законе Ампера, чтобы получить полное магнитное поле вдоль окружности.

Согласно закону, мы решаем интеграл магнитного поля, умноженный на косинус теты по отношению к точкам на окружности.Но мы можем довольно легко упростить этот интеграл.

Сначала вы заметите, что магнитное поле, исходящее от нашего провода, параллельно окружности в каждой точке. Итак, угол тета равен нулю, а косинус нуля равен единице. Все, что умножено на единицу, равно самому себе. Таким образом, мы можем просто исключить член тета-косинуса из интеграла.

Теперь у нас остался интеграл магнитного поля B относительно точек на окружности. Но каждая часть круга находится на одинаковом расстоянии от провода, поэтому магнитное поле будет одинаковым в каждой точке.Другими словами, B постоянно, поэтому мы можем поставить его перед знаком интеграла.

Теперь все, что нам нужно сделать, это вычислить интеграл всех точек на окружности, который равен длине окружности (то есть удвоить число пи, умноженное на радиус).

Собирая все вместе, мы обнаруживаем, что когда мы применяем закон Ампера к длинному прямому проводу, общее магнитное поле вдоль окружности, окружающей провод, равно B, умноженному на два, умноженному на пи, умноженное на радиус. И это полное магнитное поле равно магнитной постоянной, умноженной на приложенный ток.

Итак, для длинного прямого провода B равно магнитной постоянной, умноженной на приложенный ток, деленной на два-пи-r.

Уравнение магнитного поля вдоль круга, окружающего один провод, оказалось очень важным для Ампера, когда он пытался выяснить, что происходит с двумя проводами. Когда по обоим проводам протекал ток в одном направлении, они притягивались друг к другу. А когда течение шло в противоположных направлениях, они отталкивали друг друга.

Легко понять, почему, если применить первое правило правой руки. Это тот, который говорит, что если вы укажете большим пальцем правой руки в направлении тока и согнете пальцы, магнитное поле будет указывать в том же направлении, что и ваши пальцы.

Итак, сначала давайте посмотрим на провода, в которых токи протекают в одном направлении. В этом примере мы скажем, что это вертикальные провода с восходящим током. Если вы укажете большим пальцем правой руки в направлении тока в каждом проводе, ваши пальцы будут сгибаться в направлении магнитного поля.

Магнитное поле от провода слева будет направлено вправо, а магнитное поле от провода справа будет направлено влево, поэтому провода будут притягиваться друг к другу.

В случае, когда ток течет в противоположных направлениях, верно обратное, поэтому они будут отталкивать друг друга.

Ампер также хотел найти силу магнитного поля на проводах. Как мы говорили в прошлый раз, сила зависит от угла между током и магнитным полем, силы тока, длины провода и силы магнитного поля.

Вычислить магнитное поле B было непростой задачей. Уравнение, которое он придумал, то, которое мы теперь называем законом Ампера, позволило ему и будущим физикам выяснить, что представляет собой B во многих ситуациях, включая случай двух параллельных проводов.

Итак, два параллельных провода притягивались и отталкивались друг от друга из-за магнитного поля, создаваемого токами. А что насчет катушки с проволокой, которая превратилась в магнит? Что ж, вы, вероятно, можете догадаться, что его поведение также связано с магнитным полем, создаваемым токами.

Обратите внимание на катушку с проволокой особой формы, называемую «соленоидом». И когда через соленоид проходит ток, он создает магнитное поле, которое в основном проходит через внутреннюю часть катушек.

Если вы обхватите соленоид правой рукой так, чтобы пальцы указывали в направлении тока, проходящего через петли, большой палец будет указывать в направлении магнитного поля.

Закон Ампера также применим для соленоидов. В нем говорится, что магнитное поле внутри катушек (B) равно магнитной постоянной, умноженной на ток, протекающий через катушки, умноженный на количество катушек.

Вот что происходит, когда петли из проволоки создают магнитное поле. Когда вы вставляете проволочную петлю в магнитное поле, происходит нечто странное: петля из проволоки поворачивается. Это потому, что магнитное поле создает крутящий момент на проводе.

Взгляните на эту проволочную петлю. Горизонтальные части петли параллельны магнитному полю, поэтому он не будет оказывать на них силу. Но вертикальные части петли перпендикулярны магнитному полю, поэтому на них будет действовать сила: сила, которая поворачивает петлю.

Из последнего эпизода мы знаем, что сила магнитного поля на провод будет равна величине тока, умноженной на длину этой части катушки, умноженной на магнитное поле. И мы можем использовать второе правило правой руки, чтобы определить направление этой силы.

Если вы укажете рукой в ​​направлении тока, а затем согнете пальцы в направлении магнитного поля, ваш большой палец будет указывать в направлении силы. Которая оказывается от вас для левой стороны катушки и к вам для правой стороны.Катушка вращается по часовой стрелке.

Так работают электродвигатели. У них есть электрический ток, который постоянно меняет направление, заставляя проволочные петли вращаться. Эти движущиеся петли из проволоки можно использовать для выполнения механических работ, таких как вращение барабана в стиральной машине, электродрели или вентилятора, который, вероятно, охлаждает ваш компьютер.

Электродвигатели есть везде. Так что в следующий раз, когда вы будете стирать одежду, собирать мебель, использовать компьютер, не перегревая его, или делать что-нибудь еще, связанное с использованием электродвигателя, вы должны поблагодарить Ампера.

9.5 Закон Ампера — Введение в электричество, магнетизм и электрические цепи

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

К концу этого раздела вы сможете:
  • Объясните, как закон Ампера связывает магнитное поле, создаваемое током, со значением тока
  • Рассчитайте магнитное поле длинного прямого провода, тонкого или толстого, по закону Ампера

Основным свойством статического магнитного поля является то, что, в отличие от электростатического, оно не является консервативным.Консервативное поле — это поле, которое выполняет одинаковую работу с частицей, движущейся между двумя разными точками, независимо от выбранного пути. Магнитные поля таким свойством не обладают. Вместо этого существует связь между магнитным полем и его источником, электрическим током. Он выражается в виде линейного интеграла и известен как закон Ампера . Этот закон также может быть выведен непосредственно из закона Био-Савара. Теперь рассмотрим этот вывод для частного случая бесконечной прямой проволоки.

На рисунке 9.5.1 показана произвольная плоскость, перпендикулярная бесконечному прямому проводу, ток которого направлен за пределы страницы. Силовые линии магнитного поля представляют собой окружности, направленные против часовой стрелки и центрированные на проводе. Для начала рассмотрим закрытые пути и. Обратите внимание, что один путь () охватывает провод, а другой () — нет. Поскольку силовые линии круглые, является произведением и проекцией на проходящую окружность. Если радиус этого конкретного круга равен, проекция равна, и

(рисунок 9.5.1)

При заданном уравнением 9.3.1,

(9.5.1)

для пути, который проходит по проводу, и

(9.5.2)

Путь, с другой стороны, проходит как через положительный (против часовой стрелки), так и через отрицательный (по часовой стрелке) (см. Рисунок 9.5.1), и, поскольку он замкнут,. Таким образом, для пути

(9.5.3)

Распространение этого результата на общий случай — это закон Ампера.

ЗАКОН AMPÈRE


По произвольному замкнутому пути,

(9.5.4)

где — полный ток, проходящий через любую открытую поверхность, периметр которой является путем интегрирования. Необходимо учитывать только токи внутри пути интеграции.

Чтобы определить, является ли конкретный ток положительным или отрицательным, согните пальцы правой руки в направлении пути интегрирования, как показано на рисунке 9.5.1. Если проходит в том же направлении, что и ваш вытянутый большой палец, положительный результат; если проходит в направлении, противоположном вашему вытянутому большому пальцу, это отрицательно.


Стратегия решения проблем: закон Ампера

Для расчета магнитного поля, создаваемого током в проводе (ах), выполните следующие действия:

  1. Определите симметрию тока в проводе (ах). Если симметрии нет, используйте закон Био-Савара для определения магнитного поля.
  2. Определите направление магнитного поля, создаваемого проводом (ами) по правилу правой руки 2.
  3. Выберите контур, в котором магнитное поле либо постоянное, либо нулевое.
  4. Рассчитайте ток внутри контура.
  5. Вычислите линейный интеграл вокруг замкнутого контура.
  6. Приравнять и решить для.

ПРИМЕР 9.5.1


Использование закона Ампера для расчета магнитного поля, создаваемого проволокой

Используйте закон Ампера для расчета магнитного поля, возникающего из-за постоянного тока в бесконечно длинном, тонком, прямом проводе, как показано на рисунке 9.5.2.

(рисунок 9.5.2)

Рисунок 9.5.2 Возможные составляющие магнитного поля из-за тока, который направлен за пределы страницы. Радиальная составляющая равна нулю, потому что угол между магнитным полем и траекторией прямой.
Стратегия

Рассмотрим произвольную плоскость, перпендикулярную проводу, с током, направленным за пределы страницы. Возможные компоненты магнитного поля в этой плоскости и показаны в произвольных точках на окружности радиуса с центром на проводе. Поскольку поле цилиндрически симметрично, оно не меняется и не меняется в зависимости от положения на этом круге.Также из-за симметрии радиальные линии, если они существуют, должны быть направлены либо внутрь, либо наружу от провода. Это означает, однако, что чистый магнитный поток должен проходить через произвольный цилиндр, концентричный с проводом. Радиальная составляющая магнитного поля должна быть равна нулю, т.к. Следовательно, мы можем применить закон Ампера к круговой траектории, как показано.

Решение

По этому пути постоянный и параллельный, поэтому

Таким образом, закон Ампера сводится к

Наконец, поскольку это единственный компонент, мы можем опустить нижний индекс и написать

Это согласуется с приведенным выше расчетом Био-Савара.

Значение
Закон

Ампера работает хорошо, если у вас есть способ интеграции, который дает результаты, которые легко упростить. Для бесконечного провода это легко работает с круговой траекторией вокруг провода, так что магнитное поле не учитывается при интегрировании. Если зависимость от траектории выглядит сложной, вы всегда можете вернуться к закону Био-Савара и использовать его для определения магнитного поля.

ПРИМЕР 9.5.2


Расчет магнитного поля толстой проволоки по закону Ампера

Радиус длинного прямого провода на Рисунке 9.5.3, и по проводу проходит ток, равномерно распределенный по его поперечному сечению. Найдите магнитное поле внутри и снаружи провода.

(рисунок 9.5.3)

Рисунок 9.5.3 (a) Модель токоведущего провода радиуса a и тока. (b) Поперечное сечение того же провода, показывающее радиус а и радиус петли Ампера.
Стратегия

Эта задача имеет ту же геометрию, что и в примере 9.5.1, но замкнутый ток изменяется, когда мы перемещаем путь интегрирования из-за пределов провода внутрь провода, где он не захватывает весь замкнутый ток (см. Рисунок 9.5.3).

Решение

Для любой круговой траектории радиуса с центром на проводе

Согласно закону Ампера, это равно полному току, проходящему через любую поверхность, ограниченную путем интегрирования.

Сначала рассмотрим круговую траекторию внутри провода, как показано в части (а) рисунка 9.5.3. Нам нужен ток, проходящий через область, ограниченную дорожкой. Он равен плотности тока, умноженной на закрытую площадь. Поскольку ток однороден, плотность тока внутри пути равна плотности тока во всем проводе, т.е.Следовательно, ток, проходящий через область, ограниченную дорожкой, равен

.

Мы можем учитывать это соотношение, потому что плотность тока постоянна по всей площади провода. Следовательно, плотность тока на части провода равна плотности тока на всей площади. Используя закон Ампера, получаем

, а магнитное поле внутри провода —

За пределами провода ситуация идентична ситуации с бесконечным тонким проводом из предыдущего примера; то есть

Вариант with показан на рисунке 9.5.4.

(рисунок 9.5.4)

Рисунок 9.5.4 Изменение магнитного поля, создаваемого током в длинном прямом проводе радиуса.
Значение

Результаты показывают, что по мере увеличения радиального расстояния внутри толстой проволоки магнитное поле увеличивается от нуля до известного значения магнитного поля тонкой проволоки. Вне провода поле спадает независимо от того, толстый он или тонкий.

Этот результат аналогичен тому, как закон Гаусса для электрических зарядов ведет себя внутри однородного распределения заряда, за исключением того, что закон Гаусса для электрических зарядов имеет однородное объемное распределение заряда, тогда как закон Ампера здесь имеет однородную область распределения тока.Кроме того, падение за пределы толстого провода аналогично тому, как электрическое поле спадает за пределами линейного распределения заряда, поскольку оба случая имеют одинаковую геометрию, и ни один из этих случаев не зависит от конфигурации зарядов или токов, когда петля выходит за пределы. распространение.

ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 9.6


Рассмотрите возможность использования закона Ампера для расчета магнитных полей конечного прямого провода и кольцевого провода. Почему это бесполезно для этих расчетов?

Кандела Цитаты

Лицензионный контент CC, особая атрибуция

  • Загрузите бесплатно по адресу http: // cnx.org/contents/[email protected] Получено с сайта : http://cnx.org/contents/[email protected] Лицензия : CC BY: Attribution
Закон

Ампера, декабрь 1972 г. Популярная электроника

Декабрь 1972 г. Популярная электроника

Оглавление

Воск, ностальгирующий по истории ранней электроники.См. Статьи из Популярная электроника, опубликовано с октября 1954 года по апрель 1985 года. Настоящим подтверждаются все авторские права.

Вот краткая, но информативная введение в историю открытия французским физиком Андре Мари Ампером одноименный закон, регулирующий отношения между током и магнитным поле. Как известно большинству посетителей RF Cafe, как постоянный, так и изменяющийся во времени ток будут генерировать магнитное поле, но только изменяющееся во времени магнитное поле может генерировать ток поток.Менее чем через неделю после свидетельства Ганс Кристиан Эрстед демонстрирует влияние токоведущего провода на компас иглой, Ампер обнаружил Правило правой руки текущего направления потока на основе направления магнитное поле.

Закон Ампера

Дэвид Л. Хейзерман

Ампера Закон гласит, что пара проводников, несущих электрические токи, оказывает магнитное воздействие на друг друга. Кроме того, величина этой силы зависит от величины протекающего тока. в каждом проводнике, а также расстояние и угол между ними.Андре Мари Ампер, французский физик и математик, объявил об этом новом законе природы 18 сентября 1820 года. Как будто открывая такого закона было недостаточно, Ампер использовал его, чтобы заложить теоретические основы для совершенно нового Раздел электричества и физики называется электродинамикой — и он сделал это всего за семь лет.

Ранние годы. Оглядываясь на работы Ампера с нашей современной точки зрения, кажется, что мужчина провел первые сорок пять лет своей жизни, готовясь к семи годам Открытие: Родившись в умеренно обеспеченной и образованной семье, юный Ампер имел большую часть преимущества, доступные французским детям, выросшим во время Великой революции.Кроме того, он был вундеркиндом, изучившим геометрию и математику в возрасте двенадцати лет, читая тексты которые были написаны на их оригинальной латыни.

Когда Амперу было восемнадцать, его отец был казнен во время кровавого «царства террора». прокатилась по Франции. Виды и звуки революции, завершенные жестоким отцом смерть, потрясла разум Ампера. Следующие шесть лет своей жизни он провел в бесцельных блужданиях. о деревне, строительстве замков из песка на берегу моря и сочинении бессмысленных стихов.

По окончании этого потерянного периода времени Ампер женился и перешел на более традиционный стиль жизни. Его блестящий ум вернулся, но семейные деньги пропали. Итак, Ампер устроился на свою первую работу профессором в Университете Бурген-Бресс. Не прошло и трех лет прошел до того, как умерла его жена, что привело Ампера в ступор еще на год.

Наполеон слышал о талантах этого несчастного юного гения и предложил Амперу должность преподавателя в школе в Париже.Расстроен жизнью, но очень хочет вернуться в свою работу, Ампер принял эту должность и оставался там до конца своих профессиональных занятий. жизнь.

Ампер начал писать статьи по широкому кругу предметов, включая химию, математику, молекулярная физика и биология. В то время его особый интерес была к теории игр. Эти работы были важны для других ученых, но они не относились к категории тех, которые подпадают под категория особого величия.

Новое открытие. 11 сентября 1820 года Ампер посетил демонстрацию произведений Эрстеда. новое открытие. Демонстрация показала, что ток, протекающий через прямой отрезок провод заставляет стрелку компаса поворачиваться в положение под прямым углом к ​​проводнику. Даже в то время как эта демонстрация все еще продолжалась, должно быть, подумал Ампер: «Поскольку один проводник нес электрический ток может воздействовать на стрелку компаса, почему два токонесущих проводники оказывают друг на друга силу? »

Возбужден представлением о том, что токоведущие провода производят точно такие же магнитные сил в качестве грузовых камней и постоянных магнитов, Ампер немедленно отказался от всех своих других работ. и начал исследовать этот «искусственный» источник магнетизма.За семь дней Ампер развил фундаментальные теории электродинамики, спроектированные и построенные экспериментальные установки, выполненные необходимые эксперименты, и представил свои открытия научному миру. Никаких других крупных научное открытие когда-либо было задумано и проверено за такой короткий период времени. Ампер действительно был полностью готов к этой неделе великих открытий.

Две очень важные идеи возникли в результате экспериментов Ампера на той неделе.Для во-первых, он разработал то, что мы теперь обычно называем «правилом правой руки». Согласно этому правило, с большим пальцем правой руки, указывающим в направлении обычного электрического тока (положительный к отрицательному) через провод, скрученные пальцы этой руки указывают направление результирующего магнитного поля. Эрстед уже пришел к выводу, что магнитные силовые линии выходят под прямым углом из проводника. Ампер, однако, усовершенствовал это понятие, сделав можно предсказать смысл или полярность этого поля.

Другая важная идея в первой статье Ампера касалась притяжения и отталкивания. двух параллельных проводов, по которым проходит электрический ток. Ампер показал, что токи текут через провода в одном направлении заставлял их притягиваться друг к другу, в то время как токи текли в противоположных направлениях заставили провода оттолкнуться.

Открытия Ампера о направлении магнитных полей вокруг проводника и силы, действующие на пару токоведущих проводов, сегодня так же важны, как и раньше. 150 лет назад.Что, пожалуй, еще более примечательно, так это почти невероятная простота лабораторного оборудования, которое он использовал. Ему удалось открыть совершенно новую технологию, не используя ничего лишнего. чем несколько отрезков медного провода, компас и пара батареек Вольта.

В течение семи лет после его предварительного объявления статьи Ампера становились все более популярными. приправлен сложными уравнениями. Его ранние исследования геометрии и исчисления приносили прибыль. выключенный. Другие европейские исследователи тоже переняли несколько хороших идей из работ Эрстеда; но большинству из этих людей не хватало высокого уровня математических знаний и творческой проницательности Ампер одержим.

Снова в лабораторию. Его работа вскоре достигла точки, когда ему пришлось вернуться в лабораторию. чтобы подтвердить его уравнения. На этот раз ему нужно было получить точные цифры количества текущих поток и силы между проводниками. Используя то, что тогда было революционно новым измерением прибор, гальванометр, Ампер смог измерить количество тока, протекающего через провода. Его собственная оригинальная работа с катушками из проволоки и соленоидами, кстати, была непосредственно ответственным за изобретение того самого гальванометра, которым он пользовался.

Поскольку он также должен был знать точное количество силы, с которой два проводника действуют друг на друга, Ампер изобрел несколько специализированных инструментов. Одна из них была обычная лаборатория баланс, у которого был соленоид, прикрепленный к одной стороне балки. Этот соленоид помещается внутри большего один прикреплен к нижней части весов. Ток, протекающий через два соленоида, заставил меньшее движение внутри большего. Поместив калиброванные гири на чашку весов на противоположный конец балки, Ампер мог определить точное количество силы, которое два набора проводники давили друг на друга.

По словам известного ученого Джеймса Клерка Максвелла, фундаментальные уравнения Ампера «выпрыгнул из разума электричества Ньютона взрослым и во всеоружии». Ампера уравнения были практически завершены еще до того, как он намеревался продемонстрировать их справедливость в лаборатория. Составление уравнений перед проведением экспериментов противоречило общепринятым правилам. научная процедура того времени, но один простой факт заставил замолчать всех критиков — уравнения и лабораторные эксперименты всегда соглашались.И в честь этого «Ньютона электричества» Международный Конгресс электриков назвал в его честь основную единицу тока — ампер.

Ампер был трудолюбивым и научным гением. Даже когда он концентрировался работая над созданием основ электродинамики, он преподавал в университете. Возможно, это была ошибка. Ампер был известен тем, что останавливал свои лекции в середине предложение, в то время как его разум блуждал по какой-то новой идее или уравнению.У него также была привычка позволяя своей работе за классной доской переходить в какую-то новую линию математических рассуждений, оставляя его ученики ломают голову над нагромождением непонятных фигур, связанных с какой-то новой идеей в электродинамике.

Ampere действительно был классическим примером рассеянного профессора. Не может быть никаких сомнений, тем не менее, что он был одним из самых успешных рассеянных профессоров всех времен. В отличие от доски, унесшие его идеи в небытие, основные уравнения Ампера, по сути, стоят без изменений по сей день.

Опубликовано: 25 июля, 2017

Закон Ампера

Закон Ампера гласит, что для любого пути замкнутого контура сумма элементов длины, умноженных на магнитное поле в направлении элемента длины, равна проницаемости, умноженной на электрический ток, заключенный в контуре.

[текс] oint B.ds = mu _0 _e_n_c_l_o_s_e_d [/ текс]

Кружок на знаке интеграла означает, что интеграл следует вычислять по замкнутой траектории.Чтобы решить, заключен ли конкретный ток в путь или нет, рассмотрите возможность растягивания тонкой мембраны по пути; если ток проникает через мембрану, это замкнутый ток. Токи, не разрезающие мембрану, исключены из закона Ампера, поскольку заряды вне замкнутой поверхности были исключены из закона Гаусса. То же самое с зарядами в законе Гаусса, эти замкнутые токи могут быть либо положительными, либо отрицательными. Правило определения положительного или отрицательного тока в замкнутом пространстве — это сгибание пальцев правой руки в направлении интегрирования по траектории.Если ток проходит через мембрану, натянутую поперек петли в направлении большого пальца, то это положительный замкнутый ток. Если ток проникает через мембрану в обратном направлении, он отрицательный.

Применение закона Ампера

Соленоид

Соленоид — это устройство, используемое для создания однородного магнитного поля. Он может быть изготовлен из тонкой проводящей проволоки, намотанной в плотную спиральную катушку, состоящую из множества витков. Магнитное поле внутри соленоида можно вычислить по общей сумме магнитных полей, создаваемых N отдельными кольцами, где N — количество витков соленоида.

Идеальный соленоид обладает поступательной и вращательной симметрией. Но поскольку силовые линии магнитного поля должны образовывать замкнутые контуры, магнитное поле не может быть направлено в радиальном направлении, иначе силовые линии будут созданы или разрушены на центральной оси соленоида. Таким образом, мы заключаем, что силовые линии в соленоиде должны быть параллельны оси соленоида. Величину магнитного поля можно получить, применив закон Ампера.


[текс] B = mu _0frac {N} {L} I_0 = mu _0 n I_0 [/ текс]

Магнитное поле тороида

Магнитное поле с круговой симметрией относительно центра тороида, используя то же, что и для соленоида.Таким образом, наиболее полезно использовать круговые траектории для оценки интеграла Ампера магнитного поля и траектории. Для любого кругового пути, область которого не соединена катушками, магнитное поле равно нулю, а ток, проникающий в область, по определению равен нулю. Следовательно, B = 0. Для круговой траектории с радиусом больше R магнитное поле отсутствует.

Пример задачи:

Шесть параллельных алюминиевых проводов малого радиуса лежат в одной плоскости.Провода разделены равным расстоянием d, и по ним проходят качественные токи I в одном и том же направлении. Найдите магнитное поле в центре первого провода. Предположим, что токи в каждом проводе равномерно распределены по его поперечному сечению.

[текс] B = гидроразрыв {mu _0} {2 пи} гидроразрыв {I} {r} [/ текс]

Поскольку направление каждого из этих вкладов одинаково, общее магнитное поле в центре провода 1 равно

[текс] B = B_1 + B_2 + B_3 + B_4 + B_5 + B_6 [/ текс]

[текс] B = гидроразрыв {mu _0 I} {2 pi} слева (гидроразрыв {1} {d} + гидроразрыв {1} {2d} + гидроразрыв {1} {3d} + гидроразрыв {1} {4d} + гидроразрыв {1} {5d} вправо) [/ tex]

.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *