Сила Ампера. Правило левой руки.

Эксперимент

Проводник с током является источником магнитного поля.

Если проводник с током поместить во внешнее магнитное поле,

то оно будет действовать на проводник с силой Ампера.

Сила Ампера — это сила, с которой магнитное поле действует на помещенный в него проводник с током.

Андре Мари Ампер

Действие магнитного поля на проводник с током исследовал экспериментально

Андре Мари Ампер (1820 г.).

Меняя форму проводников и их расположение в магнитном поле, Ампер сумел определить силу, действующую на отдельный участок проводника с током (элемент тока). В его честь

эту силу назвали силой Ампера.

– сила Ампера

Согласно экспериментальным данным модуль силы F :

пропорционален длине проводника

l , находящегося в магнитном поле;

пропорционален модулю индукции магнитного поля B ;

пропорционален силе тока в проводнике I ;

зависит от ориентации проводника в магнитном поле, т.е. от угла α между направлением тока и вектора индукции магнитного поля   B ⃗ .

Модуль силы Ампера

Модуль силы Ампера равен произведению модуля индукции магнитного поля B ,

в котором находится проводник с током,

длины этого проводника l , силы тока I в нем и синуса угла между направлениями тока и вектора индукции магнитного поля

 

Направление

силы Ампера

Направление силы Ампера определяется

по правилу левой руки:

если левую руку расположить

так, чтобы вектор индукции магнитного поля ( B⃗ ) входил

в ладонь, четыре вытянутых

пальца указывали направление

тока (I), тогда отогнутый на 90° большой палец укажет направление силы Ампера ( F⃗ A).

Взаимодействие двух

проводников с током

Проводник с током создает вокруг себя магнитное поле,

в это поле помещается второй проводник с током,

а значит на него будет действовать сила Ампера

Действие

магнитного поля

на рамку с током

На рамку действует пара сил, в результате чего она поворачивается.

• Направление вектора силы определяем по  правилу левой руки.
• F=B I l sinα=ma
• M=F d=B I S   sinα   — в ращающий момент

Электроизмерительные

приборы

Магнитоэлектрическая система

Электромагнитная система

Взаимодействие

магнитного поля катушки

со стальным сердечником

Взаимодействие

рамки с током и поля магнита

Применение

силы Ампера

Силы, действующие на проводник с током в магнитном поле, широко используются в технике. Электродвигатели и генераторы, устройства для записи звука в магнитофонах, телефоны и микрофоны — во всех этих и во множестве других приборов и устройств используется взаимодействие токов, токов и магнитов.

Задача

Прямолинейный проводник длиной 0,5 м, по которому течет ток 6 А, находится в однородном магнитном поле. Модуль вектора магнитной индукции 0,2 Тл, проводник расположен под углом

к вектору В .

Сила, действующая на проводник со стороны

магнитного поля, равна

 

Ответ: 0,3 Н

Ответ

Решение.

Сила Ампера, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током, определяется выражением

.

Правильный ответ: 0,3 Н

Решение

12

Примеры:

S

I

B

I

S

N

B

S

N

N

B

N

I

— к нам

Без подсказки

— от нас

Примените правило левой руки к рис. №№ 1,2,3,4.

Рис№3

Рис№2

Рис№4

Рис№1

Где расположен N полюс на рис. 5,6,7?

Рис№7

Рис№5

Рис№6

Интернет-ресурсы

http://fizmat.by/kursy/magnetizm/sila_Ampera

http://www.physbook.ru/index.php/SA._%D0%A1%D0%B8%D0%BB%D0%B0_%D0%90%D0%BC%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B0

http://class-fizika.narod.ru/10_15.htm

http://www.physics.ru/courses/op25part2/content/chapter1/section/paragraph26/theory.html#.VNoh5iz4uFg

http://www.eduspb.com/node/1775

http://www.ispring.ru

Автор работы Тертычная С.А.

Приведение правила левой и правой руки к одному виду

На главную страницу

Приведение правил левой и

  правой руки к одному виду

 

 

Современная теория электродинамики не имеет физической модели, которая может объяснить одновременное существование двух эмпирических правил — левой и правой руки. Также в электродинамике нет физической модели, которая объясняет их смену при смене направления потока энергии.

Рассмотрим эти правила.

Правило левой руки — эмпирическое правило для определения силы Ампера для участка цепи — потребителя тока.

«Правило левой руки определяет направление силы, которая действует на находящийся в магнитном поле проводник с током. Если ладонь левой руки расположить так, чтобы вытянутые пальцы были направлены по току, а силовые линии магнитного поля входили в ладонь, то отставленный большой палец укажет направление силы, действующей на проводник». [1]

Правило правой руки — эмпирическое правило определения силы индукционного тока для участка цепи — источника тока.

«Правило правой руки определяет направление индукционного тока в проводнике, движущемся в магнитном поле. Если ладонь правой руки расположить так, чтобы в нее входили силовые линии магнитного поля, а отогнутый палец направить по движению проводника, то 4 вытянутых пальца укажут направление индукционного тока». [1]

Эти два правила являются зеркальным отражением друг друга: одно для участка цепи – потребителя тока, другое — для участка цепи – источника тока.

Несмотря на их очевидную зеркальность, они сформулированы для разных физических величин. Правило левой руки использует направление электрического тока, направление магнитного поля, направление силы Ампера. Правило правой руки использует направление электрического тока, направление магнитного поля, направление движения проводника

.

Возникает вопрос – почему из правила правой руки исключили силу Ампера, сменив его направлением движения проводника, ведь в этом случае сила Ампера также наблюдается.

Ответ простой. В электродинамике нечем объяснить смену направления силы Ампера.

Сила Ампера в правиле правой и левой руки направлена противоположно. 

Направление движения проводника на участке цепи – источнике тока совпадает с силой Ампера, которая и вызывает это движение. В этом случае нужно заменить направление движения проводника на направление силы Ампера.

Правило правой руки более логично сформулировать следующим образом:

 «Если ладонь правой руки расположить так, чтобы в нее входили силовые линии магнитного поля, а отогнутый палец будет указывать направление силы, действующей на проводник, то 4 вытянутых пальца укажут направление индукционного тока».

В классической электродинамике эти два правила обычно не рассматриваются совместно именно потому, что отсутствует даже примитивная физическая модель, позволяющая объяснить с одной стороны, одновременное существование двух этих правил, а не одного, с другой стороны, одного закона Ампера, а не двух.

В классической электродинамике при переходе от правила левой руки к правилу правой руки ничего не изменяется.

Не меняется направление вектора напряженности магнитного поля . Оно определяется эмпирическим правилом правого винта. Не меняется направление вектора напряжённости электрического поля . Оно определяется полярностью поданного извне напряжением. Направление электрического тока также не меняется, поскольку привязано к полярности напряжения.

Меняется только направление силы Ампера.

При наличии двух векторов, направление которых не меняется, в классической электродинамике нечем обосновать смену направления третьего вектора — силы Ампера при переходе проводника с током из режима двигателя в режим генератора.

Таким образом, одновременное существование двух несовместимых и теоретически необъяснимых правил — правила левой и правой руки даёт возможность изучить формирование силы Ампера, причину её реверса и вывести полный закон Ампера.

   

 

 

   Литература

 

1. Советский энциклопедический словарь. М., «Советская энциклопедия». 1985.

2. Дрюков В.М. О чём молчат физики. Тула, 2004.

3. / http://drjukow.narod.ru/

2. Дрюков В.М. Физика. Дополнительные материалы. Тула изд. ООО Аквариус. 2021

Полный закон Ампера

формула, в чем измеряется сила тока и ампера

Для того, чтобы узнать траекторию вращения магнитного поля, находящегося у прямого проводника с током, используется правило буравчика (штопора). В литературе также оно известно, как правило правой руки. В научной среде выделяют и правило левой руки.

Применение правила буравчика

Данное правило гласит: если при движении вперед этого устройства траектория движения тока в проводнике совпадает с ним, то траектория вращения основания прибора комплементарна траектории движения магнитного контура.

Чтобы определить траекторию вращения магнитного контура на представленном графическом изображении нужно знать несколько особенностей.

Часто в задачах по физике нужно, наоборот, определить траекторию движения тока. Чтобы это сделать, дается направление вращения кругов магнитного поля. Ручка буравчика начинается вращаться в сторону, указанную в условиях. Если буравчик движется в поступательном направлении, значит, ток направлен в сторону движения, если же он направлен в обратную, то и ток движется соответственно.

Для определения траектории движения тока в случае, представленном на втором рисунке, тоже можно воспользоваться правилом штопора. Для этого необходимо вращать ручку буравчика в сторону, указанную на изображении контура магнитного поля. Если он будет двигаться поступательно, то ток будет двигаться в сторону от наблюдателя, если же, наоборот, только к наблюдателю.

[stop]Важно! Если указана траектория движения потока, то определить траекторию вращения линии магнитного контура можно по вращению ручки буравчика.[/stop]

Оно обозначается при помощи точки или крестика. Точка означает движение в сторону наблюдателя, крестик означает обратное. Легко запомнить этот случай, используя так называемое правило «стрелы», если острие «смотрит», а в лицо, то траектория движения тока в сторону наблюдателя, если же в лицо «смотрит хвост стрелы», то она двигается от наблюдателя.

Как правило буравчика, так и правило правой руки, достаточно легко применить на практике. Для этого нужно расположить кисть соответствующей руки таким образом, чтобы в лицевую сторону направлялся силовой контур магнитного поля, после чего большой палец, отведенный перпендикулярно, необходимо направить сторону движения тока, соответственно, остальные выпрямленные пальцы укажут на траекторию магнитного контура.

Различают исключительные случаи использования правила правой руки для вычисления:

• уравнения Максвелла;
• момента силы;
• угловой скорости;
• момента импульса;
• магнитной индукции;
• тока в проводе, движущегося через магнитное поле.

Правило левой руки

Правилом этой руки возможно вычислить направленность силы воздействия магнитного контура на заряженные элементарные составляющие атома плюсовой и минусовой полярности.

Возможно определить и направление тока, если доступна информация о траекториях вращения магнитного контура и действующей на проводник энергии. Определяется и направление магнитного контура в случае известности траектории движения силы и тока. Ну и можно выяснить знак заряда нестатичной частицы.

Это правило звучит следующим образом: расположив лицевую часть кисти соответствующей руки, чтобы воображаемый контур магнитного поля направлялись в нее под прямым углом, а пальцы, за исключением большого, направив в сторону движения тока, можно определить траекторию силы, воздействующая на этот провод при помощи перпендикулярно отодвинутого большого пальца. Сила, оказывающая воздействие на проводник, носит имя Мари Ампера, обнаружившего ее в 1820 году.

Сила Ампера: варианты расчета

Прежде чем сформулировать данную величину, необходимо разобраться, что такое понятие «сила» в физике. Ей называется величина в физике, которая является мерой воздействия всех окружающих тел на рассматриваемый объект. Обычно любую силу обозначают английской буквой F, от латинского fortis, что означает сильный.

Рассчитывается элементарная сила Ампера по формуле:

где, dl – часть длины проводника, B –индукция магнитного контура, I – сила тока.

 

Рассчитывается также сила Ампера по формуле:

где, J – направление плотности тока, dv– элемент объема проводника.

 

Формулировка расчета модуля силы Ампера, согласно литературе, звучит так: данный показатель напрямую зависит от силы тока, протяженности проводника, синуса, образуемого между этим вектором и самим проводником угла, и величины значения вектора магнитного контура в модуле. Она и носит название модуля силы Ампера. Формула данного закона математически строится так:

где, B – модуль индукции магнитного контура, I – сила тока, l – длина проводника, α – образуемый угол. Максимальное значение будет при перпендикулярном их пересечении.

Показатель измеряется в ньютонах (условное обозначение – Н) или

. Он является векторной величиной и зависит от вектора индукции и тока.

 

Существуют и другие формулы для расчета силы Ампера. Но на практике они достаточно редко востребованы и тяжелы для понимания.

Сила тока

Иногда чтобы рассчитать закон Ампера, для начала нужно вычислить силу тока. Существуют несколько формул расчета данной величины. Для расчета ее величины используют:

• закон Ома для полного участка цепи и ее части;
• отношение напряжения и суммы сопротивлений;
• отношение мощности и напряжения.

Самым популярным является отношение количество заряда прошедшего за единицу времени через определенную поверхность к размеру этого интервала. Графически формула выглядит следующим образом:

 

 

Чтобы найти этот показатель можно пользоваться законом Ома для участка цепи. Он гласит следующее: величина этого показателя равна отношению приложенного напряжения к сопротивлению на измеряемым участке цепи. Записывается формула этого закона следующим образом:

 

 

Определить ее также можно, применив формулу закон Ома для полной цепи. Звучит он так: эта величина является отношением приложенного напряжения в цепи и суммы внутреннего сопротивления источника питания и всего сопротивления в цепи. Формула выглядит так:

 

 

Рассчитать данную величину можно, в случае если известны мощность и напряжение.

 

 

 

[stop]Важно! Применение каждой конкретной формулы зависит от имеющихся в распоряжении данных.[/stop]

Согласно утвержденной МСЕ, измеряется сила тока в амперах, и обозначается А (в честь ученого, открывшего ее). Но это не единственный способ обозначения данной величины. Дополнительно измеряется сила тока в Кл/с.

Изучая в общеобразовательных учреждениях данный материал, ученики быстро забывают, как применять правила левой и правой руки, и для чего они вообще нужны. Также часто они не помнят в чём измеряют указанные величины. Ознакомившись с рассмотренным выше материалом, не должно возникнуть трудностей с применением рассмотренных правил и законов на практике.

Правило буравчика

 Правило правой руки

Правило буравчика и правой, левой руки: формула, в чем измеряется сила тока и ампера

Для того, чтобы узнать траекторию вращения магнитного поля, находящегося у прямого проводника с током, используется правило буравчика (штопора). В литературе также оно известно, как правило правой руки. В научной среде выделяют и правило левой руки. …

Применение правила буравчика

Данное правило гласит: если при движении вперед этого устройства траектория движения тока в проводнике совпадает с ним, то траектория вращения основания прибора комплементарна траектории движения магнитного контура.

Чтобы определить траекторию вращения магнитного контура на представленном графическом изображении нужно знать несколько особенностей.

Часто в задачах по физике нужно, наоборот, определить траекторию движения тока. Чтобы это сделать, дается направление вращения кругов магнитного поля. Ручка буравчика начинается вращаться в сторону, указанную в условиях. Если буравчик движется в поступательном направлении, значит, ток направлен в сторону движения, если же он направлен в обратную, то и ток движется соответственно.

Для определения траектории движения тока в случае, представленном на втором рисунке, тоже можно воспользоваться правилом штопора. Для этого необходимо вращать ручку буравчика в сторону, указанную на изображении контура магнитного поля. Если он будет двигаться поступательно, то ток будет двигаться в сторону от наблюдателя, если же, наоборот, только к наблюдателю.

Важно! Если указана траектория движения потока, то определить траекторию вращения линии магнитного контура можно по вращению ручки буравчика.

Оно обозначается при помощи точки или крестика. Точка означает движение в сторону наблюдателя, крестик означает обратное. Легко запомнить этот случай, используя так называемое правило «стрелы», если острие «смотрит», а в лицо, то траектория движения тока в сторону наблюдателя, если же в лицо «смотрит хвост стрелы», то она двигается от наблюдателя.

Как правило буравчика, так и правило правой руки, достаточно легко применить на практике. Для этого нужно расположить кисть соответствующей руки таким образом, чтобы в лицевую сторону направлялся силовой контур магнитного поля, после чего большой палец, отведенный перпендикулярно, необходимо направить сторону движения тока, соответственно, остальные выпрямленные пальцы укажут на траекторию магнитного контура.

Различают исключительные случаи использования правила правой руки для вычисления:

• уравнения Максвелла,
• момента силы,
• угловой скорости,
• момента импульса,
• магнитной индукции,
• тока в проводе, движущегося через магнитное поле.

Правило левой руки

Правилом этой руки возможно вычислить направленность силы воздействия магнитного контура на заряженные элементарные составляющие атома плюсовой и минусовой полярности.

Возможно определить и направление тока, если доступна информация о траекториях вращения магнитного контура и действующей на проводник энергии. Определяется и направление магнитного контура в случае известности траектории движения силы и тока. Ну и можно выяснить знак заряда нестатичной частицы.

Это правило звучит следующим образом: расположив лицевую часть кисти соответствующей руки, чтобы воображаемый контур магнитного поля направлялись в нее под прямым углом, а пальцы, за исключением большого, направив в сторону движения тока, можно определить траекторию силы, воздействующая на этот провод при помощи перпендикулярно отодвинутого большого пальца. Сила, оказывающая воздействие на проводник, носит имя Мари Ампера, обнаружившего ее в 1820 году.

Сила Ампера: варианты расчета

Прежде чем сформулировать данную величину, необходимо разобраться, что такое понятие сила в физике. Ей называется величина в физике, которая является мерой воздействия всех окружающих тел на рассматриваемый объект. Обычно любую силу обозначают английской буквой F, от латинского fortis, что означает сильный.

Рассчитывается элементарная сила Ампера по формуле:

где, dl – часть длины проводника, B –индукция магнитного контура, I – сила тока.

Рассчитывается также сила Ампера по формуле:

где, J – направление плотности тока, dv– элемент объема проводника.

Формулировка расчета модуля силы Ампера, согласно литературе, звучит так: данный показатель напрямую зависит от силы тока, протяженности проводника, синуса, образуемого между этим вектором и самим проводником угла, и величины значения вектора магнитного контура в модуле. Она и носит название модуля силы Ампера. Формула данного закона математически строится так:

где, B – модуль индукции магнитного контура, I – сила тока, l – длина проводника, α – образуемый угол. Максимальное значение будет при перпендикулярном их пересечении.

Показатель измеряется в ньютонах (условное обозначение – Н) или

. Он является векторной величиной и зависит от вектора индукции и тока.

Существуют и другие формулы для расчета силы Ампера. Но на практике они достаточно редко востребованы и тяжелы для понимания.

Сила тока

Иногда чтобы рассчитать закон Ампера, для начала нужно вычислить силу тока. Существуют несколько формул расчета данной величины. Для расчета ее величины используют:

• закон Ома для полного участка цепи и ее части,
• отношение напряжения и суммы сопротивлений,
• отношение мощности и напряжения.

Самым популярным является отношение количество заряда прошедшего за единицу времени через определенную поверхность к размеру этого интервала. Графически формула выглядит следующим образом:

Чтобы найти этот показатель можно пользоваться законом Ома для участка цепи. Он гласит следующее: величина этого показателя равна отношению приложенного напряжения к сопротивлению на измеряемым участке цепи. Записывается формула этого закона следующим образом:

Определить ее также можно, применив формулу закон Ома для полной цепи. Звучит он так: эта величина является отношением приложенного напряжения в цепи и суммы внутреннего сопротивления источника питания и всего сопротивления в цепи. Формула выглядит так:

Рассчитать данную величину можно, в случае если известны мощность и напряжение.

Важно! Применение каждой конкретной формулы зависит от имеющихся в распоряжении данных.

Согласно утвержденной МСЕ, измеряется сила тока в амперах, и обозначается А (в честь ученого, открывшего ее). Но это не единственный способ обозначения данной величины. Дополнительно измеряется сила тока в Кл/с.

Изучая в общеобразовательных учреждениях данный материал, ученики быстро забывают, как применять правила левой и правой руки, и для чего они вообще нужны. Также часто они не помнят в чём измеряют указанные величины. Ознакомившись с рассмотренным выше материалом, не должно возникнуть трудностей с применением рассмотренных правил и законов на практике.

Правило буравчика

 Правило правой руки

Правило левой руки для силы ампера формулировка. Правило буравчика, правой и левой руки

В физике и электротехнике широко используются различные приемы и способы, позволяющие определить одну из характеристик магнитного поля — направленность напряженности. С этой целью используется закон буравчика, правой и левой руки. Данные способы позволяют получить довольно точные результаты.

Правило буравчика и правой руки

Закон буравчика используется для определения направленности напряженности магнитного поля. Оно работает при условии прямолинейного расположения магнитного поля, относительно проводника с током.

Это правило заключается в совпадении направленности магнитного поля с направленностью рукоятки буравчика, при условии вкручивания буравчика с правой нарезкой в направлении электрического тока. Данное правило применяется и для соленоидов. В этом случае, большой палец, оттопыренный на правой руке, указывает направление линий . При этом, соленоид обхватывается так, что пальцы указывают направление тока в его витках. Обязательным условием является превышение длиной катушки ее диаметра.

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

При движущемся проводнике, силовые линии перпендикулярно входят в ладонь. Большой палец руки вытянут перпендикулярно, и указывает направление движения проводника. Оставшиеся четыре оттопыренных пальца, расположены в направлении индукционного тока.

Правило левой руки

Среди таких способов, как правило буравчика, правой и левой руки, следует отметить правило левой руки. Для того, чтобы это правило работало, необходимо расположить левую ладонь таким образом, чтобы направление четырех пальцев было в сторону электрического тока в проводнике. Индукционные линии входят в ладонь перпендикулярно под углом 900. Большой палец отогнут, и указывает направление силы, действующей на проводник. Обычно, этот закон применяется, когда нужно определить направление отклонения проводника. В данной ситуации проводник располагается между двумя магнитами и по нему пропущен электрический ток.

Правило левой руки формулируется еще и таким образом, что четыре пальца на левой руке располагаются в направлении, куда движутся положительные или отрицательные частицы электрического тока. Индукционные линии, как и в других случаях, должны перпендикулярно располагаться относительно ладони и входить в нее. Большой оттопыренный палец указывает на 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 движения заряженных частиц в однородном магнитном поле Плоские траектории движения 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 движения заряженных частиц в однородном магнитном поле Плоские траектории движения заряженных частиц в однородном магнитном поле Вопросы по теме. Вопросы по теме.

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

Если кисть левой руки расположить так, что четыре вытянутых пальца указывают направление скорости положительного заряда, а вектор магнитной индукции входит в ладонь, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы действующей на данный заряд.

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

1. Каким образом, зная силу Ампера, можно найти силу Лоренца? 2. Дайте определение силе Лоренца. Чему равен её модуль? 3. Как определяется направление силы Лоренца с помощью правила левой руки? 4. Почему заряженная частица, влетающая в однородное магнитное поле в плоскости, перпендикулярно линиями магнитной индукции, движется по окружности? В каком случае частица движется в магнитном поле прямолинейно? 5. Докажите, что период обращения по окружности заряженной частицы в поперечном магнитном поле не зависит от её скорости.

Магнитное поле действует на проводник с током. Силу, которая возникает при этом, называют силой Ампера .

Сила Ампера действует на про-водник с током в магнитном поле.

Исследуем, от чего зависит модуль и направление данной силы. С этой целью используем установку, в которой прямо-линейный проводник подвешен на тонких проволочках в магнитном поле постоянного магнита (рис. 6.16). Гибкие проволочки, присоединенные к концам проводника, по-зволяют включать его в электрическую цепь, сила тока в которой регулируется с помощью реостата и измеряется ампермет-ром.

Легкая, но жесткая тяга соединяет про-водник с чувствительным измерителем силы.

Замкнув электрическую цепь, в которую входит исследуемый проводник, увидим, что он отклонится от положения равно-весия, а измеритель покажет определенное значение силы. Увеличим силу тока в про-воднике в 2 раза и увидим, что сила, дейст-вующая на проводник, также увеличится в 2 раза. Любые другие изменения силы тока в проводнике вызовут соответствующие изме-нения силы, которая действует на провод-ник. Сопоставление полученных результатов позволяет сделать вывод, что сила F, дейст-вующая в магнитном поле на проводник с током, пропорциональна силе тока I в нем:

Сила Ампера пропорциональна силе тока в проводнике.

Расположим еще один магнит рядом с первым. Длина той части проводника, которая находится в магнитном поле, уве-личится приблизительно в 2 раза. Значение силы, действующей на проводник, также увеличится приблизительно в два раза. Та-ким образом, сила F, действующая на про-водник с током в магнитном поле, про-порциональна длине части проводника Δ l , которая находится в магнитном поле:

F ~ Δ l.

Сила Ампера пропорциональна длине активной части провод-ника.

Сила увеличится также тогда, когда при-меним другой, более «сильный» магнит с большей магнитной индукцией. Это позво-ляет сделать вывод о зависимости силы F от магнитной индукции поля B:

F ~ B. Материал с сайта

Максимальной сила будет тогда, когда между магнитной индукцией и проводни-ком угол α = 90°. Если же этот угол равен нулю, то есть магнитная индукция будет па-раллельной проводнику, то сила будет равна нулю. Отсюда нетрудно сделать вывод о за-висимости силы Ампера от угла между маг-нитной индукцией и проводником.

Окончательно формула для расчета силы Ампера будет иметь вид

F А = BI Δ l . sin α .

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки (рис. 6.17).

Правило левой руки. Если левую руку разместить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а четыре пальца показывали направление тока, то отставленный большой палец пока-жет направление силы, действующей на про-водник с током в магнитном поле.

Сила Ампера. 11 класс. конспект урока

Сила Ампера

Дидактическая цель: изучить характер влияния магнитного поля на проводник с током и

количественную оценку этого воздействия, узнать применение силы Ампера

Воспитательная цель: развить знания учащихся о единой природе электричества и магнетизма,

расширить представление о материи, о неразрывности связи вещества и

поля

Основные знания и умения: знать определение закона Ампера, уметь применять правило левой

руки для определения направления магнитной силы, решать задачи на закон

Ампера

Учебные демонстрации: катушка, магнит, реостат, источник тока

Ход урока

1. Оргмомент (результаты лабораторной работы №1)

2. Повторение (ответы на вопросы с целью подготовки к самостоятельной работе)

1. Магнитное поле образуется вокруг …(проводника с током)

2. Северный полюс магнита обозначается буквой… (N)

3. Магнитные линии вокруг проводника с током имеют форму…(окружностей)

4. Характеристикой магнитного поля является …(вектор магнитной индукции)

5. Если два магнита отталкиваются, то их полюса…(одноименные)

6. Магнитные линии направлены от …. полюса к ….. (северного к южному)

7. Направление вектора магнитной индукции можно определить с помощью…(правила

буравчика или магнитной стрелки)

8. Направление магнитных линий вокруг проводника с током зависит от…(направления тока)

9. Вектор магнитной индукции измеряется в…..(тесла)

10. Если ток в параллельных проводниках направлен одинаково, то они….(притягиваются)

11. Так как магнитные линии замкнуты, то такое поле называется…(вихревым)

12. Часть магнита, обладающая наибольшей силой, называется….(полюсом)

13. Правило буравчика используют для определения …(направления вектора магнитной

индукции)

14. Если два магнита имеют одинаковые полюса, то они….(отталкиваются)

15. Северный полюс магнита обычно выкрашивают в ….. цвет (синий)

16. Связь электричества и магнетизма впервые получена в опытах…(Эрстеда)

17.Если заряженное тело движется, то вокруг него образуются…(электрическое и магнитное

поля)

18. Точка в кружочке обозначает направление … (к наблюдателю)

3. Самостоятельная работа (2 варианта, дополнить фразу 5 мин)

1. Магнитное поле образуется вокруг …

2. Северный полюс магнита обозначается

буквой…

3. Магнитные линии вокруг проводник с током

имеют форму…

4. Характеристикой магнитного поля является …

5. Если ток в параллельных проводниках

направлен одинаково, то они….

6. Так как магнитные линии замкнуты, то такое

поле называется…

7. Правило буравчика используют для определения…

8. Северный полюс магнита обычно выкрашивают в ….. цвет

9. Катушка с током по-другому называется…

10. Если заряженное тело движется, то вокруг него образуются… (поле)

1. Магнитные линии направлены от …. полюса к..

2. Направление вектора магнитной индукции

можно определить с помощью…

3. Направление магнитных линий вокруг

проводника с током зависит от…

4. Вектор магнитной индукции измеряется в…..

5. Если два магнита отталкиваются, то их

полюса…

6. Сильнее всего магнит притягивает на…

7. Если два магнита имеют одинаковые полюса,

то они..

8. Если вектор магнитной индукции одинаков во всех точках, то такое поле называется… 9. Связь электричества и магнетизма впервые получена в опытах…

10. Точка в кружочке обозначает направление …

Ответы:

1. проводника с током

2. буква N

3. окружностей

4. магнитная индукция

5. притягиваются

6. вихревым

7. направления вектора магнитной индукции

8. синий

9. соленоид

10. электрическое и магнитное поле

1.северного к южному

2. правила буравчика

3. направления тока

4. Тесла

5. одноименные

6. полюсах

7. отталкиваются

8. однородным

9. Эрстеда

10. к наблюдателю

4. Опыт по наблюдению силы Ампера

Расположить на столе дугообразный магнит и поднести к его полюсу соленоид. При включении тока катушка будет отклоняться. Повторить опыт, изменив полюс магнита и полярность на полюсах источника тока. Сделать вывод о направлении силы. Подключить в цепь реостат и показать влияние силы тока. Расположить катушку параллельно магнитным линиям и убедиться в отсутствии силы.

5. Определение силы Ампера и её зависимость от параметров опыта (записать)

СИЛА АМПЕРА — сила, действующая на проводник с током, помещенный в магнитное поле

З А В И С И Т

а) от силы тока в проводнике

б) от числа магнитов ( вектор В )

в) от длины проводника

г) от угла между направлением силы тока и вектором магнитной индукции

6. Закон Ампера (прочитать)

Сила, с которой магнитное поле действует на помещенный в него отрезок проводника с током, равна произведению силы тока, модуля вектора магнитной индукции, длины отрезка проводника и синуса угла между направлениями тока и магнитной индукции.

7. Формула закона Ампера (записать)

F_A = IBℓsinα

8. Биография Ампера (прочитать)

9. Правило левой руки (прочитать)

10. Взаимодействие параллельных проводников (выполнить рисунок)

Рассмотрим параллельные токи. Левый проводник создает магнитное поле, которое действует на правый проводник. Определим направление вектора магнитной индукции в точке, где находится правый проводник, используя правило буравчика: вектор В₁ направлен по касательной к магнитной линии перпендикулярно проводнику (от нас). По правилу левой руки находим направление силы Ампера F₁₂ , которая направлена в сторону левого проводника. Аналогично можно показать, что сила

F₂₁ направлена вправо. Таким образом, проводники притягиваются.

11. Определение единицы силы тока в СИ

1 ампер – сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызвал бы между этими проводниками силу магнитного взаимодействия, равную 2·10 ^–7 H на каждый метр длины.

12. Применение силы Ампера

Электроизмерительный прибор магнитоэлектрической системы состоит из постоянного магнита и проволочной рамки, которая находится между полюсами. Полюса магнита имеют специальные насадки, которые дают возможность получить такое магнитное поле, при котором поворачивание рамки в нем не приводит к изменению угла между магнитной индукцией и проводниками рамки. Этот угол остается всегда равным 90°. С рамкой соединены две спиральные пружины, которые подводят электрический ток к рамке. При прохождении электрического тока по рамке появляется сила Ампера, пропорциональная силе тока в рамке. Поворачивание рамки приводит к деформации пружин и возникновению силы упругости. Рамка прекратит поворачиваться тогда, когда момент силы Ампера станет равным моменту силы упругости.

Электрический двигатель предназначен для непрерывного превращения энергии электрического тока в механическую. Принцип его действия такой же, как и электроизмерительного прибора, описанного выше. Но в его конструкции отсутствует пружина. Ток к рамке подводится через специальные скользящие контакты — щетки. При замыкании цепи рамка начинает взаимодействовать с магнитным полем постоянного магнита или электромагнита и поворачивается так, что ее плоскость становится перпендикулярной магнитной индукции. Непрерывность вращения рамки обеспечивается применением специального устройства — коллектора, которое периодически изменяет направление тока в рамке.

В современных электродвигателях постоянного тока подвижная часть (ротор) состоит из многих рамок, размещенных в пазах цилиндра из специальной электротехнической стали. Роль коллектора в них часто выполняет специальное электронное устройство.

Силу Ампера применяют в громкоговорителях, динамиках.
Принцип работы: По катушке протекает переменный электрический ток с частотой, равной звуковой частоте от микрофона или с выхода радиоприемника. Под действием силы Ампера катушка колеблется вдоль оси громкоговорителя в такт с колебаниями тока. Эти колебания передаются диафрагме, и поверхность диафрагмы излучает звуковые волны.

13. Задачи на правило левой руки

14. Вопросы для закрепления

• 1. Когда возникает сила Ампера?

• 2. От чего зависит величина силы?

• 3. От чего зависит направление силы?

• 4. Как на опыте обнаружить действие силы Ампера?

• 5. Сформулировать правило левой руки

• 6. Где применяется сила Ампера?

14. Домашнее задание

§3

Упр 1 (1,2 – устно, 3 – письменно)

Используемые сайты:

Правило правой руки — презентация онлайн

Правило правой руки
Если прямой проводник обхватить
ладонью
так,
чтобы
отогнутый
большой палец указывал направление
тока в проводнике, то оставшиеся
пальцы укажут направление магнитного
поля.
.
N
S
Правило правой руки.
Определение полюсов катушки с током.
N
S
Если обхватить катушку правой рукой так, чтобы
четыре пальца показывали направление тока, то
большой палец укажет направление на северный
полюс катушки.
Определите направление магнитных линий
магнитного поля прямолинейного
проводника с током.
На рисунке изображены магнитные линии
магнитного поля прямолинейного проводника
с током. Определите направление тока в
проводнике.
Определите направление магнитных
линий магнитного поля прямолинейного
проводника с током.
.
Определите направление магнитных линий
магнитного поля рамки с током.
Внутри рамки с током магнитные линии
магнитного поля направлены «от нас».
Магнитное поле катушки с током.
Магнитные линии магнитного
поля катушки с током
замкнутые кривые
и направлены снаружи
катушки от северного
полюса к южному
полюсу.
Определите полюсы магнитного поля
катушки.
N
S
_
+
Определите полюсы источника тока.
+
S
_
N
Определите полюсы источника тока.
N
S
+
_
Определите, как расположены магнитные полюсы
соленоида, подключённого к источнику тока.
Определите, как расположены магнитные полюсы
соленоида, подключенного к источнику тока.
N
–
+
S
Определите, как расположены магнитные полюсы
соленоида, подключенного к источнику тока.
+
Определите, как расположены магнитные полюсы
соленоида, подключенного к источнику тока.
–
+
S
N
Взаимодействие двух проводников с током
Силы, с которыми
проводники с током
действуют друг на
друга, называют
магнитными силами.

18. Сила Ампера

Силу, с которой магнитное поле
действует на проводник с током,
называют силой Ампера.

19. Сила Ампера имеет направление в пространстве, которое определяется по правилу левой руки:

Если
левую
руку
расположить так, чтобы
направление магнитного
поля входило в ладонь, а
вытянутые пальцы были
направлены вдоль тока,
то отведенный большой
палец
укажет
направление
действия
силы.

20. 1.Определить направление силы Ампера:

N
FA
S

21. 2.Определить направление силы Ампера:

N
FA
S

22. 3.Определить направление силы Ампера:

N
S
FA

23. 4.Определить направление силы Ампера:

FA
S
N

24. 9.Применяя правило левой руки, определи направление силы, с которой магнитное поле будет действовать на проводник с током.

Предполагаемые
направления силы Ампера указаны
1
стрелочками.
2
3
4
а) 1,
б)2,
в)3,
г)4

25. 10.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

26. 11.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) вверх,
б)вниз,
в) к нам,
г) от нас.

27. 12.Применяя правило левой руки, определи направление силы, с которой магнитное поле будет действовать на проводник с током.

Предполагаемые
направления
силы
Ампера
указаны
1
стрелочками.
2
3
4
а) 1,
б) 2,
в) 3,
г) 4

28. 13.Определить положение полюсов магнита, создающего магнитное поле.

а) слева – северный полюс,
б) слева – южный полюс.

29. 14.Определить положение полюсов магнита, создающего магнитное поле.

а) слева – северный полюс,
б) слева – южный полюс.
Закон

Ампера — Физический колледж

Цели обучения

• Вычислить ток, создающий магнитное поле.
• Используйте правило правой руки 2, чтобы определить направление тока или направление контуров магнитного поля.

Какой ток нужен для создания значительного магнитного поля, возможно, такого же сильного, как поле Земли? Геодезисты скажут вам, что воздушные линии электропередач создают магнитные поля, которые мешают показаниям их компаса.Действительно, когда Эрстед в 1820 году обнаружил, что ток в проводе воздействует на стрелку компаса, он не имел дела с очень большими токами. Как форма проводов, по которым проходит ток, влияет на форму создаваемого магнитного поля? Ранее мы отметили, что токовая петля создает магнитное поле, подобное магнитному полю, но как насчет прямого провода или тороида (бублика)? Как направление создаваемого током поля связано с направлением тока? Ответы на эти вопросы исследуются в этом разделе вместе с кратким обсуждением закона, регулирующего поля, создаваемые токами.

Магнитное поле, создаваемое длинным прямым токонесущим проводом: Правило правой руки 2

Магнитные поля имеют направление и величину. Как отмечалось ранее, один из способов исследовать направление магнитного поля — это использовать компасы, как показано для длинного прямого токоведущего провода на (Рисунок). Зонды Холла могут определять величину поля. Поле вокруг длинной прямой проволоки находится в виде кольцевых петель. Правило 2 правой руки (RHR-2) вытекает из этого исследования и справедливо для любого текущего сегмента — указывает большим пальцем в направлении тока, и пальцы сгибаются в направлении петель магнитного поля , созданных им.

(a) Компасы, помещенные рядом с длинным прямым проводом с током, показывают, что силовые линии образуют круговые петли с центром на проводе. (b) Правило 2 правой руки гласит, что, если большой палец правой руки указывает в направлении тока, пальцы сгибаются в направлении поля. Это правило согласуется с полем, отображаемым для длинного прямого провода, и действительно для любого текущего сегмента.

Экспериментально установлено, что напряженность (величина) магнитного поля, создаваемая длинным прямым проводом с током, равна

где — ток, — кратчайшее расстояние до провода, а константа — проницаемость свободного пространства.одна из основных констант в природе. Позже мы увидим, что это связано со скоростью света.) Поскольку провод очень длинный, величина поля зависит только от расстояния до провода, а не от положения вдоль провода.

Расчет тока, создающего магнитное поле

Найдите ток в длинном прямом проводе, который создаст магнитное поле, вдвое превышающее земное, на расстоянии 5,0 см от провода.

Стратегия

Поле Земли около, так что здесь принято за провод.Уравнение можно использовать для поиска, так как все остальные величины известны.

Решение

Поиск и ввод известных значений дает

Обсуждение

Таким образом, умеренно большой ток создает значительное магнитное поле на расстоянии 5,0 см от длинного прямого провода. Обратите внимание, что ответ состоит только из двух цифр, поскольку поле Земли в этом примере указано только из двух цифр.

Закон Ампера и другие

Магнитное поле длинного прямого провода имеет большее значение, чем вы можете сначала подумать. Каждый сегмент тока создает магнитное поле, подобное тому, которое имеет длинный прямой провод, а полное поле тока любой формы является векторной суммой полей, создаваемых каждым сегментом. Формальное определение направления и величины поля, создаваемого каждым сегментом, называется законом Био-Савара. Интегральное исчисление необходимо для суммирования поля для тока произвольной формы. Это приводит к более полному закону, называемому законом Ампера, который связывает магнитное поле и ток в общем виде.Закон Ампера, в свою очередь, является частью уравнений Максвелла, которые дают полную теорию всех электромагнитных явлений. Рассмотрение того, как уравнения Максвелла выглядят для разных наблюдателей, привело к современной теории относительности и к осознанию того, что электрические и магнитные поля являются разными проявлениями одного и того же. Большая часть этого выходит за рамки данного текста как на математическом уровне, требующем вычислений, так и на объеме места, которое может быть отведено под него. Но для заинтересованного студента, и особенно для тех, кто продолжает заниматься физикой, инженерией или подобными занятиями, дальнейшее углубление в эти вопросы откроет описания природы, как элегантные, так и глубокие.В этом тексте мы будем иметь в виду общие особенности, такие как RHR-2 и правила для линий магнитного поля, перечисленные в разделе «Магнитные поля» и «Линии магнитного поля», концентрируясь при этом на полях, создаваемых в определенных важных ситуациях.

Установление связей: относительность

Слушая все, что мы делаем об Эйнштейне, у нас иногда складывается впечатление, что он из ничего изобрел теорию относительности. Напротив, одной из мотиваций Эйнштейна было решить трудности, связанные с пониманием того, как разные наблюдатели видят магнитные и электрические поля.

Магнитное поле, создаваемое токопроводящим соленоидом

Соленоид — это длинная катушка с проводом (с большим количеством витков или петель, в отличие от плоской петли). Из-за своей формы поле внутри соленоида может быть как очень однородным, так и очень сильным. Поле сразу за катушками почти равно нулю. (Рисунок) показывает, как поле выглядит и как его направление задается RHR-2.

(a) Из-за своей формы поле внутри соленоида большой длины заметно однородно по величине и направлению, на что указывают прямые и равномерно разнесенные силовые линии.Поле вне катушек почти равно нулю. (b) Этот разрез показывает магнитное поле, создаваемое током в соленоиде.

Магнитное поле внутри соленоида с током очень однородно по направлению и величине. Только ближе к концам он начинает ослабевать и менять направление. Поле снаружи имеет те же сложности, что и плоские петли и стержневые магниты, но напряженность магнитного поля внутри соленоида просто

, где — количество петель на единицу длины соленоида, где — количество петель и длина).Обратите внимание, что это напряженность поля в любом месте однородной области интерьера, а не только в центре. Как видно из рисунка, с соленоидами возможны большие однородные поля, распределенные по большому объему.

Расчет напряженности поля внутри соленоида

Что такое поле внутри соленоида длиной 2,00 м, имеющего 2000 петель и пропускающего ток 1600 А?

Стратегия

Чтобы найти напряженность поля внутри соленоида, мы используем. Во-первых, отметим, что количество петель на единицу длины составляет

.

Решение

Подстановка известных значений дает

Обсуждение

Это большая напряженность поля, которая может быть установлена ​​над соленоидом большого диаметра, например, при использовании в медицине магнитно-резонансной томографии (МРТ).Однако очень большой ток указывает на то, что поля такой силы нелегко получить. Такой большой ток через 1000 петель, сжатых до метра длины, приведет к значительному нагреву. Более высокие токи могут быть достигнуты с помощью сверхпроводящих проводов, хотя это дорого. Существует верхний предел тока, поскольку сверхпроводящее состояние нарушается очень сильными магнитными полями.

Есть интересные варианты плоской катушки и соленоида. Например, тороидальная катушка, используемая для удержания реактивных частиц в токамаках, очень похожа на соленоид, изогнутый в круг.Поле внутри тороида очень сильное, но круглое. Заряженные частицы движутся по кругу, следуя силовым линиям поля, и сталкиваются друг с другом, возможно, вызывая синтез. Но заряженные частицы не пересекают силовые линии и не покидают тороид. Целый ряд форм катушек используется для создания всевозможных форм магнитного поля. Добавление ферромагнитных материалов создает большую напряженность поля и может существенно повлиять на форму поля. Ферромагнитные материалы имеют тенденцию улавливать магнитные поля (силовые линии изгибаются в ферромагнитный материал, оставляя более слабые поля за его пределами) и используются в качестве экранов для устройств, на которые неблагоприятно влияют магнитные поля, в том числе магнитное поле Земли.

Исследования PhET: Генератор

Генерируйте электричество с помощью стержневого магнита! Откройте для себя физику этих явлений, исследуя магниты и узнавая, как с их помощью загорается лампочка.

Концептуальные вопросы

Сделайте чертеж и используйте RHR-2, чтобы найти направление магнитного поля токовой петли в двигателе (например, на (Рисунок)). Затем покажите, что направление крутящего момента на петле такое же, как и при отталкивании одинаковых полюсов и притяжении разных полюсов.

Узнайте о правиле правой руки | Chegg.com

∮CB → ⋅dl → = μ0Ienc \ oint \ limits_ {C} {\ overrightarrow {B} \ cdot \ overrightarrow {dl}} = {{\ mu} _ {0}} {{I } _ {\ text {enc}}} C∮ B⋅dl = μ0 Ienc

Здесь ienci_ {enc} ienc — это ток, заключенный в замкнутый контур C (имеющий бесконечно малый элемент строки dl⃗ \ vec {dl } dl), μ0 \ mu_0μ0 — проницаемость свободного пространства, а B⃗ \ vec BB — магнитное поле. Из-за цилиндрической симметрии, когда постоянный ток течет по прямому проводу, силовые линии магнитного поля изгибаются вокруг провода на поверхностях воображаемых цилиндров.Если использовать правило для правой руки, если большой палец представляет ток, текущий через проводник, пальцы сгибаются в направлении магнитного поля.

Рисунок: магнитное поле, создаваемое током, протекающим через провод Когда через соленоид протекает ток, вдоль его оси создается магнитное поле из-за тока, протекающего через кольцевые петли. При использовании правила для правой руки, если пальцы сгибаются в направлении тока, большой палец указывает в направлении магнитного поля.

Рисунок: магнитное поле, создаваемое током, протекающим через соленоид

• Правило правой руки Флеминга показывает направление индуцированного тока, когда проводник движется через магнитное поле. Если большой палец представляет движение проводника, а указательный палец представляет магнитное поле, то средний палец указывает на индуцированный ток.

• Магнитная сила: Если заряд q движется со скоростью v⃗ \ vec vv в магнитном поле B⃗ \ vec BB, тогда магнитная сила, действующая на заряд, будет равна,

F⃗ = q (v⃗ × B⃗) \ vec F = q (\ vec v \ times \ vec B) F = q (v × B)

Поскольку это перекрестное произведение, результирующая сила может быть представлена ​​с помощью правой -ручное правило, как объяснялось ранее.

• Вращающееся тело: Используя правило правой ручки, учитывая ориентацию вращения, направление крутящего момента и углового момента можно определить по большому пальцу.

22.9 Магнитные поля, создаваемые токами: закон Ампера — College Physics

Какой ток нужен для создания значительного магнитного поля, возможно, такого же сильного, как поле Земли? Геодезисты скажут вам, что воздушные линии электропередач создают магнитные поля, которые мешают показаниям их компаса.Действительно, когда Эрстед в 1820 году обнаружил, что ток в проводе воздействует на стрелку компаса, он не имел дела с очень большими токами. Как форма проводов, по которым проходит ток, влияет на форму создаваемого магнитного поля? Ранее мы отметили, что токовая петля создает магнитное поле, подобное магнитному полю, но как насчет прямого провода или тороида (бублика)? Как направление создаваемого током поля связано с направлением тока? Ответы на эти вопросы исследуются в этом разделе вместе с кратким обсуждением закона, регулирующего поля, создаваемые токами.

Магнитное поле, создаваемое длинным прямым проводом с током: Правило правой руки 2

Магнитные поля имеют как направление, так и величину. Как отмечалось ранее, один из способов исследовать направление магнитного поля — это использовать компасы, как показано для длинного прямого токоведущего провода на рис. 22.38. Зонды Холла могут определять величину поля. Поле вокруг длинной прямой проволоки находится в виде кольцевых петель. Правило 2 правой руки (RHR-2) вытекает из этого исследования и справедливо для любого текущего сегмента — указывает большим пальцем в направлении тока, и пальцы сгибаются в направлении петель магнитного поля , созданных им.

Рис. 22.38 (a) Компасы, помещенные рядом с длинным прямым проводом с током, показывают, что силовые линии образуют круговые петли с центром на проводе. (b) Правило 2 правой руки гласит, что, если большой палец правой руки указывает в направлении тока, пальцы сгибаются в направлении поля. Это правило согласуется с полем, отображаемым для длинного прямого провода, и действительно для любого текущего сегмента.

Напряженность (величина) магнитного поля, создаваемая длинным прямым проводом с током, экспериментально определена равной

B = μ0I2πr (длинный прямой провод), B = μ0I2πr (длинный прямой провод), размер 12 {B = {{μ rSub {размер 8 {0}} I} over {2πr}} `\ (« длинный прямой провод » \),} {}

22.24

где II размер 12 {I} {} — ток, rr размер 12 {r} {} — кратчайшее расстояние до провода, а константа μ0 = 4π × 10−7T⋅m / Aμ0 = 4π × 10 −7T⋅m / A — проницаемость свободного пространства. (μ0 (μ0 размер 12 {\ (μ rSub {size 8 {0}}} {}) — одна из основных констант в природе. Позже мы увидим, что μ0μ0 размер 12 {μ ​​rSub {размер 8 {0}}} { } связано со скоростью света.) Поскольку провод очень длинный, величина поля зависит только от расстояния до провода размером 12 {r} {}, а не от положения вдоль провода.

Пример 22.6

Расчет тока, создающего магнитное поле

Найдите ток в длинном прямом проводе, который создаст магнитное поле, вдвое превышающее земное, на расстоянии 5,0 см от провода.

Стратегия

Поле Земли составляет около 5,0 × 10–5T5,0 × 10–5T, поэтому здесь размер BB 12 {B} {} из-за проволоки принимается равным 1,0 × 10–4T1,0 × 10–4T. Уравнение B = μ0I2πrB = μ0I2πr можно использовать для нахождения II, так как все остальные величины известны.

Решение

Решение для размера II 12 {I} {} и ввод известных значений дает

I = 2πrBμ0 = 2π5.0 × 10−2m1.0 × 10−4T4π × 10−7T⋅m / A = 25 AI = 2πrBμ0 = 2π5. 0 × 10−2m1.0 × 10−4T4π × 10−7T⋅m / A = 25 A.

22.25

Обсуждение

Таким образом, умеренно большой ток создает значительное магнитное поле на расстоянии 5,0 см от длинного прямого провода. Обратите внимание, что ответ состоит только из двух цифр, поскольку поле Земли в этом примере указано только из двух цифр.

Закон Ампера и другие

Магнитное поле длинного прямого провода имеет большее значение, чем вы можете сначала подумать. Каждый сегмент тока создает магнитное поле, подобное тому, которое имеет длинный прямой провод, а полное поле тока любой формы является векторной суммой полей, создаваемых каждым сегментом. Формальное определение направления и величины поля, создаваемого каждым сегментом, называется законом Био-Савара. Интегральное исчисление необходимо для суммирования поля для тока произвольной формы.Это приводит к более полному закону, называемому законом Ампера, который связывает магнитное поле и ток в общем виде. Закон Ампера, в свою очередь, является частью уравнений Максвелла, которые дают полную теорию всех электромагнитных явлений. Рассмотрение того, как уравнения Максвелла выглядят для разных наблюдателей, привело к современной теории относительности и к осознанию того, что электрические и магнитные поля являются разными проявлениями одного и того же. Большая часть этого выходит за рамки данного текста как на математическом уровне, требующем вычислений, так и на объеме места, которое может быть отведено под него.Но для заинтересованного студента, и особенно для тех, кто продолжает заниматься физикой, инженерией или подобными занятиями, дальнейшее углубление в эти вопросы откроет описания природы, как элегантные, так и глубокие. В этом тексте мы будем иметь в виду общие особенности, такие как RHR-2 и правила для линий магнитного поля, перечисленные в разделе «Магнитные поля» и «Линии магнитного поля», концентрируясь при этом на полях, создаваемых в определенных важных ситуациях.

Установление связей: относительность

Слушая все, что мы делаем об Эйнштейне, у нас иногда складывается впечатление, что он из ничего изобрел теорию относительности.Напротив, одной из мотиваций Эйнштейна было решить трудности, связанные с пониманием того, как разные наблюдатели видят магнитные и электрические поля.

Магнитное поле, создаваемое токонесущей круговой петлей

Магнитное поле около токоведущей петли из провода показано на рисунке 22.39. Как направление, так и величина магнитного поля, создаваемого токоведущей петлей, сложны. RHR-2 можно использовать для определения направления поля около петли, но для получения более подробной информации необходимы картографирование с помощью компасов и правила о силовых линиях, приведенные в разделах «Магнитные поля» и «Магнитные линии поля».Существует простая формула для напряженности магнитного поля в центре круговой петли. Это

B = μ0I2R (в центре петли), B = μ0I2R (в центре петли), размер 12 {B = {{μ rSub {size 8 {0}} I} над {2R}} `\ (» в центре петли «\),} {}

22,26

где размер RR 12 {R} {} — радиус петли. Это уравнение очень похоже на уравнение для прямого провода, но действительно только в центре круговой петли провода. Сходство уравнений указывает на то, что аналогичная напряженность поля может быть получена в центре петли.Один из способов увеличить поле — иметь NN размером 12 {N} {} циклов; тогда поле B = Nμ0I / (2R) B = Nμ0I / (2R). Обратите внимание, что чем больше петля, тем меньше поле в ее центре, потому что ток дальше.

Рис. 22.39 (a) RHR-2 показывает направление магнитного поля внутри и снаружи токоведущей петли. (б) Более подробное картирование с помощью компасов или зонда Холла завершает картину. Поле похоже на поле стержневого магнита.

Магнитное поле, создаваемое токопроводящим соленоидом

Соленоид — это длинная катушка с проводом (с большим количеством витков или петель, в отличие от плоской петли).Из-за своей формы поле внутри соленоида может быть как очень однородным, так и очень сильным. Поле сразу за катушками почти равно нулю. На рис. 22.40 показано, как поле выглядит и как его направление задается RHR-2.

Рис. 22.40 (a) Из-за своей формы поле внутри соленоида длиной 11 размера 12 {l} {} удивительно однородно по величине и направлению, на что указывают прямые и равномерно разнесенные силовые линии. Поле вне катушек почти равно нулю. (b) Этот разрез показывает магнитное поле, создаваемое током в соленоиде.

Магнитное поле внутри соленоида с током очень однородно по направлению и величине. Только ближе к концам он начинает ослабевать и менять направление. Поле снаружи имеет те же сложности, что и плоские петли и стержневые магниты, но напряженность магнитного поля внутри соленоида просто

B = μ0nI (внутри соленоида), B = μ0nI (внутри соленоида), размер 12 {B = μ rSub {size 8 {0}} ital «nI» `\ (» внутри соленоида «\),} {}

22,27

где nn размер 12 {n} {} — количество петель на единицу длины соленоида (n = N / l (n = N / l размер 12 {\ (n = N / l} {}, где размер NN 12 {N} {} — количество петель, а размер 11 — длина 12 {l} {}).Обратите внимание, что BB размер 12 {B} {} — это напряженность поля в любом месте однородной области интерьера, а не только в центре. Как следует из примера 22.7, с соленоидами возможны большие однородные поля, распределенные по большому объему.

Пример 22.7

Расчет напряженности поля внутри соленоида

Что такое поле внутри соленоида длиной 2,00 м, имеющего 2000 петель и пропускающего ток 1600 А?

Стратегия

Чтобы найти напряженность поля внутри соленоида, мы используем B = μ0nIB = μ0nI size 12 {B = μ rSub {size 8 {0}} ital «nI»} {}.Во-первых, отметим, что количество петель на единицу длины составляет

. n = Nl = 20002,00 м = 1000 м − 1 = 10 см − 1. n = Nl = 20002,00 м = 1000 м − 1 = 10 см − 1. размер 12 {n rSup {размер 8 {- 1}} = {{N} больше {l}} = {{«2000»} больше {2 «.» «00» m}} = «1000» «m» rSup {size 8 {- 1}} = «10» «cm» rSup {size 8 {- 1}} «.» } {}

22.28

Раствор

Подстановка известных значений дает

B = μ0nI = 4π × 10−7T⋅m / A1000m − 11600 A = 2,01 T.B = μ0nI = 4π × 10−7T⋅m / A1000m − 11600 A = 2,01 T.

22.29

Обсуждение

Это большая напряженность поля, которая может быть установлена ​​над соленоидом большого диаметра, например, при использовании в медицине магнитно-резонансной томографии (МРТ).Однако очень большой ток указывает на то, что поля такой силы нелегко получить. Такой большой ток через 1000 петель, сжатых до метра длины, приведет к значительному нагреву. Более высокие токи могут быть достигнуты с помощью сверхпроводящих проводов, хотя это дорого. Существует верхний предел тока, поскольку сверхпроводящее состояние нарушается очень сильными магнитными полями.

Есть интересные варианты плоской катушки и соленоида.Например, тороидальная катушка, используемая для удержания реактивных частиц в токамаках, очень похожа на соленоид, изогнутый в круг. Поле внутри тороида очень сильное, но круглое. Заряженные частицы движутся по кругу, следуя силовым линиям поля, и сталкиваются друг с другом, возможно, вызывая синтез. Но заряженные частицы не пересекают силовые линии и не покидают тороид. Целый ряд форм катушек используется для создания всевозможных форм магнитного поля. Добавление ферромагнитных материалов создает большую напряженность поля и может существенно повлиять на форму поля.Ферромагнитные материалы имеют тенденцию улавливать магнитные поля (силовые линии изгибаются в ферромагнитный материал, оставляя более слабые поля за его пределами) и используются в качестве экранов для устройств, на которые неблагоприятно влияют магнитные поля, в том числе магнитное поле Земли.

Генератор

Генерируйте электричество с помощью стержневого магнита! Откройте для себя физику этих явлений, исследуя магниты и узнавая, как с их помощью загорается лампочка.

123 страницы по физике Стива Боддекера;

Ch32 Магнетизм
Магнитное поле по определению линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный полюс. Силы магнитного поля не могут пересекаться, точно так же, как силовые линии электрического поля не могут.
Магнитное поле
Магнитное поле Земли представляет собой стержень. магнит. Следует отметить, мы знаем, что северный полюс стрелки компаса указывают на Северный полюс. Это означает, что Северный полюс нашей Земли действительно является Южный полюс.
Магнитная сила на движущемся заряде
F = q v X B Давайте проведем единичный анализ Н = C (м / с) Тесла Н = (Кл / с) м тесла Н = А · м Тесла T = N / Am
Мне не НРАВИТСЯ эта правая линейка, отличная от Закон ампер			Посмотрите вправо, большой палец по-прежнему ток, а пальцы остаются магнитным полем.Ладонь представляет направление силы. Примечание: скорость — это направление потока заряда
Пример Протон движется в магнитное поле 2,00 Тесла. поле. Протон перпендикулярен полю и движется со скоростью 62,5 м / с. Что такое центростремительное ускорение протона? Почему вы знаете, что это центростремительное движение?										F C = q v X B м а = 1.6e-19 (62,5) (2) 1.673e-27 a = 2e-17 a = 1,20 x 10 10 м / с 2
Движение Заряженные частицы в магнитном поле
Пример Альфа-частица (ядро атома гелия) состоит из двух протонов и двух нейтронов. Луч альфа-частиц разогнался до скорости 510 5 м / с.Этот пучок тяжелых частиц попадает в вертикальное магнитное поле 1 тесла. Сколько времени нужно на альфа частица, чтобы завершить полный круг?					F C = q v X B м v 2 / r = q v X B г = м v / q B г = 4 (1,67e-27) (5e5) / 1,6e-19 (1) r = 20.9e-3 метра
Магнитный Сила, действующая на токоведущий провод
Пример А Медный стержень 20 см массой 0.02 кг проводит ток 10 А в положительное направление x. Пусть вверх будет положительное направление y. Что величина минимального магнитного поля, необходимого для левитации стержня? (Это основу вашего текущего баланса lab.)							F = I L X B м (г) = I L X B 0,02 (10) = 10 (0,2) (В) B = 0,010 тесла
Петли из Ток и магнитный момент
Электрический поля применяют тангенциальную силу и ускоряют электроны o Работайте !!! Магнитный Поля создают центростремительную силу и заставляют электроны следовать по кругу. путь не могу работать				В газовая хроматография, масс-спектрометрия, ионы разной массы следуют по круговой пути разного радиуса, позволяющие разделить разные изотопы тот же элемент.
F = I L X B г X F = I Lr х В τ = I A X B				Кому Увеличьте Крутящий момент, намотайте проволоку. Оберните десять раз, затем десять раз Крутящий момент. τ = N I A X B
Пример Каждый из 10 витков провода по вертикали, прямоугольная петля пропускает ток 0,25 А. Петля имеет высоту 8.0 см и											Вертикальные стороны (левая и правая) перпендикулярны B F = N (I L X B) F = 10 (0,25) (0,08) (0,049) F = .00898N (слева и справа) Верхняя и нижняя части не совсем параллельны поэтому он не отменяет sin25 = 0,423 F = N (I L X B) sin25 F = 10 (0,25) (0,15) (0,049) (0,423) F = 0,007766 Н (сверху и снизу) (б) Ток вокруг петли равен противоположный dir слева, справа и снизу вверх, таким образом, ZERO (в) τ = r X F τ = N I A B sin65 10 (.25) (. 15) (0,08) (. 049) (0,906) τ = 0,00133 Нм
ширина 15 см. Горизонтальное магнитное поле величиной 4,910 −2 Т ориентирован под углом θ = 65 относительно нормали к плоскости петли. а. Находить величина магнитной силы с каждой стороны петли. г. Находить чистая магнитная сила на петле. г. Находить магнитный момент на петле.
Ампер Закон об электрических токах, Магнитные поля
B ● dl = o I B ● Δl = o I Где o = 4π x 10 -7 Т м / А Для длинного провода магнитное поле образует круговой путь по мере уменьшения интенсивности, , поэтому dl равно 2πr; обычно становится B = o I / (2πr) Справа ЕДИНСТВЕННАЯ правая правило руки мне нравится, и вариация, приведенная выше, основана на этой правой руке правило
Пример Рассмотреть длинные прямые токоведущие провода.По одному проводу проходит ток 1,0 A в положительном направлении y; другой провод пропускает ток 2,0 А в положительное направление x. Рассчитайте величину чистого магнитного поля. в точках А и Б.
В точке A B = o I / 2πr B = o (I 1 + I 2 ) / 2πr B = 4π x 10 -7 (1 + 2) / 2π (0,2) B = 30 x 10 -7 тесла						В точке B B = o (I 2 — I 1 ) / 2πr B = 4π x 10 -7 (2 — 1) / 2π (.2) B = 10 x 10 -7 тесла
Текущий Петли и соленоиды
Внутри соленоида упрощается закон ампер. BL = o I N (N равно количество петель, если 1, отменяется) B = o I N / L B = o In
Пример Один из ребят, перешедших на мой Программа undergradphysics сделала это с одной целью — изготовить большие соленоиды.Он сделал это, чтобы увеличить напряжение для дуги или ионизации пути между соленоидом. и земля. (Наш отдел физики обычно сильно пахнет озоном.) Какова длина этот провод с током 2 А, обернутый вокруг вашей трубы из ПВХ длиной 1 метр 2 (Диаметром 6 см), чтобы создать магнитное поле в 1 тесла?					B ● дл = o I В = o Н / Д В = o In или (n = B / o I) Длина = N * 2 π r = n L * π d = (B / o I) L π d = 1 / (4πe-7 * 2) 1 π.06 = 75 000 метров
Магнетизм в Материи
Ферромагнетик Парамагнитный

Лекция 19

км
По проводу идет электрический ток на север.В каком направлении указывает B прямо над проводом?
А. Норт
Б. Южный,
С. Восток
Д. Вест
E. Вверх
F. Ответ вниз

Рыцарь2 33.stt.4
Ток в этой петле течет _____, если смотреть сверху, и северный магнитный полюс его поле находится на _____ стороне цикла.
A. по часовой стрелке … вверху
Б. по часовой стрелке … снизу
С.против часовой стрелки … вверху
D. против часовой стрелки … снизу
Ответ

ПОП5 22,35
Что такое магнитное поле у ​​точки P на рисунке, если радиус кривой равен 0,60 м и ток 3,00 А?
A. 5.75 µ T
Б. 572 нТл
С. 262 нТл
D. 108 нТл
Ответ

gc6 20,26
Кабель-перемычка, используемый для запуска заглохшего автомобиля, пропускает ток 65 А. Насколько сильна магнитная поле 6.0 см от него?
А. 2.17 × 10 ⁻⁴ T
Б. 6,90 × 10 ⁻⁵ T
С. 3,45 × 10 ⁻⁵ T
D. 1,38 × 10 ⁻⁶ T
Ответ

Walker5e рис 22-32
Два токоведущих провода пересекаются под прямым углом, как показано на рисунке. В каких точках магнитный поле быть сильнейшим?
A. Пункт 3
B. Пункты 1 и 2
С. Пункты 1 и 3
D. Пункты 2 и 4
Ответ

Walker5e CnEx 22-12
Показанное ниже магнитное поле возникает из-за горизонтального токоведущего провода.Какой путь делает ток в проводе течет?

A. слева
Б. вправо
C. в любом направлении создается одинаковое магнитное поле.
Ответ

К. Восток
Используя правило правой руки, направьте большой палец на север, в том же направлении, что и течение. Завитые пальцы вашей правой руки будут указывать на восток прямо над проводом.

Б.по часовой стрелке … снизу

Второе правило правой руки гласит, что если пальцы вашего правая рука согните в направлении тока, большой палец указывает в направлении магнитного поле в центре токовой петли. Если вы направите большой палец правой руки вниз с изображением поле, пальцы сгибаются по часовой стрелке . Поскольку силовые линии магнитного поля выходят из северного полюса в юг, мы заключаем, что северный полюс находится на дне петли.

В. 262 нТл

A. 2,17 × 10 ⁻⁴ T

Это эквивалентно 217 µ Тл, что примерно в четыре раза сильнее магнитного поля Земли.

D. Пункты 2 и 4
Используя правило правой руки, вы можете найти, что магнитные поля из-за токов равны каждый из страниц с правой стороны вертикальной проволоки и над горизонтальной проволокой. Это означает, что два поля имеют тенденцию добавлять в точках 2 (каждый вне страницы) и 4 (каждый в страницу) и имеют тенденцию отменять в точках 1 и 3.

А. слева
Используя правило правой руки, ваши пальцы указывают на страницу над проводом и за страницу под проводом, когда большой палец указывает влево. Это направление электрического тока в проводе.

Электромагнетизм — магнитные поля | Shmoop

Магнитные поля

Теперь пора окунуться в другой, но похожий мир магнетизма. Мы уже немного узнали о магнитных полях, магнитах, полярности, силе Лоренца с заряженными частицами, движущимися в магнитном поле, электромагнитном излучении и электромагнитном спектре ⁴ .Чего не хватает?

До сих пор в этом модуле мы изучали стационарные заряды, которые имеют постоянные электрические поля, что известно как электростатика . Магнитостатика , с другой стороны, имеет дело с постоянными токами, которые создают постоянные магнитные поля, а также с ферромагнитными материалами, которые создают постоянные магнитные поля. Однако мы уже достаточно говорили об этом раньше, поэтому обратим внимание на магнитные поля, создаваемые токами электричества.

Сцена устроена с проводами, идущими туда и сюда, с магнитными полями, бегущими по кругу вокруг них….

Закон Био-Савара

Мы только что узнали об использовании исчисления для нахождения электрического поля непрерывного распределения заряда путем суммирования всех вкладов от каждого заряда по отдельности. Неужто в мире магнетизма есть аналог? Как мы соотносим величину магнитного поля B с током I , который его производит?

Мы находим направление по правилу правой руки: большой палец указывает в направлении тока, а пальцы обвивают воображаемый провод, указывая направление магнитного поля вокруг провода.

Двум французским ученым, Жану Батисту Био и Феликсу Савару, удалось решить проблему величины магнитного поля, вероятно, с помощью бутылки бордо и вонючего сыра. На следующей диаграмме у нас есть вклад магнитного поля, указывающий на страницы в точке P , а также ток и длина на плоскости страницы. Этот вклад поля перпендикулярен как элементу тока I Δ d , так и векторному расстоянию r между точкой P и I Δ d .

Нахождение B тогда превращается в вычислительную задачу — ура, — в которой расстояние r постоянно меняется. Давайте сделаем паузу, чтобы отпраздновать пропуск математики.

Уравнение Био-Савара используется для любой геометрической конфигурации и, как мы видели с электрическими полями, для получения различных уравнений для этих различных геометрических конфигураций. Ниже приведены результаты некоторых из этих конфигураций от Biot-Savart.

Магнитное поле вокруг одиночного провода с током

Особенно полезным уравнением магнитного поля, которое необходимо знать, является магнитное поле на расстоянии a от длинного прямого провода с током I , как показано на диаграмме выше. к .Здесь µ _o называется проницаемостью свободного пространства и равна.

Ну, кто знает … может, это всплывет во время викторины.

Магнитное поле Два бесконечных провода

Есть три случая для двух параллельных проводов с током, но не с картой. Точки на изображении представляют собой провод, идущий из страницы, а крестики на изображении представляют провод, ведущий на страницы. Таким образом, мы сможем увидеть линии магнитного поля вокруг них.Если два тока движутся в одном направлении, магнитная сила между ними притягивается. К сожалению, не для пары проводов, идущих в противоположных направлениях. Они не хотят находиться рядом друг с другом.

Это может быть хороший научный эксперимент для тех, у кого поблизости есть схемное оборудование.

В любом случае отдельные поля каждого провода рассчитываются по тому же уравнению, что и указано выше,. Тогда сила, приходящаяся на единицу длины проволоки, определяется как. Это потому, что F = qvB эквивалентно F = ILB .Скорость за время меняется от скорости к течению, оставляя расстояние само по себе.

Направление силы требует старого правила правой руки, когда мы проводим указательный палец в текущем направлении, сгибаем другие пальцы в направлении магнитного поля, а затем выставляем большой палец вверх в направлении силы. Все они перпендикулярны друг другу. Попробуйте: используйте три показанных выше случая, чтобы отработать правило правой руки.

Магнитное поле в середине токовой петли

В кольце магнитное поле направлено внутрь или наружу, в зависимости от направления тока в петле.Если токовая петля находится в плоскости этой страницы и движется против часовой стрелки, то магнитное поле в центре петли выходит за пределы страницы. Используйте правило правой руки, описанное ранее, чтобы найти это в любой точке (и в каждой точке) цикла. Его величина рассчитывается по формуле где r — радиус петли.

Магнитное поле в соленоиде

Так же, как электрическое поле, магнитное поле имеет силовые линии. Мы их уже рисовали. И так же, как есть электрический поток, есть магнитный поток .Это двойное уравнение: или для поля, перпендикулярного нормали к площади поперечного сечения, Φ _B = BA . Сделаем шаг назад. Мы утверждали это с помощью закона Гаусса. Если вложенный заряд является диполем или другим чистым нейтральным объектом, то Q _enc = 0 и электрический поток Φ _E также равен нулю. Аналогично, если бы был единичный магнитный «заряд», этот заключенный заряд был бы пропорционален общему магнитному потоку.

Но подождите секунду. Магнитного монополя не существует. Они бывают парами с северным и южным полюсами — даже у сломанного магнита есть северный и южный полюсы. Линии магнитного поля должны образовывать непрерывные петли. Следовательно, уравнение сводится к Φ _B = BA = 0 для любой закрытой поверхности , независимо от того, существуют ли токи, создающие магнитные поля.

Присутствие любого магнитного поля гарантирует, что в любой замкнутой области будет много линий, входящих и исходящих, и что магнитный поток равен нулю.Хорошо знать. По мелочи.

Закон Ампера

Мы не лгали, когда говорили, что все станет легче. Оказывается, эквивалент закона Гаусса существует и для непрерывных токов, гарантируя, что магнитный поток остается нулевым через область. Слава Богу.

Закон Ампера позволяет нам приравнять магнитное поле к току, благодаря исчислению, которое мы можем пропустить. Во-первых, человек, использующий математический анализ, находит линию постоянного магнитного поля, такую ​​как круг вокруг прямого провода, на которой складывается петля расстояния.Затем, сложив все биты длины вокруг петли общей длины, которую мы назовем d , мы свяжем заключенный ток с магнитным полем. В самом общем виде закон Ампера равен Bd = μ ₀ I _enc , и его можно применять для проводников любой формы.

Для окружности вокруг одного прямого проводящего провода с током I путь d равен окружности 2π r , поэтому Bd = μ ₀ I _enc становится B (2π r ) = μ ₀ I , что ведет нас прямо к полю, которое мы обнаружили с помощью Bio-Savart,.

Если бы мы выбрали другую форму, такую ​​как токовая петля или соленоид, мы снова пришли бы к тому же выводу, что и Био-Савар. Как и в случае с электрическим полем и электрическим потоком, у нас есть два метода нахождения соответствующих полей. Резервное копирование.

Например, закон Ампера, примененный к соленоиду длиной L , гласит, что BL = μ ₀ NI . Тогда, поскольку, B = μ ₀ nI . Что мы тебе сказали? Закон Био-Савара и Ампера приводят к одним и тем же уравнениям.

Гораздо сложнее узнать, что проще использовать, но, поскольку мы не несем ответственности за вычисления в этом курсе, мы избавлены от этого решения. Мы выигрываем.

Общие ошибки

Опять же, как и в случае с электрическими полями, убедитесь, что описанная ситуация соответствует выбранному уравнению. Так много параллелей. А потом опять столько перпендикуляров. Помните, что правило правой руки работает только с правой рукой.

Помните, что движущийся точечный заряд НЕ создает постоянного магнитного поля.Нам необходимо рассмотреть распределения тока, чтобы применить законы магнитостатики.

Brain Snack

Слово магнетизм происходит от древнегреческого города под названием Magnesia , где люди впервые начали находить магнитные камни.

Правило захвата правой руки / большого пальца, правило штопора и конца / правила часов

Правило захвата правой руки, правило штопора, правило часов или правило конца для направления тока и магнитного поля

Датский физик Ганс Кристиан Орстед в 1820 году открыл связь между электричеством и магнетизмом, согласно которой «когда ток течет по прямому проводнику, в нем создается магнитное поле.Полярность и плотность магнитного поля зависят от направления и силы тока, протекающего по проводнику ».

Проще говоря, проводник с током создает вокруг себя магнитное поле. Линии магнитного потока имеют форму концентрических окружностей и перпендикулярны проводнику (под прямым углом 90 ^o ), как показано на рис. Направление тока и магнитного поля можно определить по следующим правилам, например, правилу захвата правой рукой, правилу конца, правилу штопора, правилу Флеминга для левой и правой руки и т. Д.

Похожие сообщения:

Правило захвата правой рукой или Правило большого пальца правой руки

Также известно как Правило большого пальца правой руки Максвелла ( Джеймс Клерк Максвелл — шотландский ученый и математик), Правило захвата правой руки Ампера ( Андре Мари Ампер — французский физик и математик, и единица измерения тока названа в его честь), Правило кофейной кружки, Правило штопора, Правило винта правой руки или простое Правило для большого пальца правой руки или Правило захвата правой рукой).

Правило правой руки используется для определения направления силовых линий магнитного поля и тока вокруг прямого проводника с током, соленоида или катушки индуктивности.

Правило для большого пальца правой руки или правила захвата показывает, если мы держим токопроводящий проводник в правой руке так, чтобы большой палец тянулся к проводнику, когда пальцы сжимали его, тогда большой палец показывает направление тока, в то время как фигурные пальцы показывают направление тока. направление силовых линий магнитного поля.

Правильная линейка также может использоваться для определения ориентации и направления магнитного поля.

Если вы держите катушку или соленоид в правой руке так, чтобы четыре пальца обвились вокруг катушки или соленоида, то фигурные фигуры показывают направление тока, а большой палец представляет собой северный полюс катушки.

Похожие сообщения:

Правило штопора

Правило штопора также известно как шуруп по дереву или правило штопора Максвелла . Он основан на штопоре, который представляет собой инструмент, используемый для открытия / удаления пробки из бутылок).

Направление магнитного поля также можно определить с помощью правила штопора, которое гласит: «Если правосторонний винт вращается в пробке, то движение кончика винта (расточка) показывает направление тока, а вращение винта показывает силовые линии магнитного поля.

Поскольку резьба винта имеет круглую форму, то же самое относится и к силовым линиям магнитного поля (которые имеют круглую форму). Соотношение между током и магнитным полем показано на следующем рисунке с использованием правила для пробкового винта.

Правило конца или Правило циферблата

Полярность соленоида также можно определить с помощью правила часов (также известного как правило конца магнетизма).

Когда наблюдатель смотрит на лицевой конец соленоида, если ток течет по часовой стрелке, обращенный конец катушки соленоида ведет себя как южный полюс «S», а второй конец ведет себя как северный полюс «N».