Сила Ампера | Магниты и магнитное поле
Мы уже знаем, что на движущуюся заряженную частицу, помещенную в магнитное поле, будет действовать сила, которую называют силой Лоренца. При этом не всегда мы имеем дело с какими-то одинокими частицами, иногда приходится работать с их совокупностью, движущейся в определенном направлении, – электрическим током.
Рассмотрим проводник с током, помещенный в однородное магнитное поле.
Сила, с которой на него будет действовать магнитное поле, называют силой Ампера. Обычно ее обозначают как \vec{F_А}. По идее, она является частным случаем силы Лоренца, а свое собственное название получила в связи с тем, что была открыта и изучена раньше. Давайте попробуем, используя это, сказать, как можно найти величину силы Ампера и ее направление.
Вспомним формулу, по которой находят модуль силы Лоренца:
F_л=qvB\sin\alpha
Теперь представим, что нас интересует не весь проводник с током, а только его кусочек длиной l.
В таком случае скорость, с которой движутся электроны на данном участке, можно вычислить следующим образом:
v=\dfrac{l}{t}
Попробуем воспользоваться этим, чтобы преобразовать выражение для расчета силы Лоренца в выражение для расчета силы Ампера:
F_А=q×\dfrac{l}{t}×B×\sin\alpha
F_А=\dfrac{q}{t}×l×B×\sin\alpha
\boxed{F_А=IlB\sin\alpha}
Какой угол теперь следует брать в качестве угла \alpha? Технически это угол между вектором магнитной индукции и вектором \vec{l}, характеризующим расположение проводника с током в пространстве.
По направлению он совпадает с направлением, в котором течет ток.
Давайте применим полученную формулу на практике.
Пусть сила тока равна 3 амперам, а модуль магнитной индукции – 1 тесле. Участок проводника, для которого нужно определить величину воздействия со стороны магнитного поля, равен 1 метру.
Учитывая, что проводник с током располагается перпендикулярно линиям магнитного поля, найдем силу, действующую на него:
F_А=IlB\sin\alpha
F_А=IlB
F_А=3\,А×1\,м×1\,Тл
F_А=3\,Н
Осталось разобраться с направлением силы Ампера. Тут есть забавный момент.
Надеюсь, вы еще помните, что при определении направления силы Лоренца, частным случаем которой и является сила Ампера, нужно различать две ситуации – с отрицательно заряженной частицей мы имеем дело или с положительно заряженной? После этого нужно применить соответственно либо правило правой руки, либо правило левой руки.
В нашем случае речь идет о движении электронов по проводнику. Вроде бы, нужна правая рука.
Но нет, нужна левая. Исторически получилось так, что за направление тока считают направление, противоположное тому, в котором движутся электроны. Другими словами, предполагается, что по проводнику движутся положительно заряженные частицы. Поэтому нужно использовать правило левой руки. Ох уж эта физика!
Еще раз взглянем на нашу картинку. Векторы магнитной индукции направлены от нас, четыре пальцы следует направить в сторону протекания тока, тогда большой палец, отогнутый на 90 градусов, покажет направление силы Ампера.
Навигация: Главная Случайная страница Обратная связь ТОП Интересно знать Избранные Топ: Комплексной системы оценки состояния охраны труда на производственном объекте (КСОТ-П): Цели и задачи Комплексной системы оценки состояния охраны труда и определению факторов рисков по охране труда… Оснащения врачебно-сестринской бригады. Интересное: Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны… Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего… Аура как энергетическое поле: многослойную ауру человека можно представить себе подобным… Дисциплины: Автоматизация Антропология Археология Архитектура Аудит Биология Бухгалтерия Военная наука Генетика География Геология Демография Журналистика Зоология Иностранные языки Информатика Искусство История Кинематография Компьютеризация Кораблестроение Кулинария Культура Лексикология Лингвистика Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлургия Метрология Механика Музыкология Науковедение Образование Охрана Труда Педагогика Политология Правоотношение Предпринимательство Приборостроение Программирование Производство Промышленность Психология Радиосвязь Религия Риторика Социология Спорт Стандартизация Статистика Строительство Теология Технологии Торговля Транспорт Фармакология Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Черчение Экология Экономика Электроника Энергетика Юриспруденция | ⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 11Следующая ⇒ Сила Ампера. Сила Ампера нецентральная, т. е. зависит от ориентации проводника с током в магнитном поле Сила Лоренца— сила, с которой, в рамках классической физики, электромагнитное поле действует на точечную заряженную частицу. Рассмотрим проводник длиной dl и площадью поперечного сечения S в магнитном поле с индукцией . Пусть ток в проводнике – I. Заряд q со скоростью υ, а n0 – концентрация зарядов. На проводник с током действует сила А. dF⃗=I[dl⃗;B⃗] Покажем теперь, что элемент тока … Idl⃗ по своим свойствам эквивалентен выражениям: qdnυ⃗ Idl⃗=qdnυ⃗ где q – заряд; dn – число зарядов; υ – скорость их движения. Действительно сила постоянного тока I=jS, где S – площадь поперечного сечения; j – плотность тока. Умножим на dl⃗, тогда Idl⃗=jSdl⃗=j⃗Sdl => Idl⃗=j⃗dV, а j⃗=qn0υ⃗dV, где n0dV=dn – число зарядов, тогда Idl⃗=qdnυ⃗подставим это выражение в формулу для силы Ампера, тогда получим dF⃗=qdn[υ⃗;B⃗] – сила действующая на рассмотриваемый проводник в котором число зарядов dn, тогда сила действующая на один заряд. Т.к. сила Лоренца Fл перпендикулярна к скорости заряда, то она не меняет модуль |υ| и потому сила Лоренца работы не совершает и кинетическую энергию заряда не меняет. Движение частиц. Виды траекторий: — B=const, V II B. движется по прямой. — V составляет острый угол с В траектория спираль — V=0 на неподвижный заряд сила Лоренца не движется.
⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒ Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни… Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства… Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰). Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой… |
(вектор)B)
..электромагнетизм — закон силы Лоренца и закон силы Ампера
Задай вопрос
спросил
Изменено 5 лет, 1 месяц назад
Просмотрено 1к раз
$\begingroup$
Закон силы Лоренца определяет силу магнитного поля, действующую на движущуюся заряженную частицу, а закон силы Ампера определяет силу магнитного поля, действующую на провод с током. Я пытаюсь понять связь между этими законами. Предположим, у нас есть горизонтальная проволока с током и либо движущаяся заряженная частица, либо проволока с током над ней:
Токи показаны оранжевым цветом, движущиеся частицы — черным, а силы — синим.
Правильно ли я думаю, что сила, действующая на движущуюся частицу, должна быть такой же, как сила, действующая на провод, потому что в проводе есть движущиеся заряженные частицы? Если это так, то я столкнулся с трудностью: согласно странице википедии, посвященной закону силы Апера, сила между двумя элементами тока направлена вдоль линии между двумя элементами тока, см. это уравнение. Это означает, что сила равна нулю, если провода перпендикулярны. Однако сила Лоренца частицы, движущейся к проволоке, кажется направленной параллельно проволоке и отличной от нуля.
Где я ошибаюсь?
- электромагнетизм
- магнитостатика
$\endgroup$
$\begingroup$
Не уверен, что уместно отвечать на свой вопрос, но я нашел ответ. Уравнение в Википедии применимо только к двум замкнутым контурам. Для силы одной замкнутой цепи на элемент тока отсутствует термин. Этот член исчезает при интегрировании по замкнутой цепи.
$\endgroup$
1
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
О связи между силой Ампера и силой Лоренца
Заголовки статей
Оценка пригодности земли для выращивания хлопка на основе ГИС-технологий
стр.1309
Исследование конструкции Доказательство принципа «содержит и отталкивает»
стр.1315
Три положительных периодических решения нелинейных функционально-дифференциальных уравнений с импульсными эффектами
Необходимое условие оптимальности многоцелевого программирования при ограничениях включения
стр.
1322
О связи между силой Ампера и силой Лоренца
стр.1326
Исследование безопасности мобильного агента прикладного программного обеспечения на открытой платформе
Прогноз владения транспортным средством в провинции Хунань на основе основного компонента и нейронной сети BP
стр.1337
Факторы, ведущие к финансовому кризису бизнес-моделей предприятий, ориентированных на инновации (BMIE)
стр.1342
Размышление о сетевой краже выполнено
стр.
