10 класс Закон Ампера. Сила Лоренца.

Поскольку магнитное поле проводника с током действует с определённой силой на магнит, то естественно предположить, что со стороны магнитного поля магнита на проводник с током также должна действовать какая-то сила. Рассмотрим более подробно действие магнитного поля на проводник с током и попытаемся подтвердить или опровергнуть высказанное предположение.

Для этого соберём цепь, состоящую из источника тока, ключа, трёхсторонней рамки, реостата и подковообразного магнита, закреплённого в штативе. Рамку подвесим на крючках так, чтобы она могла свободно вращаться, и поместим в магнитное поле, созданное подковообразным магнитом. Присоединим рамку к источнику тока, последовательно с реостатом и ключом. При разомкнутой цепи действия со стороны магнитного поля магнита на рамку не наблюдается. Если же цепь замкнуть, то проводник приходит в движение — он втягивается в пространство между полюсами дугообразного магнита.

Следовательно, магнитное поле действует на рамку с током с некоторой силой, отклоняющей её от первоначального положения.

Раз магнитное поле способно оказывать действие на проводник с током, то это действие может быть использовано для обнаружения магнитного поля в данной области пространства.

Кто-то из вас скажет, что зачем столько сложностей, если магнитное поле можно обнаружить с помощью простого компаса.

Да, с помощью компаса проще, но вспомните гипотезу Ампера: внутри каждой молекулы вещества циркулируют кольцевые электрические токи. Поэтому действие магнитного поля на стрелку компаса сводится к действию поля на элементарные электрические токи, которые циркулируют в атомах и молекулах вещества, из которого изготовлена магнитная стрелка.

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

Но вернёмся к нашему опыту. Давайте поменяем направление тока в цепи. Замкнув её увидим, что проводник отклонился в противоположную сторону.

Значит, вместе с током изменилось и направление действующей на рамку силы.

Если теперь поменять местами полюсы магнита (то есть изменить направление магнитных линий), то мы увидим, как рамка с током вновь втягивается в пространство между полюсами магнита.

Значит, направление тока в проводнике, направление линий магнитного поля и направление силы, действующей на проводник с током, связаны между собой.

Из курса физики восьмого класса вы знаете, что сила, с которой магнитное поле действует на помещённый в него проводник с током, называется силой Ампера, в честь французского учёного Андре-Мари Ампера.

Направление силы Ампера можно определить с помощью правила левой руки: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь, а четыре пальца были направлены по направлению тока в проводнике, то отогнутый на девяносто градусов большой палец покажет направление действующей на проводник силы.

При использовании данного правила не забывайте о том, что за направление тока в цепи принято направление в котором движутся или могли бы двигаться положительно заряженные частицы.

С помощью правила левой руки также определяют и направление силы, действующую на отдельную заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле. Для самого простого случая, то есть когда частица движется перпендикулярно линиям магнитного поля, это правило звучит так: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по движению положительно заряженной частицы (или против движения отрицательно заряженной), то отставленный на девяносто градусов большой палец покажет направление действующей на частицу силы.

Обратим внимание ещё на один важный момент: магнитное поле не действует в случаях, если прямолинейный проводник с током или скорость движущейся заряженной частицы параллельны линиям магнитного поля или совпадают с ними.

Дистанционный репетитор — онлайн-репетиторы России и зарубежья

КАК ПРОХОДЯТ
ОНЛАЙН-ЗАНЯТИЯ?

Ученик и учитель видят и слышат
друг друга, совместно пишут на
виртуальной доске, не выходя из
дома!

КАК ВЫБРАТЬ репетитора

Выбрать репетитора самостоятельно

ИЛИ

Позвонить и Вам поможет специалист

8 (800) 333 58 91

* Звонок является бесплатным на территории РФ
** Время приема звонков с 10 до 22 по МСК

ПОДАТЬ ЗАЯВКУ

Россия +7Украина +380Австралия +61Белоруссия +375Великобритания +44Израиль +972Канада, США +1Китай +86Швейцария +41

Выбранные репетиторы

Заполните форму, и мы быстро и бесплатно подберем Вам дистанционного репетитора по Вашим пожеланиям.
Менеджер свяжется с Вами в течение 15 минут и порекомендует специалиста.

Отправляя форму, Вы принимаете Условия использования и даёте Согласие на обработку персональных данных

Вы также можете воспользоваться
расширенной формой подачи заявки

Как оплачивать и СКОЛЬКО ЭТО СТОИТ

от
800 до 5000 ₽

за 60 мин.

и зависит

ОТ ОПЫТА и
квалификации
репетитора

ОТ ПОСТАВЛЕННЫХ ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ
(например, подготовка к олимпиадам, ДВИ стоит дороже, чем подготовка к ЕГЭ)

ОТ ПРЕДМЕТА (например, услуги репетиторовиностранных языков дороже)

Оплата непосредственно репетитору, удобным для Вас способом

Почему я выбираю DisTTutor

БЫСТРЫЙ ПОДБОР
РЕПЕТИТОРА И
ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПОДХОД

ОПТИМАЛЬНОЕ
СООТНОШЕНИЕ ЦЕНЫ И
КАЧЕСТВА

ПРОВЕРЕНЫ ДОКУМЕНТЫ ОБ ОБРАЗОВАНИИ У ВСЕХ РЕПЕТИТОРОВ

НАДЕЖНОСТЬ И ОПЫТ.
DisTTutor на рынке с 2008 года.

ПРОВЕДЕНИЕ БЕСПЛАТНОГО, ПРОБНОГО УРОКА

ЗАМЕНА РЕПЕТИТОРА, ЕСЛИ ЭТО НЕОБХОДИМО

376618 УЧЕНИКОВ ИЗ РАЗНЫХ СТРАН МИРА
уже сделали свой выбор

И вот, что УЧЕНИКИ ГОВОРЯТ
о наших репетиторах

Чулпан Равилевна Насырова

«

Я очень довольна репетитором по химии. Очень хороший подход к ученику,внятно объясняет. У меня появились сдвиги, стала получать хорошие оценки по химии. Очень хороший преподаватель. Всем , кто хочет изучать химию, советую только её !!!

«

Алина Крякина

Надежда Васильевна Токарева

«

Мы занимались с Надеждой Васильевной по математике 5 класса. Занятия проходили в удобное для обоих сторон время. Если необходимо было дополнительно позаниматься во внеурочное время, Надежда Васильевна всегда шла навстречу. Ей можно было позванить, чтобы просто задать вопрос по непонятной задачке из домашнего задания. Моя дочь существенно подняла свой уровень знаний по математике и начала демонстрировать хорошие оценки.

Мы очень благодарны Надежде Васильевне за помощь в этом учебном году, надеемся на продолжение отношений осенью.

«

Эльмира Есеноманова

Ольга Александровна Мухаметзянова

«

Подготовку к ЕГЭ по русскому языку мой сын начал с 10 класса. Ольга Александровна грамотный педагог, пунктуальный, ответственный человек. Она всегда старается построить занятие так, чтобы оно прошло максимально плодотворно и интересно. Нас абсолютно все устраивает в работе педагога. Сотрудничество приносит отличные результаты, и мы его продолжаем. Спасибо.

«

Оксана Александровна

Наталья Борисовна Карасева

«

Мы восторге от репетитора. Наталья Борисовна грамотный педагог, она любит свою профессию, любит учеников. Занятия с сыном (2 класс), он находится на домашнем обучении, проходят по скайпу в комфортной обстановке. Репетитор умеет заинтересовать ребенка и выстраивает занятие с учетом его способностей, доступно объясняя предметы русский язык и математику.

По результатам занятий можно сразу заметить повышение уровня успеваемости ученика. Наталья Борисовна хороший педагог, умеет быстро найти общий язык с ребенком, внимательная, легко передающая знания ученику. С большим удовольствием будем продолжать наши занятия, т.к. мы всем довольны.

«

Елена Васильевна

Клиентам

• Репетиторы по математике
• Репетиторы по русскому языку
• Репетиторы по химии
• Репетиторы по биологии
• Репетиторы английского языка
• Репетиторы немецкого языка

Репетиторам

• Регистрация
• Публичная оферта
• Библиотека
• Бан-лист репетиторов

Партнеры

• ChemSchool
• PREPY. RU
• Class

Закон Ампера

Закон Ампера
Далее: Сила Лоренца Вверх: Магнетизм Предыдущий: Эксперименты Ампера Магнитные поля, как и электрические поля, полностью совмещенный . Так что если поле создается током, протекающим по некоторой цепи, а поле создается током, протекающим через другой цепи, то когда токи и протекают по обеим цепям одновременно генерируемое магнитное поле . Это верно во всех точках пространства.

Рисунок 22: Два параллельных токоведущих провода.

Рассмотрим два параллельных провода, разделенных перпендикулярным расстоянием , проводящие электрические токи и , соответственно. Напряженность магнитного поля во втором проводе из-за тока, протекающего в первом проводе является . Это поле ориентировано под прямым углом ко второму провода, поэтому сила на единицу длины, действующая на второй провод, равна

(156)

Это следует из уравнения (152), справедливое как для непрерывных проводов, так и для коротких тестовые провода. Сила, действующая на вторую проволоку, направлена ​​радиально внутрь к первый провод. Напряженность магнитного поля на первом проводе из-за ток, протекающий по второму проводу, равен . Это поле ориентирована под прямым углом к ​​первому проводу, поэтому сила, действующая на единицу длины на первый провод равен и противоположен действующему на второй провод, согласно уравнению (152). Уравнение (156) называется Закон Ампера .

Кстати, уравнение. (156) является основой официального определения СИ ампер , что составляет:

Один ампер равен величине тока, который при протекании в каждый из двух длинных параллельных проводов на расстоянии одного метра друг от друга приводит к силе между проводами ровно Н на метр длины.

Мы видим, что константа не случайно имеет числовое значение ровно . Система единиц СИ основана на четырех стандартных единицах: метр , килограммов , секунд и ампер . Следовательно, система СИ иногда упоминается как система MKSA. Все остальные единицы могут быть получены из этих четырех стандартных единиц. Например, кулон эквивалентен ампер-секунда. Вам может быть интересно, почему ампер является стандартом электрическая единица, а не кулон, так как последняя единица явно более фундаментальный, чем первый. Ответ прост. Очень трудно для точного измерения заряда, в то время как легко точно измерить электрический текущий. Ясно, что имеет смысл определить стандартную единицу в терминах чего-то легко измеримого, а не того, что трудно измерить.

---

Далее: Сила Лоренца Вверх: Магнетизм Предыдущий: Эксперименты Ампера

Ричард Фицпатрик 2007-07-14

электромагнетизм — Закон Ампера для прямоугольной пластины?

спросил 6 лет, 11 месяцев назад

Изменено 6 лет, 11 месяцев назад

Просмотрено 16 тысяч раз

$\begingroup$

Если бы проводник протекал с током $I$, он создал бы магнитное поле:

$$B=\frac{\mu_0I}{2\pi r}$$

Однако, если это не провод, но вместо этого пластина, как бы выражение изменилось / приспособилось к этой геометрии?

Кроме того, если проводящую пластину, по которой течет ток, поместить в магнитное поле, изменится ли геометрия (от провода до пластины) и уравнение силы Лоренца?

• электромагнетизм
• магнитные поля

$\endgroup$

1

$\begingroup$

Рассмотрим прямоугольную петлю Ампера вместо круглой, ориентированную так, чтобы нормаль была перпендикулярна току.

Вложенный ток равен текущему $I$, умноженному на длину петли.

$$\mu L K = \int B\cdot dl$$

B перпендикулярно петле вдоль вертикальной оси, поэтому после скалярного произведения остается только ток вдоль вершины и низа петли. Таким образом, интеграл становится равным 9.2}}$$

Расстояние от некоторой точки над плоскостью до любой точки плоскости легко выразить с помощью $\theta$ и $\phi$ и некоторых косинусов, а затем проинтегрировать по всей поверхности. Вы, вероятно, делали что-то подобное с электростатикой.

$\endgroup$

$\begingroup$

Для прямого проводящего провода магнитное поле закручивается вокруг него в виде концентрических круговых силовых линий. В случае пластины с током (с бесконечным сечением) вы можете рассматривать ее как плотно упакованную комбинацию бесконечного числа параллельных проводов, по всем которым течет один и тот же ток, с пренебрежимо малым поперечным сечением по определенному размеру, так что результирующее расположение является двумерным. И в этом случае ток будет иметь то же направление, что и в проводе. Но разница в том, что ток течет теперь через поверхность.

Чтобы получить выражение для магнитного поля, создаваемого бесконечным проводящим слоем, предположим, что ток через каждый провод равен $I$ и на единицу длины приходится $n$ проводов.

У нас есть закон Ампера:

$$\oint \textbf{B}.d\textbf{l}=\mu_0 I_{enc}$$

Линейный интеграл проходит через прямоугольную петлю, окружающую токовый слой, плоскость перпендикулярна плоскости листа. $I_{enc}$ — ток, заключенный в контуре Ампера.

Как вы можете себе представить, силовые линии магнитного поля лежат в плоскости, перпендикулярной направлению тока в проводнике. Итак, здесь, в нашем листе, с двух сторон, перпендикулярных листу, направление магнитного поля перпендикулярно $I_{enc}$

Отсюда

$$\textbf{B}.d\textbf{l}=0 $$

и единственный вклад вносят две параллельные стороны, поэтому мы пишем

$$2\int Bdl=\mu_0 I_{enc}$$

или $$2BL=\mu_0 I_{enc}$$

или $$B=\frac{\mu_0 I_{enc}}{2L}$$, где $I_{enc}=INL$

Следовательно, $$B=\frac{\mu_0 IN}{2}$$

, что означает, что напряженность поля теперь не зависит от расстояния до токоведущего листа. Ту же аналогию можно найти и в случае электрического поля, вызванного заряженным бесконечно длинным листом.

В случае магнитного поля из-за проводника поле уменьшается в зависимости от расстояния от провода. Когда такие провода объединяются в лист, магнитное поле не зависит от расстояния до листа. Вы можете представить себе магнитное поле, простирающееся до бесконечности (конечно, оно образует замкнутый контур бесконечной протяженности). Так меняется геометрия.

Поскольку поле изменилось, будет небольшое изменение из-за разницы в значении поля и для силы Лоренца.

$\endgroup$

$\begingroup$

Мне нравятся два приведенных выше ответа, я думаю, что это больше то, что вы ищете, но я все же добавлю свои два цента. ($\frac{\partial \mathbf{E}}{\partial t}$}), чтобы получить уравнение индукции 92 \frac{\mathbf{B}}{\mu} = \mathbf{0}.$

БК для приведенного выше уравнения равен $\mathbf{B} = \mathbf{0}$ далеко, а БК на поверхности проводника, вообще говоря, будет отличен от нуля.