Wzór na siłę działającą na przewodnik z prądem. Wpływ pola magnetycznego na prąd

Prawo Ampera. Siła działająca na przewodnik przewodzący prąd w polu magnetycznym

gdzie I - aktualna siła; - wektor równy w wartości bezwzględnej długości ja przewodnik i zbieżny w kierunku z prądem; - indukcja pola magnetycznego.

Moduł wektorowy jest zdefiniowany przez wyrażenie

F=BI ja grzechu,

gdzie α jest kątem między wektorami oraz .

Siła oddziaływania dwóch prostych nieskończenie długich równoległych przewodów z prądami I 1 i I 2 na odległość d od siebie, przeznaczone na kawałek przewodu o długości ja wyraża się wzorem

F=

Moment magnetyczny obwodu z prądem

,

gdzie - wektor równy modułowi powierzchni S, przykryty konturem i pokrywający się w kierunku z normalną do jego płaszczyzny.

Moment mechaniczny działający na obwód przewodzący prąd umieszczony w jednorodnym polu magnetycznym

.

Moduł momentu mechanicznego

M= p m B grzechu,

gdzie α jest kątem między wektorami oraz .

Energia potencjalna (mechaniczna) obwodu z prądem w polu magnetycznym

Siła działająca na pętlę z prądem w polu magnetycznym (zmieniającym się wzdłuż osi x)

F=p m
,

gdzie - zmiana indukcji magnetycznej wzdłuż osi Oh, w przeliczeniu na jednostkę długości; α - kąt między wektorami oraz .

Siła działająca na ładunek poruszający się w polu magnetycznym (siła Lorentza)

Wytrzymałość , działając za opłatą q, poruszając się z prędkością w polu magnetycznym z indukcją siła Lorentza) wyraża się wzorem

, lub F= q vB grzechu,

gdzie  jest kątem utworzonym przez wektor prędkości poruszająca się cząsteczka i wektor indukcja pola magnetycznego.

Pełne obowiązujące prawo. strumień magnetyczny. Obwody magnetyczne

Obieg wektora indukcji magnetycznej wzdłuż zamkniętej pętli

,

gdzie B i - rzut wektora indukcji magnetycznej na kierunek przemieszczenia elementarnego
wzdłuż konturu L.

Cyrkulacja wektora napięcia wzdłuż zamkniętej pętli

Całkowite prawo prądowe (dla pola magnetycznego w próżni)

,

gdzie  0 - stała magnetyczna; - suma algebraiczna prądów pokrytych przez obwód; P - liczba prądów.

Całkowite obowiązujące prawo (dla dowolnego medium)

Strumień magnetyczny Ф przez płaski kontur z polem S

a) w przypadku pola jednorodnego

F= BS cos; lub F = B n S,

gdzie  jest kątem między wektorem normalnym do płaszczyzny konturu i wektora indukcji magnetycznej ; W n - projekcja wektorowa Do normalności (B n = B cos );

b) w przypadku pola niejednorodnego

,

gdzie integracja odbywa się na całej powierzchni S.

Połączenie topnika, tj. całkowity strumień magnetyczny sprzężony ze wszystkimi zwojami solenoidu lub toroidu

= N F,

gdzie Ф - strumień magnetyczny przez jeden obrót; N- liczba zwojów elektrozaworu lub toroidu.

Pole magnetyczne toroidu, którego rdzeń składa się z dwóch części wykonanych z substancji o różnej przenikalności magnetycznej:

a) indukcja magnetyczna na osi toroidu

,

gdzie I- siła prądu w uzwojeniu toroidalnym; N- liczba jego tur; ja 1 i ja 2 - długości pierwszej i drugiej części rdzenia toroidalnego;  1 i  2 - przenikalność magnetyczna substancji pierwszej i drugiej części rdzenia toroidalnego;  0 - stała magnetyczna;

b) natężenie pola magnetycznego na osi toroidu w pierwszej i drugiej części rdzenia

, oraz

c) strumień magnetyczny w rdzeniu toroidalnym

lub przez analogię z prawem Ohma (wzór Hopkinsona)

,

gdzie F m - siła magnetomotoryczna; R m - całkowita rezystancja magnetyczna obwodu.

d) rezystancja magnetyczna odcinka obwodu

Przepuszczalność magnetyczna μ , ferromagnes jest związany z indukcją magnetyczną W pola w nim i napięcie H stosunek pola magnesującego

Francuski fizyk Dominique Francois Arago (1786-1853) na spotkaniu Paryskiej Akademii Nauk opowiedział o eksperymentach Oersteda i powtórzył je. Arago zaproponował naturalne, jak wszystkim się wydawało, wyjaśnienie magnetycznego działania prądu elektrycznego: przewodnik w wyniku przepływu przez niego prądu elektrycznego zamienia się w magnes. W demonstracji wziął udział inny akademik, matematyk André Marie Ampère. Zasugerował, że istotą nowo odkrytego zjawiska jest ruch ładunku i postanowił sam wykonać niezbędne pomiary. Ampère był pewien, że prądy zamknięte są równoważne magnesom. 24 września 1820 roku połączył dwie spirale druciane z kolumną woltatyczną, która zamieniła się w magnesy.

To. cewka z prądem wytwarza to samo pole, co magnes sztabkowy. Ampere stworzył prototyp elektromagnesu, odkrywając, że stalowy pręt umieszczony wewnątrz spirali przewodzącej prąd ulega namagnesowaniu, wielokrotnie wzmacniając pole magnetyczne. Ampere zasugerował, że magnes jest pewnym układem wewnętrznych prądów zamkniętych i wykazał (zarówno na podstawie eksperymentów, jak i za pomocą obliczeń), że mały prąd kołowy (cewka) jest równoważny małemu magnesowi znajdującemu się w środku cewki prostopadłe do jego płaszczyzny, tj. dowolny obwód z prądem można zastąpić magnesem o nieskończenie małej grubości.

Hipoteza Ampere'a, że ​​wewnątrz każdego magnesu znajdują się prądy zamknięte, tzw. hipotezy prądów molekularnych i stanowiły podstawę teorii oddziaływania prądów - elektrodynamika.

Przewodnik przewodzący prąd w polu magnetycznym podlega działaniu siły, która jest określona tylko przez właściwości pola w miejscu, w którym znajduje się przewodnik, i nie zależy od tego, który układ prądów lub magnesów trwałych wytworzył pole. Pole magnetyczne działa orientująco na ramkę z prądem. W konsekwencji moment obrotowy odczuwany przez ramę jest wynikiem działania sił na poszczególne jej elementy.

Prawo Ampère'a można wykorzystać do określenia modułu wektora indukcji magnetycznej. Moduł wektora indukcyjnego w danym punkcie jednorodnego pola magnetycznego jest równy największej sile działającej na przewodnik o jednostkowej długości umieszczony w pobliżu danego punktu, przez który przepływa prąd na jednostkę natężenia prądu: . Wartość osiąga się pod warunkiem, że przewodnik jest prostopadły do ​​linii indukcyjnych.

Prawo Ampère'a służy do określenia siły oddziaływania dwóch prądów.

Między dwoma równoległymi, nieskończenie długimi przewodami, przez które płyną prądy stałe, powstaje siła oddziaływania. Przewodniki o tym samym kierunku prądów przyciągają, te z przeciwnie skierowanymi prądami odpychają.

Siła interakcji na jednostkę długości każdego z równoległych przewodów jest proporcjonalna do wielkości prądów i odwrotnie proporcjonalna do odległości między R między nimi. To oddziaływanie przewodników z prądami równoległymi wyjaśnia zasada lewej ręki. Moduł siły działającej na dwa nieskończone prądy prostoliniowe i , odległość między którymi jest równa R.

Prawo Ampère'a pokazuje siłę, z jaką pole magnetyczne działa na umieszczony w nim przewodnik. Ta siła jest również nazywana mocą Ampere.

Brzmienie prawa:siła działająca na przewodnik z prądem umieszczonym w jednolitym polu magnetycznym jest proporcjonalna do długości przewodnika, wektora indukcji magnetycznej, natężenia prądu oraz sinusa kąta między wektorem indukcji magnetycznej a przewodnikiem.

Jeśli rozmiar przewodnika jest dowolny, a pole nie jest jednolite, wzór jest następujący:

Kierunek siły Ampère'a określa reguła lewej ręki.

zasada lewej ręki: jeśli ustawisz lewą rękę tak, aby prostopadła składowa wektora indukcji magnetycznej wchodziła w dłoń, a cztery palce są wyciągnięte w kierunku prądu w przewodzie, to odłóż na bok o 90° kciuk, wskaże kierunek siły Ampere'a.

MP opłaty za prowadzenie pojazdu. Działanie pola magnetycznego na poruszający się ładunek. Amper siła, Lorentz.

Każdy przewodnik z prądem wytwarza pole magnetyczne w otaczającej przestrzeni. W tym przypadku prąd elektryczny jest uporządkowanym ruchem ładunków elektrycznych. Możemy więc założyć, że każdy ładunek poruszający się w próżni lub medium generuje wokół siebie pole magnetyczne. W wyniku uogólnienia licznych danych eksperymentalnych ustalono prawo określające pole B ładunku punktowego Q poruszającego się ze stałą nierelatywistyczną prędkością v. Prawo to jest podane przez formułę

(1)

gdzie r jest wektorem promienia od ładunku Q do punktu obserwacji M (rys. 1). Zgodnie z (1) wektor B jest skierowany prostopadle do płaszczyzny, w której znajdują się wektory v i r: jego kierunek pokrywa się z kierunkiem ruchu translacyjnego prawej śruby, gdy obraca się ona od v do r.

Rys.1

Moduł wektora indukcji magnetycznej (1) określa wzór

(2)

gdzie α jest kątem między wektorami v i r. Porównując prawo Biota-Savarta-Laplace'a i (1) widzimy, że poruszający się ładunek jest równoważny obecnemu pierwiastkowi pod względem jego właściwości magnetycznych: Idl = Qv

Działanie pola magnetycznego na poruszający się ładunek.

Z doświadczenia wiadomo, że pole magnetyczne oddziałuje nie tylko na przewodniki przewodzące prąd, ale także na poszczególne ładunki poruszające się w polu magnetycznym. Siła działająca na ładunek elektryczny Q poruszający się w polu magnetycznym z prędkością v nazywana jest siłą Lorentza i wyraża się wzorem: F = Q gdzie B jest indukcją pola magnetycznego, w którym porusza się ładunek.

Aby określić kierunek siły Lorentza, posługujemy się regułą lewej ręki: jeśli dłoń lewej ręki jest ustawiona tak, że zawiera wektor B, a cztery wyciągnięte palce są skierowane wzdłuż wektora v (dla Q> 0 , kierunki I i v pokrywają się, dla Q Rys. 1 pokazuje wzajemną orientację wektorów v, B (pole ma kierunek do nas, co zaznaczono kropkami na rysunku) i F dla ładunku dodatniego. ujemna, wtedy siła działa w przeciwnym kierunku.

emf indukcja elektromagnetyczna w obwodzie jest proporcjonalna do szybkości zmiany strumienia magnetycznego Фm przez powierzchnię ograniczoną przez ten obwód:

gdzie k jest współczynnikiem proporcjonalności. Ten emf nie zależy od tego, co spowodowało zmianę strumienia magnetycznego - albo przez poruszanie obwodu w stałym polu magnetycznym, albo przez zmianę samego pola.

Tak więc kierunek prądu indukcyjnego określa reguła Lenza: przy każdej zmianie strumienia magnetycznego przez powierzchnię ograniczoną zamkniętym obwodem przewodzącym prąd indukcyjny powstaje w tym ostatnim w takim kierunku, że jego pole magnetyczne przeciwdziała zmianie w strumieniu magnetycznym.

Uogólnieniem prawa Faradaya i reguły Lenza jest prawo Faradaya-Lenza: Siła elektromotoryczna indukcji elektromagnetycznej w zamkniętym obwodzie przewodzącym jest liczbowo równa i przeciwna pod względem znaku do szybkości zmiany strumienia magnetycznego przez powierzchnię ograniczoną przez obwód:

Wartość Ψ = ΣΦm nazywana jest połączeniem strumienia lub całkowitym strumieniem magnetycznym. Jeżeli przepływ przenikający każdy z zwojów jest taki sam (tj. Ψ = NΦm), to w tym przypadku

Niemiecki fizyk G. Helmholtz udowodnił, że prawo Faradaya-Lenza jest konsekwencją prawa zachowania energii. Niech zamknięty obwód przewodzący będzie w niejednorodnym polu magnetycznym. Jeśli w obwodzie płynie prąd I, to pod działaniem sił Ampère'a luźny obwód zacznie się poruszać. Praca elementarna dA, wykonywana podczas przesuwania konturu w czasie dt, będzie

dA = IdФm,

gdzie dФm jest zmianą strumienia magnetycznego w obszarze pętli w czasie dt. Praca prądu w czasie dt w celu pokonania rezystancji elektrycznej R obwodu jest równa I2Rdt. Całkowita praca źródła prądu w tym czasie jest równa εIdt. Zgodnie z prawem zachowania energii praca obecnego źródła jest wydatkowana na dwie wymienione prace, tj.

εIdt = IdФm + I2Rdt.

Dzieląc obie strony równości przez Idt, otrzymujemy

Dlatego, gdy zmienia się strumień magnetyczny sprzężony z obwodem, w tym drugim powstaje elektromotoryczna siła indukcyjna

Drgania elektromagnetyczne. Kontur oscylacyjny.

Oscylacje elektromagnetyczne to oscylacje o takich wielkościach jak indukcyjność, rezystancja, emf, ładunek, natężenie prądu.

Obwód oscylacyjny to obwód elektryczny, który składa się z kondensatora, cewki i rezystora połączonych szeregowo.Zmianę ładunku elektrycznego na płytce kondensatora w czasie opisuje równanie różniczkowe:

Fale elektromagnetyczne i ich właściwości.

W obwodzie oscylacyjnym zachodzi proces zamiany energii elektrycznej kondensatora na energię pola magnetycznego cewki i odwrotnie. Jeśli w pewnych momentach straty energii w obwodzie spowodowane rezystancją z zewnętrznego źródła zostaną skompensowane, to uzyskamy nietłumione oscylacje elektryczne, które mogą być wypromieniowane przez antenę do otaczającej przestrzeni.

Proces propagacji oscylacji elektromagnetycznych, okresowych zmian natężenia pól elektrycznych i magnetycznych w otaczającej przestrzeni nazywany jest falą elektromagnetyczną.

Fale elektromagnetyczne obejmują szeroki zakres długości fal od 105 do 10 m i częstotliwości od 104 do 1024 Hz. Z nazwy fale elektromagnetyczne dzielą się na fale radiowe, promieniowanie podczerwone, widzialne i ultrafioletowe, promieniowanie rentgenowskie i promieniowanie. W zależności od długości fali lub częstotliwości zmieniają się właściwości fal elektromagnetycznych, co jest przekonującym dowodem na dialektyczno-materialistyczne prawo przejścia ilości w nową jakość.

Pole elektromagnetyczne jest materialne i ma energię, pęd, masę, porusza się w przestrzeni: w próżni z prędkością C, aw ośrodku z prędkością: V= , gdzie = 8,85;

Wolumetryczna gęstość energii pola elektromagnetycznego. Praktyczne zastosowanie zjawisk elektromagnetycznych jest bardzo szerokie. Są to systemy i środki łączności, nadawcze, telewizyjne, komputery elektroniczne, systemy sterowania różnego przeznaczenia, urządzenia pomiarowe i medyczne, sprzęt elektryczny i radiowy do użytku domowego i inne tj. bez których nie można sobie wyobrazić współczesnego społeczeństwa.

Jak silne promieniowanie elektromagnetyczne wpływa na zdrowie ludzi, prawie nie ma dokładnych danych naukowych, są tylko niepotwierdzone hipotezy i ogólnie nie bezpodstawne obawy, że wszystko, co nienaturalne, działa destrukcyjnie. Udowodniono, że promieniowanie ultrafioletowe, rentgenowskie i promieniowanie o wysokiej intensywności w wielu przypadkach powoduje prawdziwą szkodę dla wszystkich żywych istot.

Optyka geometryczna. Prawa GO.

Optyka geometryczna (wiązkowa) wykorzystuje wyidealizowany pomysł wiązki światła - nieskończenie cienkiej wiązki światła rozchodzącej się w linii prostej w jednorodnym izotropowym ośrodku, a także ideę punktowego źródła promieniowania, które świeci równomiernie w wszystkie kierunki. λ - długość fali światła, - charakterystyczny rozmiar

obiekt na ścieżce fali. Optyka geometryczna jest przypadkiem granicznym optyki falowej, a jej zasady są spełnione pod warunkiem:

h/D<< 1 т. е. геометрическая оптика, строго говоря, применима лишь к бесконечно коротким волнам.

Optyka geometryczna opiera się również na zasadzie niezależności promieni świetlnych: promienie nie przeszkadzają sobie nawzajem podczas ruchu. Dlatego przemieszczenia promieni nie uniemożliwiają każdemu z nich rozprzestrzeniania się niezależnie od siebie.

W przypadku wielu praktycznych problemów w optyce można zignorować falowe właściwości światła i uznać propagację światła za prostoliniową. W tym przypadku obraz sprowadza się do uwzględnienia geometrii toru promieni świetlnych.

Podstawowe prawa optyki geometrycznej.

Wymieńmy podstawowe prawa optyki wynikające z danych eksperymentalnych:

1) Propagacja prostoliniowa.

2) Prawo niezależności promieni świetlnych, czyli dwóch przecinających się promieni, w żaden sposób nie koliduje ze sobą. To prawo jest bardziej zgodne z teorią falową, ponieważ cząstki mogą w zasadzie zderzać się ze sobą.

3) Prawo refleksji. wiązka padająca, wiązka odbita i prostopadła do interfejsu, przywrócone w punkcie padania wiązki, leżą w tej samej płaszczyźnie, zwanej płaszczyzną padania; kąt padania jest równy kątowi

Refleksje.

4) Prawo załamania światła.

Prawo załamania: wiązka padająca, wiązka załamana i prostopadła do interfejsu, przywrócone z punktu padania wiązki, leżą w tej samej płaszczyźnie - płaszczyźnie padania. Stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta odbicia jest równy stosunkowi prędkości światła w obu mediach.

Sin i1/sin i2 = n2/n1 = n21

gdzie jest względnym współczynnikiem załamania światła drugiego ośrodka w stosunku do pierwszego ośrodka. n21

Jeżeli substancja 1 jest pustką, próżnią, to n12 → n2 jest bezwzględnym współczynnikiem załamania substancji 2. Można łatwo wykazać, że n12 = n2 / n1, w tej równości, po lewej stronie, względny współczynnik załamania dwóch substancji (dla na przykład 1 - powietrze, 2 - szkło) , a po prawej stosunek ich bezwzględnych współczynników załamania.

5) Prawo odwracalności światła (można je wyprowadzić z prawa 4). Jeśli wyślesz światło w przeciwnym kierunku, podąży ono tą samą ścieżką.

Z prawa 4) wynika, że ​​jeśli n2 > n1 , to Sin i1 > Sin i2 . Niech teraz mamy n2< n1 , то есть свет из стекла, например, выходит в воздух, и мы постепенно увеличиваем угол i1.

Wtedy można zrozumieć, że gdy osiągnięta zostanie pewna wartość tego kąta (i1) pr, to okaże się, że kąt i2 będzie równy π /2 (belka 5). Wtedy Sin i2 = 1 oraz n1 Sin (i1)pr = n2 . Więc Sin

Wpływ pola magnetycznego na przewodnik z prądem został eksperymentalnie zbadany przez André Marie Ampère (1820). Zmieniając kształt przewodników i ich położenie w polu magnetycznym, Ampère był w stanie określić siłę działającą na oddzielny odcinek przewodnika przewodzącego prąd (element prądowy). Na jego cześć ta siła została nazwana siłą Ampère.

• Moc wzmacniacza jest siłą, z jaką pole magnetyczne działa na umieszczony w nim przewodnik z prądem.

Zgodnie z danymi eksperymentalnymi moduł siły F:

Proporcjonalna do długości przewodu ja znajduje się w polu magnetycznym; proporcjonalny do modułu indukcji pola magnetycznego B; proporcjonalny do prądu w przewodzie I; zależy od orientacji przewodnika w polu magnetycznym, tj. na kącie α między kierunkiem prądu a wektorem indukcji pola magnetycznego \(~\vec B\).

Moduł siły Ampera jest równy iloczynowi modułu indukcji pola magnetycznego B, w którym znajduje się przewodnik z prądem, długość tego przewodnika ja, obecny I w nim i sinus kąta między kierunkami prądu a wektorem indukcji pola magnetycznego

\(~F_A = ja \cdot B \cdot l \cdot \sin \alpha\) ,

• Ten wzór może być użyty: jeśli długość przewodnika jest taka, że ​​indukcję we wszystkich punktach przewodnika można uznać za taką samą; jeśli pole magnetyczne jest jednorodne (wtedy długość przewodnika może być dowolna, ale przewodnik musi być całkowicie w polu).

Aby określić kierunek siły Ampera, użyj zasada lewej ręki: jeśli dłoń lewej ręki jest ustawiona tak, że wektor indukcji pola magnetycznego (\(~\vec B\)) wchodzi do dłoni, cztery wyciągnięte palce wskazują kierunek prądu ( I), wtedy kciuk zgięty o 90° wskaże kierunek siły Ampère (\(~\vec F_A\)) (rys. 1, a, b).

Ryż. jeden

Ponieważ wartość B∙sin α jest modułem składowej wektora indukcyjnego prostopadłego do przewodnika z prądem, \(~\vec B_(\perp)\) (rys. 2), wtedy można dokładnie określić orientację dłoni element - element prostopadły do ​​powierzchni przewodnika musi być zawarty w otwartej dłoni lewej ręki.

Z (1) wynika, że ​​siła Ampère'a wynosi zero, jeśli przewodnik z prądem znajduje się wzdłuż linii indukcji magnetycznej, a maksymalna, jeśli przewodnik jest prostopadły do ​​tych linii.

Siły działające na przewodnik przewodzący prąd w polu magnetycznym są szeroko stosowane w inżynierii. Silniki elektryczne i generatory, urządzenia do nagrywania dźwięku w magnetofonach, telefonach i mikrofonach - wszystkie te i wiele innych urządzeń i urządzeń wykorzystuje interakcję prądów, prądów i magnesów itp.

Siła Lorentza

Wyrażenie na siłę, z jaką pole magnetyczne działa na poruszający się ładunek, po raz pierwszy uzyskał holenderski fizyk Hendrik Anton Lorenz (1895). Na jego cześć ta siła nazywa się siłą Lorentza.

• Siła Lorentza jest siłą, z jaką pole magnetyczne działa na poruszającą się w nim cząstkę naładowaną.

Moduł siły Lorentza jest równy iloczynowi modułu pola magnetycznego \(~\vec B\), w którym znajduje się naładowana cząstka, moduł ładunku q tej cząstki, jej prędkość υ i sinus kąta między kierunkami prędkości a wektorem indukcji pola magnetycznego

\(~F_L = q \cdot B \cdot \upsilon \cdot \sin \alpha\).

Aby określić kierunek siły Lorentza, użyj zasada lewej ręki: jeśli lewa ręka jest ustawiona tak, że wektor indukcji pola magnetycznego (\(~\vec B\)) wchodzi do dłoni, cztery wyciągnięte palce wskazują kierunek prędkości ruchu dodatnio naładowana cząstka(\(~\vec \upsilon\))), to kciuk wygięty o 90° wskaże kierunek siły Lorentza (\(~\vec F_L\)) (rys. 3, a). Do ujemna cząstka cztery wyciągnięte palce są skierowane przeciwko prędkości cząstki (ryc. 3, b).

Ponieważ wartość B∙sin α jest modułem składowej wektora indukcyjnego prostopadłej do prędkości naładowanej cząstki, \(~\vec B_(\perp)\), wtedy orientację dłoni można dokładnie określić za pomocą tej składowej - składnik prostopadły do ​​prędkości naładowanej cząstki musi wejść do otwartej dłoni lewej ręki.

Ponieważ siła Lorentza jest prostopadła do wektora prędkości cząstki, nie może zmienić wartości prędkości, a jedynie zmienia jej kierunek, a zatem nie działa.

Ruch naładowanej cząstki w polu magnetycznym

1. Jeśli prędkość υ naładowana cząstka o masie m skierowany przed siebie wektor pola magnetycznego, wtedy cząstka będzie poruszać się po linii prostej ze stałą prędkością (siła Lorentza F L = 0, ponieważ α = 0°) (ryc. 4, a).

2. Jeśli prędkość υ naładowana cząstka o masie m prostopadły wektor indukcji pola magnetycznego, wtedy cząstka będzie poruszać się po okręgu o promieniu R, którego płaszczyzna jest prostopadła do linii indukcji (ryc. 4, b). Wtedy drugie prawo Newtona można zapisać w następującej postaci:

\(~m \cdot a_c = F_L\) ,

gdzie \(~a_c = \dfrac(\upsilon^2)(R)\) , \(~F_L = q \cdot B \cdot \upsilon \cdot \sin \alpha\) , α = 90°, ponieważ prędkość cząstek jest prostopadła do wektora indukcji magnetycznej.

\(~\dfrac(m \cdot \upsilon^2)(R) = q \cdot B \cdot \upsilon\) .

3. Jeśli prędkość υ naładowana cząstka o masie m skierowany pod kątem α (0 < α < 90°) к вектору индукции магнитного поля, то частица будет двигаться по спирали радиуса R i krok h(rys. 4c).

Działanie siły Lorentza jest szeroko stosowane w różnych urządzeniach elektrycznych:

1. lampy elektronopromieniowe telewizorów i monitorów;
2. akceleratory cząstek;
3. obiekty eksperymentalne do realizacji kontrolowanej termojądrowej;
4. Generatory MHD

Literatura

1. Aksenovich L. A. Fizyka w liceum: Teoria. Zadania. Testy: proc. dodatek dla instytucji świadczących usługi ogólne. środowiska, edukacja / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Wyd. K.S. Farino. - Mn.: Adukatsia i vykhavanne, 2004. - C. 321-322, 324-327.
2. Zhilko, V. V. Fizyka: podręcznik. dodatek do 11 klasy. ogólne wykształcenie instytucje z językiem rosyjskim. język. szkolenie z 12-letnim okresem studiów (poziom podstawowy i zaawansowany) /V. V. Zhilko, L.G. Markovich. - wyd. 2, poprawione. - Mińsk: Nar. asveta, 2008. - S. 157-164.

Siła amperowa to siła, z jaką pole magnetyczne działa na przewodnik z prądem umieszczony w tym polu. Wielkość tej siły można określić za pomocą prawa Ampère'a. To prawo definiuje nieskończenie małą siłę dla nieskończenie małego odcinka przewodnika. Umożliwia to zastosowanie tego prawa do przewodników o różnych kształtach.

Formuła 1 - Prawo Ampère

B indukcja pola magnetycznego, w którym znajduje się przewodnik z prądem

I prąd w przewodniku

dl nieskończenie mały element długości przewodnika z prądem

alfa kąt między indukcją zewnętrznego pola magnetycznego a kierunkiem prądu w przewodzie

Kierunek siły Ampera znajduje się zgodnie z regułą lewej ręki. Brzmienie tej zasady jest następujące. Gdy lewa ręka jest ustawiona w taki sposób, że linie indukcji magnetycznej pola zewnętrznego wchodzą do dłoni, a cztery wyciągnięte palce wskazują kierunek przepływu prądu w przewodzie, natomiast kciuk zgięty pod kątem prostym wskaże kierunek siły działającej na element przewodzący.

Rysunek 1 - reguła lewej ręki

Pewne problemy pojawiają się przy stosowaniu reguły lewej ręki, jeśli kąt między indukcją pola a prądem jest mały. Trudno określić, gdzie powinna znajdować się otwarta dłoń. Dlatego, dla ułatwienia stosowania tej zasady, dłoń można ustawić tak, aby zawierała nie sam wektor indukcji magnetycznej, ale jego moduł.

Z prawa Ampère'a wynika, że ​​siła Ampera będzie równa zeru, jeśli kąt pomiędzy linią indukcji magnetycznej pola a prądem będzie równy zero. Oznacza to, że przewodnik będzie znajdował się wzdłuż takiej linii. A siła Ampera będzie miała maksymalną możliwą wartość dla tego układu, jeśli kąt wynosi 90 stopni. Oznacza to, że prąd będzie prostopadły do ​​linii indukcji magnetycznej.

Korzystając z prawa Ampere'a, możesz znaleźć siłę działającą w układzie dwóch przewodników. Wyobraź sobie dwa nieskończenie długie przewodniki, które znajdują się w pewnej odległości od siebie. Przez te przewodniki płynie prąd. Siłę działającą od strony pola wytworzonego przez przewodnik z prądem numer jeden na przewód numer dwa można przedstawić jako.

Formuła 2 - Ampere Force dla dwóch równoległych przewodników.

Siła działająca od strony przewodnika numer jeden na drugi przewodnik będzie miała taką samą postać. Co więcej, jeśli prądy w przewodach płyną w jednym kierunku, przewodnik zostanie przyciągnięty. Jeśli są przeciwne, będą się odpychać. Jest trochę zamieszania, bo prądy płyną w jednym kierunku, więc jak można je przyciągnąć. Wszakże Polacy i podopieczni o tej samej nazwie zawsze się odpychają. Albo Amper uznał, że nie warto naśladować reszty i wymyślił coś nowego.

Tak naprawdę Ampère niczego nie wymyślił, bo jeśli się nad tym zastanowić, pola tworzone przez równoległe przewodniki są skierowane ku sobie. I dlaczego są przyciągane, pytanie już się nie pojawia. Aby określić, w którym kierunku skierowane jest pole utworzone przez przewodnik, możesz użyć odpowiedniej reguły śrubowej.

Rysunek 2 - Przewody równoległe z prądem

Używając równoległych przewodników i wyrażenia dla nich siły Ampera, możesz określić jednostkę jednego Ampera. Jeśli te same prądy o sile jednego ampera przepływają przez nieskończenie długie równoległe przewodniki znajdujące się w odległości jednego metra, wówczas siła oddziaływania między nimi wyniesie 2 * 10-7 niutonów na każdy metr długości. Korzystając z tej relacji, możesz wyrazić, jakiemu będzie jeden amper.

Ten film opowiada o tym, jak stałe pole magnetyczne wytworzone przez magnes podkowy wpływa na przewodnik z prądem. Rolę przewodnika z prądem w tym przypadku pełni aluminiowy cylinder. Ten cylinder leży na miedzianych prętach, przez które dostarczany jest do niego prąd elektryczny. Siła działająca na przewodnik przewodzący prąd w polu magnetycznym nazywana jest siłą amperową. Kierunek siły Ampère'a jest określany za pomocą reguły lewej ręki.