Vzorec pre silu pôsobiacu na vodič s prúdom. Vplyv magnetického poľa na prúd

Amperov zákon. Sila pôsobiaca na vodič s prúdom v magnetickom poli

kde ja - sila prúdu; - vektor rovný v absolútnej hodnote dĺžke l vodič a zhodný v smere s prúdom; - indukcia magnetického poľa.

Vektorový modul je definovaný výrazom

F=Bja l hriech,

kde α je uhol medzi vektormi a .

Sila interakcie dvoch priamych nekonečne dlhých paralelných vodičov s prúdmi ja 1 a ja 2 na diaľku d od seba, určené pre kus vodiča s dĺžkou l sa vyjadruje vzorcom

F=

Magnetický moment obvodu s prúdom

,

kde - vektor, ktorý sa modulom rovná ploche S, pokrytý obrysom a zhodný v smere s kolmicou na jeho rovinu.

Mechanický moment pôsobiaci na prúdový obvod umiestnený v rovnomernom magnetickom poli

.

Modul mechanického momentu

M= p m B hriech,

kde α je uhol medzi vektormi a .

Potenciálna (mechanická) energia obvodu s prúdom v magnetickom poli

Sila pôsobiaca na slučku s prúdom v magnetickom poli (zmena pozdĺž osi x)

F=p m
,

kde - zmena magnetickej indukcie pozdĺž osi oh, vypočítané na jednotku dĺžky; α - uhol medzi vektormi a .

Sila pôsobiaca na náboj pohybujúci sa v magnetickom poli (Lorentzova sila)

Pevnosť , konajúci na základe poplatku q, pohybujúce sa rýchlosťou v magnetickom poli s indukciou Lorentzova sila) je vyjadrená vzorcom

, alebo F= q vB hriech,

kde  je uhol tvorený vektorom rýchlosti pohybujúca sa častica a vektor indukcia magnetického poľa.

Úplný súčasný zákon. magnetický tok. Magnetické obvody

Cirkulácia vektora magnetickej indukcie pozdĺž uzavretej slučky

,

kde B i - projekcia vektora magnetickej indukcie na smer elementárneho posunutia
po vrstevnici L.

Cirkulácia vektora napätia pozdĺž uzavretej slučky

Zákon celkového prúdu (pre magnetické pole vo vákuu)

,

kde  0 - magnetická konštanta; - algebraický súčet prúdov pokrytých obvodom; P - počet prúdov.

Celkový súčasný zákon (pre ľubovoľné médium)

Magnetický tok Ф cez plochý obrys s plochou S

a) v prípade homogénneho poľa

F= BS cos; alebo F = B n S,

kde  je uhol medzi normálovým vektorom na rovinu obrysu a vektor magnetickej indukcie ; AT n - vektorová projekcia do normálu (B n = B cos );

b) v prípade nehomogénneho poľa

,

kde sa integrácia vykonáva po celej ploche S.

Väzba toku, t.j. celkový magnetický tok spojený so všetkými závitmi solenoidu alebo toroidu

= N F,

kde Ф - magnetický tok cez jednu otáčku; N- počet závitov solenoidu alebo toroidu.

Magnetické pole toroidu, ktorého jadro sa skladá z dvoch častí vyrobených z látok s rôznou magnetickou permeabilitou:

a) magnetická indukcia na axiálnej línii toroidu

,

kde ja- sila prúdu v toroidnom vinutí; N- počet jeho závitov; l 1 a l 2 - dĺžky prvej a druhej časti toroidného jadra;  1 a  2 - magnetická permeabilita látok prvej a druhej časti toroidného jadra;  0 - magnetická konštanta;

b) intenzita magnetického poľa na axiálnej línii toroidu v prvej a druhej časti jadra

, a

c) magnetický tok v toroidnom jadre

alebo analogicky s Ohmovým zákonom (Hopkinsonov vzorec)

,

kde F m - magnetomotorická sila; R m - celkový magnetický odpor obvodu.

d) magnetický odpor časti obvodu

Magnetická permeabilitaμ , feromagnetikum súvisí s magnetickou indukciou AT polia v ňom a napätie H pomer magnetizačného poľa

Francúzsky fyzik Dominique Francois Arago (1786-1853) na stretnutí parížskej akadémie vied hovoril o Oerstedových pokusoch a zopakoval ich. Arago navrhol prirodzené, ako sa každému zdalo, vysvetlenie magnetického pôsobenia elektrického prúdu: vodič sa v dôsledku toku elektrického prúdu mení na magnet. Na demonštrácii sa zúčastnil aj ďalší akademik, matematik André Marie Ampère. Naznačil, že podstata novoobjaveného javu je v pohybe náboja a sám sa rozhodol vykonať potrebné merania. Ampére si bol istý, že uzavreté prúdy sú ekvivalentné magnetom. 24. septembra 1820 napojil dve drôtené špirály na voltaický stĺp, ktorý sa zmenil na magnety.

To. cievka s prúdom vytvára rovnaké pole ako tyčový magnet. Ampere vytvoril prototyp elektromagnetu a zistil, že oceľová tyč umiestnená vo vnútri špirály s prúdom sa zmagnetizuje, čím sa magnetické pole mnohonásobne zosilní. Ampere navrhol, že magnet je určitý systém vnútorných uzavretých prúdov a ukázal (na základe experimentov aj pomocou výpočtov), ​​že malý kruhový prúd (cievka) je ekvivalentný malému magnetu umiestnenému v strede cievky. kolmo na jeho rovinu, t.j. akýkoľvek obvod s prúdom môže byť nahradený magnetom nekonečne malej hrúbky.

Amperova hypotéza, že vo vnútri každého magnetu sú uzavreté prúdy, tzv. hypotéza molekulových prúdov a tvorili základ teórie interakcie prúdov – elektrodynamika.

Na vodič s prúdom v magnetickom poli pôsobí sila, ktorá je určená len vlastnosťami poľa v mieste, kde sa vodič nachádza, a nezávisí od toho, ktorá sústava prúdov alebo permanentných magnetov pole vytvorila. Magnetické pole má orientačný účinok na rám s prúdom. V dôsledku toho je krútiaci moment, ktorým rám pôsobí, výsledkom pôsobenia síl na jeho jednotlivé prvky.

Na určenie modulu vektora magnetickej indukcie možno použiť Ampérov zákon. Modul indukčného vektora v danom bode rovnomerného magnetického poľa sa rovná najväčšej sile, ktorá pôsobí na vodič jednotkovej dĺžky umiestnený v blízkosti daného bodu, ktorým preteká prúd na jednotku sily prúdu: . Hodnota sa dosiahne za predpokladu, že vodič je kolmý na indukčné čiary.

Na určenie sily vzájomného pôsobenia dvoch prúdov sa používa Ampérov zákon.

Medzi dvoma rovnobežnými nekonečne dlhými vodičmi, ktorými pretekajú jednosmerné prúdy, vzniká interakčná sila. Vodiče s rovnakým smerom prúdov sa priťahujú, s opačným smerom sa odpudzujú.

Sila interakcie na jednotku dĺžky každého z paralelných vodičov je úmerná veľkosti prúdov a nepriamo úmerná vzdialenosti medzi R medzi nimi. Táto interakcia vodičov s paralelnými prúdmi sa vysvetľuje pravidlom ľavej ruky. Modul sily pôsobiaci na dva nekonečné priamočiare prúdy a , vzdialenosť medzi ktorými sa rovná R.

Ampérov zákon znázorňuje silu, ktorou magnetické pole pôsobí na vodič v ňom umiestnený. Táto sila sa nazýva aj silou Ampere.

Znenie zákona:sila pôsobiaca na vodič s prúdom umiestneným v rovnomernom magnetickom poli je úmerná dĺžke vodiča, vektoru magnetickej indukcie, sile prúdu a sínusu uhla medzi vektorom magnetickej indukcie a vodičom.

Ak je veľkosť vodiča ľubovoľná a pole nie je jednotné, vzorec je nasledujúci:

Smer Ampérovej sily určuje pravidlo ľavej ruky.

pravidlo ľavej ruky: ak umiestnite ľavú ruku tak, aby kolmá zložka vektora magnetickej indukcie vstúpila do dlane a štyri prsty sú natiahnuté v smere prúdu vo vodiči, odložte o 90° palec, bude ukazovať smer ampérovej sily.

MP poplatku za jazdu. Pôsobenie magnetického poľa na pohybujúci sa náboj. Ampérová sila, Lorentz.

Akýkoľvek vodič s prúdom vytvára v okolitom priestore magnetické pole. V tomto prípade je elektrický prúd usporiadaným pohybom elektrických nábojov. Môžeme teda predpokladať, že akýkoľvek náboj pohybujúci sa vo vákuu alebo v médiu vytvára okolo seba magnetické pole. V dôsledku zovšeobecnenia mnohých experimentálnych údajov bol stanovený zákon, ktorý určuje pole B bodového náboja Q pohybujúceho sa konštantnou nerelativistickou rýchlosťou v. Tento zákon je daný vzorcom

(1)

kde r je vektor polomeru nakreslený z náboja Q do pozorovacieho bodu M (obr. 1). Podľa (1) je vektor B nasmerovaný kolmo na rovinu, v ktorej sa nachádzajú vektory v a r: jeho smer sa zhoduje so smerom translačného pohybu pravej skrutky, keď sa otáča z v do r.

Obr.1

Modul vektora magnetickej indukcie (1) nájdeme podľa vzorca

(2)

kde α je uhol medzi vektormi v a r. Porovnaním Biot-Savart-Laplaceovho zákona a (1) vidíme, že pohybujúci sa náboj je ekvivalentný súčasnému prvku z hľadiska jeho magnetických vlastností: Idl = Qv

Pôsobenie magnetického poľa na pohybujúci sa náboj.

Zo skúseností je známe, že magnetické pole má vplyv nielen na vodiče s prúdom, ale aj na jednotlivé náboje, ktoré sa pohybujú v magnetickom poli. Sila, ktorá pôsobí na elektrický náboj Q pohybujúci sa v magnetickom poli rýchlosťou v, sa nazýva Lorentzova sila a je daná výrazom: F = Q kde B je indukcia magnetického poľa, v ktorom sa náboj pohybuje.

Na určenie smeru Lorentzovej sily používame pravidlo ľavej ruky: ak je dlaň ľavej ruky umiestnená tak, že zahŕňa vektor B a štyri vystreté prsty smerujú pozdĺž vektora v (pre Q> 0 , smery I a v sa zhodujú, pre Q Obr. 1 znázorňuje vzájomnú orientáciu vektorov v, B (pole má smer k nám, znázornené na obrázku bodkami) a F pre kladný náboj. Ak je náboj negatívne, potom sila pôsobí v opačnom smere.

emf elektromagnetická indukcia v obvode je úmerná rýchlosti zmeny magnetického toku Фm cez povrch ohraničený týmto obvodom:

kde k je koeficient proporcionality. Toto emf nezávisí od toho, čo spôsobilo zmenu magnetického toku – či už pohybom obvodu v konštantnom magnetickom poli, alebo zmenou samotného poľa.

Smer indukčného prúdu je teda určený Lenzovým pravidlom: Pri akejkoľvek zmene magnetického toku cez povrch ohraničený uzavretým vodivým obvodom v ňom vzniká indukčný prúd v takom smere, že jeho magnetické pole pôsobí proti zmene. v magnetickom toku.

Zovšeobecnením Faradayovho zákona a Lenzovho pravidla je Faradayov-Lenzov zákon: Elektromotorická sila elektromagnetickej indukcie v uzavretom vodivom obvode je číselne rovnaká a v opačnom znamienku ako rýchlosť zmeny magnetického toku cez povrch ohraničený obvodom:

Hodnota Ψ = ΣΦm sa nazýva väzba toku alebo celkový magnetický tok. Ak je prietok prenikajúci každým zo závitov rovnaký (t.j. Ψ = NΦm), potom v tomto prípade

Nemecký fyzik G. Helmholtz dokázal, že Faradayov-Lenzov zákon je dôsledkom zákona zachovania energie. Nech je uzavretý vodivý obvod v nerovnomernom magnetickom poli. Ak v obvode preteká prúd I, potom sa pôsobením Ampérových síl začne uvoľnený obvod pohybovať. Elementárna práca dA, vykonaná pri pohybe obrysu za čas dt, bude

dA = IdФm,

kde dФm je zmena magnetického toku cez oblasť slučky počas času dt. Práca prúdu počas času dt na prekonanie elektrického odporu R obvodu sa rovná I2Rdt. Celková práca zdroja prúdu počas tejto doby sa rovná εIdt. Na dve menované práce sa podľa zákona zachovania energie vynakladá práca zdroja prúdu, t.j.

εIdt = IdФm + I2Rdt.

Vydelením oboch strán rovnosti Idt dostaneme

Preto, keď sa magnetický tok spojený s obvodom zmení, vzniká v ňom elektromotorická sila indukcie

Elektromagnetické vibrácie. Oscilačný obrys.

Elektromagnetické oscilácie sú oscilácie takých veličín, ako je indukčnosť, odpor, emf, náboj, sila prúdu.

Oscilačný obvod je elektrický obvod, ktorý pozostáva z kondenzátora, cievky a odporu zapojených do série.Zmena elektrického náboja na doske kondenzátora v priebehu času je opísaná diferenciálnou rovnicou:

Elektromagnetické vlny a ich vlastnosti.

V oscilačnom obvode prebieha proces prenosu elektrickej energie kondenzátora na energiu magnetického poľa cievky a naopak. Ak sa v určitých časových okamihoch vykompenzujú straty energie v obvode v dôsledku odporu v dôsledku externého zdroja, potom získame netlmené elektrické oscilácie, ktoré môžu byť vyžarované cez anténu do okolitého priestoru.

Proces šírenia elektromagnetických kmitov, periodických zmien v sile elektrických a magnetických polí, v okolitom priestore sa nazýva elektromagnetické vlnenie.

Elektromagnetické vlny pokrývajú široký rozsah vlnových dĺžok od 105 do 10 m a frekvencií od 104 do 1024 Hz. Podľa názvu sa elektromagnetické vlny delia na rádiové vlny, infračervené, viditeľné a ultrafialové žiarenie, röntgenové žiarenie a žiarenie. V závislosti od vlnovej dĺžky či frekvencie sa menia vlastnosti elektromagnetických vĺn, čo je presvedčivým dôkazom dialekticko-materialistického zákona o prechode kvantity do novej kvality.

Elektromagnetické pole je hmotné a má energiu, hybnosť, hmotnosť, pohybuje sa v priestore: vo vákuu rýchlosťou C a v prostredí rýchlosťou: V= , kde = 8,85;

Objemová hustota energie elektromagnetického poľa. Praktické využitie elektromagnetických javov je veľmi široké. Sú to systémy a prostriedky komunikácie, vysielanie, televízia, elektronické počítače, riadiace systémy na rôzne účely, meracie a medicínske prístroje, domáce elektrické a rádiové zariadenia a iné, t.j. bez ktorých si modernú spoločnosť nemožno predstaviť.

Ako silné elektromagnetické žiarenie ovplyvňuje zdravie ľudí, neexistujú takmer žiadne presné vedecké údaje, existujú len nepotvrdené hypotézy a vo všeobecnosti nie neopodstatnené obavy, že všetko neprirodzené pôsobí deštruktívne. Je dokázané, že ultrafialové, röntgenové a vysokointenzívne žiarenie v mnohých prípadoch skutočne poškodzuje všetko živé.

Geometrická optika. Zákony GO.

Geometrická (lúčová) optika využíva idealizovanú predstavu svetelného lúča - nekonečne tenký lúč svetla šíriaci sa priamočiaro v homogénnom izotropnom prostredí, ako aj predstavu bodového zdroja žiarenia, ktorý svieti rovnomerne v všetky smery. λ - vlnová dĺžka svetla, - charakteristická veľkosť

objekt v dráhe vlny. Geometrická optika je limitným prípadom vlnovej optiky a jej princípy sú splnené za podmienky:

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

Geometrická optika je tiež založená na princípe nezávislosti svetelných lúčov: lúče sa pri pohybe navzájom nerušia. Preto posuny lúčov nebránia tomu, aby sa každý z nich šíril nezávisle od seba.

Pri mnohých praktických problémoch v optike možno ignorovať vlnové vlastnosti svetla a považovať šírenie svetla za priamočiare. V tomto prípade je obraz zredukovaný na zváženie geometrie dráhy svetelných lúčov.

Základné zákony geometrickej optiky.

Uveďme si základné zákony optiky vyplývajúce z experimentálnych údajov:

1) Priamočiare šírenie.

2) Zákon nezávislosti svetelných lúčov, teda dva lúče, ktoré sa pretínajú, sa navzájom nijako nerušia. Tento zákon je v lepšom súlade s vlnovou teóriou, pretože častice by sa v princípe mohli navzájom zraziť.

3) Zákon odrazu. dopadajúci lúč, odrazený lúč a kolmica na rozhranie, obnovené v bode dopadu lúča, ležia v tej istej rovine, ktorá sa nazýva rovina dopadu; uhol dopadu sa rovná uhlu

Úvahy.

4) Zákon lomu svetla.

Zákon lomu: dopadajúci lúč, lomený lúč a kolmica na rozhranie, obnovené z bodu dopadu lúča, ležia v rovnakej rovine - rovine dopadu. Pomer sínusu uhla dopadu k sínusu uhla odrazu sa rovná pomeru rýchlostí svetla v oboch prostrediach.

Sin i1/sin i2 = n2/n1 = n21

kde je relatívny index lomu druhého média vzhľadom na prvé médium. n21

Ak je látka 1 prázdnota, vákuum, potom n12 → n2 je absolútny index lomu látky 2. Dá sa ľahko ukázať, že n12 = n2 / n1, v tejto rovnosti vľavo je relatívny index lomu dvoch látok (napr. napríklad 1 - vzduch, 2 - sklo) a vpravo je pomer ich absolútnych indexov lomu.

5) Zákon reverzibility svetla (možno odvodiť zo zákona 4). Ak pošlete svetlo opačným smerom, bude sledovať rovnakú cestu.

Zo zákona 4) vyplýva, že ak n2 > n1 , potom Sin i1 > Sin i2 . Teraz máme n2< n1 , то есть свет из стекла, например, выходит в воздух, и мы постепенно увеличиваем угол i1.

Potom je možné pochopiť, že keď sa dosiahne určitá hodnota tohto uhla (i1) pr, ukáže sa, že uhol i2 bude rovný π /2 (lúč 5). Potom Sin i2 = 1 a n1 Sin (i1)pr = n2 . Takže Sin

Vplyv magnetického poľa na vodič s prúdom experimentálne skúmal André Marie Ampère (1820). Zmenou tvaru vodičov a ich umiestnenia v magnetickom poli dokázal Ampère určiť silu pôsobiacu na samostatnú časť vodiča s prúdom (prúdový prvok). Na jeho počesť bola táto sila pomenovaná Ampérova sila.

• Výkon zosilňovača je sila, ktorou magnetické pole pôsobí na vodič s prúdom, ktorý je v ňom umiestnený.

Podľa experimentálnych údajov modul sily F:

Úmerné dĺžke vodiča l umiestnené v magnetickom poli; úmerné modulu indukcie magnetického poľa B; úmerné prúdu vo vodiči ja; závisí od orientácie vodiča v magnetickom poli, t.j. na uhle α medzi smerom prúdu a vektorom indukcie magnetického poľa \(~\vec B\).

Ampérov silový modul sa rovná súčinu modulu indukcie magnetického poľa B, v ktorom sa nachádza vodič s prúdom, dĺžka tohto vodiča l, aktuálne ja v ňom a sínus uhla medzi smermi prúdu a vektorom indukcie magnetického poľa

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

• Tento vzorec možno použiť: ak je dĺžka vodiča taká, že indukciu vo všetkých bodoch vodiča možno považovať za rovnakú; ak je magnetické pole rovnomerné (potom môže byť dĺžka vodiča ľubovoľná, vodič však musí byť celý v poli).

Na určenie smeru ampérovej sily použite pravidlo ľavej ruky: ak je dlaň ľavej ruky umiestnená tak, že vektor indukcie magnetického poľa (\(~\vec B\)) vstupuje do dlane, štyri vystreté prsty označujú smer prúdu ( ja), potom palec ohnutý o 90° bude ukazovať smer ampérovej sily (\(~\vec F_A\)) (obr. 1, a, b).

Ryža. jeden

Od hodnoty B∙sin α je modul zložky vektora indukcie kolmej na vodič s prúdom, \(~\vec B_(\perp)\) (obr. 2), potom sa dá presne určiť orientácia dlane komponent - komponent kolmý na povrch vodiča musí byť zahrnutý do otvorenej dlane ľavej ruky.

Z (1) vyplýva, že Ampérova sila je nulová, ak je vodič s prúdom umiestnený pozdĺž čiar magnetickej indukcie, a je maximálna, ak je vodič kolmý na tieto čiary.

Sily pôsobiace na vodič s prúdom v magnetickom poli sú široko používané v strojárstve. Elektromotory a generátory, zariadenia na záznam zvuku do magnetofónov, telefónov a mikrofónov - všetky tieto a mnohé ďalšie zariadenia a zariadenia využívajú interakciu prúdov, prúdov a magnetov atď.

Lorentzova sila

Výraz pre silu, ktorou magnetické pole pôsobí na pohybujúci sa náboj, prvýkrát získal holandský fyzik Hendrik Anton Lorenz (1895). Na jeho počesť sa táto sila nazýva Lorentzova sila.

• Lorentzova sila je sila, ktorou magnetické pole pôsobí na nabitú časticu, ktorá sa v ňom pohybuje.

Modul Lorentzovej sily sa rovná súčinu modulu magnetického poľa \(~\vec B\), v ktorom sa nachádza nabitá častica, modulu náboja q tejto častice, jej rýchlosť υ a sínus uhla medzi smermi rýchlosti a vektorom indukcie magnetického poľa

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

Na určenie smeru Lorentzovej sily použite pravidlo ľavej ruky: ak je ľavá ruka umiestnená tak, že vektor indukcie magnetického poľa (\(~\vec B\)) vstupuje do dlane, štyri vystreté prsty ukazujú smer rýchlosti pohybu kladne nabitá častica(\(~\vec \upsilon\)), potom palec ohnutý o 90° bude ukazovať smer Lorentzovej sily (\(~\vec F_L\)) (obr. 3, a). Pre negatívna časticaštyri vystreté prsty sú nasmerované proti rýchlosti častice (obr. 3, b).

Od hodnoty B∙sin α je modul zložky vektora indukcie kolmý na rýchlosť nabitej častice, \(~\vec B_(\perp)\), potom možno orientáciu dlane presne určiť touto zložkou - zložka kolmá na rýchlosť nabitej častice musí vstúpiť do otvorenej dlane ľavej ruky .

Keďže Lorentzova sila je kolmá na vektor rýchlosti častice, nemôže zmeniť hodnotu rýchlosti, ale iba zmení jej smer, a preto nepracuje.

Pohyb nabitej častice v magnetickom poli

1. Ak rýchlosť υ nabitá častica s hmotnosťou m riadený pozdĺž vektora magnetického poľa, potom sa častica bude pohybovať v priamom smere konštantnou rýchlosťou (Lorentzova sila F L = 0, pretože α = 0°) (obr. 4, a).

2. Ak rýchlosť υ nabitá častica s hmotnosťou m kolmý vektor indukcie magnetického poľa, potom sa častica bude pohybovať po kruhu s polomerom R, ktorej rovina je kolmá na indukčné čiary (obr. 4, b). Potom 2. Newtonov zákon možno zapísať v nasledujúcom tvare:

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

kde \(~a_c = \dfrac(\upsilon^2)(R)\), \(~F_L = q \cdot B \cdot \upsilon \cdot \sin \alpha\) , α = 90°, pretože rýchlosť častice je kolmá na vektor magnetickej indukcie.

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

3. Ak rýchlosť υ nabitá častica s hmotnosťou m riadený pod uhlom α (0 < α < 90°) к вектору индукции магнитного поля, то частица будет двигаться по спирали радиуса R a krok h(obr. 4c).

Pôsobenie Lorentzovej sily je široko používané v rôznych elektrických zariadeniach:

1. katódové trubice televízorov a monitorov;
2. urýchľovače častíc;
3. experimentálne zariadenia na realizáciu riadeného termonukleárneho systému;
4. MHD generátory

Literatúra

1. Aksenovič L. A. Fyzika na strednej škole: teória. Úlohy. Testy: Proc. príspevok pre inštitúcie poskytujúce všeobecné. prostredia, výchova / L. A. Aksenovič, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsia i vykhavanne, 2004. - C. 321-322, 324-327.
2. Zhilko, V. V. Fyzika: učebnica. príspevok pre 11. platovú triedu. všeobecné vzdelanie inštitúcie s ruštinou. lang. školenie s 12-ročnou dobou štúdia (základná a nadstavbová úroveň) /V. V. Žilko, L. G. Markovič. - 2. vyd., opravené. - Minsk: Nár. asveta, 2008. - S. 157-164.

Ampérová sila je sila, ktorou magnetické pole pôsobí na vodič s prúdom umiestnený v tomto poli. Veľkosť tejto sily sa dá určiť pomocou Ampérovho zákona. Tento zákon definuje nekonečne malú silu pre nekonečne malý úsek vodiča. To umožňuje aplikovať tento zákon na vodiče rôznych tvarov.

Formula 1 - Ampérov zákon

B indukcia magnetického poľa, v ktorom je vodič s prúdom

ja prúd vo vodiči

dl nekonečne malý prvok dĺžky vodiča s prúdom

alfa uhol medzi indukciou vonkajšieho magnetického poľa a smerom prúdu vo vodiči

Smer Ampérovej sily sa zistí podľa pravidla ľavej ruky. Znenie tohto pravidla je nasledovné. Keď je ľavá ruka umiestnená tak, že čiary magnetickej indukcie vonkajšieho poľa vstupujú do dlane a štyri vystreté prsty ukazujú smer toku prúdu vo vodiči, zatiaľ čo palec ohnutý v pravom uhle ukazuje smer sily, ktorá pôsobí na vodivý prvok.

Obrázok 1 – pravidlo ľavej ruky

Niektoré problémy vznikajú pri použití pravidla ľavej ruky, ak je uhol medzi indukciou poľa a prúdom malý. Je ťažké určiť, kde by mala byť otvorená dlaň. Preto pre uľahčenie aplikácie tohto pravidla môže byť dlaň umiestnená tak, že neobsahuje samotný vektor magnetickej indukcie, ale jeho modul.

Z Ampérovho zákona vyplýva, že Ampérova sila bude nulová, ak uhol medzi čiarou magnetickej indukcie poľa a prúdom bude nulový. To znamená, že vodič bude umiestnený pozdĺž takejto línie. A sila Ampér bude mať maximálnu možnú hodnotu pre tento systém, ak je uhol 90 stupňov. To znamená, že prúd bude kolmý na čiaru magnetickej indukcie.

Pomocou Ampérovho zákona môžete nájsť silu pôsobiacu v systéme dvoch vodičov. Predstavte si dva nekonečne dlhé vodiče, ktoré sú od seba vzdialené. Cez tieto vodiče preteká prúd. Sila pôsobiaca zo strany poľa vytvoreného vodičom s prúdom číslo jeden na vodič číslo dva môže byť znázornená ako.

Formula 2 - Ampérová sila pre dva paralelné vodiče.

Sila pôsobiaca zo strany vodiča číslo jedna na druhý vodič bude mať rovnaký tvar. Navyše, ak prúdy vo vodičoch prúdia jedným smerom, vodič bude priťahovaný. Ak sú opačné, potom sa budú odpudzovať. Je tam istý zmätok, pretože prúdy prúdia jedným smerom, tak ako ich možno pritiahnuť. Veď tyče a náboje rovnakého mena sa vždy odpudzujú. Alebo Amper usúdil, že sa neoplatí napodobňovať zvyšok a prišiel s niečím novým.

V skutočnosti Ampère nič nevymyslel, pretože ak sa nad tým zamyslíte, polia vytvorené paralelnými vodičmi sú nasmerované k sebe. A prečo ich to priťahuje, otázka už nevyvstáva. Ak chcete určiť, ktorým smerom je pole vytvorené vodičom nasmerované, môžete použiť pravé skrutkové pravidlo.

Obrázok 2 - Paralelné vodiče s prúdom

Pomocou paralelných vodičov a vyjadrenia ampérovej sily pre ne môžete určiť jednotku jedného ampéra. Ak rovnaké prúdy so silou jedného ampéra pretekajú nekonečne dlhými paralelnými vodičmi umiestnenými vo vzdialenosti jedného metra, potom interakčná sila medzi nimi bude 2 * 10-7 Newtonov na každý meter dlhý. Pomocou tohto vzťahu môžete vyjadriť, čomu sa bude rovnať jeden ampér.

Toto video hovorí o tom, ako permanentné magnetické pole vytvorené podkovovým magnetom ovplyvňuje vodič prúdom. Úlohu vodiča s prúdom v tomto prípade vykonáva hliníkový valec. Tento valec leží na medených tyčiach, cez ktoré je doň privádzaný elektrický prúd. Sila pôsobiaca na vodič s prúdom v magnetickom poli sa nazýva ampérová sila. Smer ampérovej sily sa určuje pomocou pravidla ľavej ruky.