Применение закона Ампера в жизни, электроизмерительные приборах, громкоговорителе, кратко для доклада (11 класс)
4.7
Средняя оценка: 4.7
Всего получено оценок: 280.
4.7
Средняя оценка: 4.7
Всего получено оценок: 280.
Согласно законам электродинамики, проводник с током, находящийся внутри магнитного поля, взаимодействует с ним. Это взаимодействие описывается законом Ампера. Поговорим кратко о применении закона Ампера в жизни человека.
Закон Ампера
Проявление магнитного поля заключается в появлении силы, действующей на проводник с током. Направление этой силы определяется мнемоническим правилом левой руки: если перпендикулярная составляющая индукции магнитного поля $B_{\perp}$ входит в ладонь левой руки, а четыре пальца указывают направление электрического тока, то большой палец будет указывать направление силы Ампера. При этом имеется ввиду однородное магнитное поле. Расчет силы Ампера для неоднородного поля значительно сложнее, требует отдельного доклада и выходит за рамки школьной программы по физике.
Если угол между линиями магнитного поля и направлением тока в проводнике составляет $\alpha$, то модуль силы Ампера, действующей со стороны магнитного поля индукцией $B$ на проводник длиной $Δl$, по которому течет ток силой $I$, равен:
$$F= I |\overrightarrow B| Δl sin \alpha$$
Эта формула называется законом Ампера. Из нее видно, что сила, действующая на проводник с током, прямо пропорциональна величине тока и индукции магнитного поля. Именно эта зависимость и предопределяет возможности использования закона Ампера в науке и технике.
Применение закона Ампера
Электродвигатели
Чаше всего, сила, описываемая законом Ампера, находит применение в двигателях. Действительно, если создать магнитное поле с помощью постоянного магнита или катушек с электрическим током, а потом внести в это поле проводник с током, можно направить возникающую силу Ампера на совершение полезной работы. Для того чтобы работа совершалась непрерывно, необходимо сместившийся проводник заменить новым, когда он тоже сместится — на его место подвести еще один проводник и так далее.
Все эти проводники выполняются в виде пересекающихся рамок с током. Вся конструкция называется «якорем». Каркас, внутри которого создается магнитное поле и может вращаться якорь, называется «статором». Якорь и статор — это две главных части любого электродвигателя:
Рис. 1. Устройство электродвигателя.Измерительные приборы
Прямая зависимость силы Ампера от тока, проходящего через проводник, дает возможность построения электроизмерительных приборов.
Если рамку с током на пружинах поместить в магнитное поле, то угол ее поворота будет пропорционален току в рамке. Следовательно, пропустив исследуемый ток через эту рамку, можно оценить его величину. Именно так построены электроприборы магнитоэлектрической системы.
Рис. 2. Устройство прибора магнитоэлектрической системы.Громкоговоритель
Наконец, широкое применение сила Ампера находит применение в динамических головках громкоговорителей.
Как известно в 11 классе, звук представляет собой колебания воздуха.
Если взять катушку с током, поместить ее в поле постоянного магнита, а потом пропустить через нее переменный ток, то катушка в соответствии с направлением тока будет испытывать влияние силы Ампера. Причем величина этой силы будет пропорциональна величине тока. То есть, под действием переменного тока катушка придет в колебательное движение с частотой подведенного переменного тока.
Теперь, если закрепить на катушке легкий конус (он называется «диффузор»), то колебания катушки будут передаваться в воздух, а значит, в воздухе возникнут колебания — возникнет звук.
Именно так работает громкоговоритель.
Рис. 3. Устройство громкоговорителя.Что мы узнали?
В современном мире сила Ампера играет одну из важнейших ролей. Большая часть механического электрооборудования существует благодаря ей. Применение закона Ампера позволило создать человеку электродвигатели, измерительные приборы, громкоговорители и другие полезные устройства.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда — пройдите тест.
Алма Кертме
10/10
Оценка доклада
4.7
Средняя оценка: 4.7
Всего получено оценок: 280.
А какая ваша оценка?
Применение действия силы Ампера в технике | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко
Загрузка…
Силы Ампера используются для преобразования энергии электрического тока в механическую энергию проводника. Такое преобразование применяется во многих электротехнических устройствах. Рассмотрим некоторые из них.
1. Электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы.
| Рис. 6.19. Строение измерительного прибора магнитоэлектрической системы |
Электроизмерительный прибор магнитоэлектрической системы состоит из постоянного магнита и проволочной рамки, которая находится между полюсами (рис.
6.19). 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.
Загрузка…
Стрелка, связанная с рамкой, показывает угол ее поворота, при котором моменты уравновешиваются. Этот угол пропорциональный силе тока в рамке.
2. Электрический двигатель постоянного тока. Материал с сайта http://worldofschool.
ru
| Рис. 6.20. Строение двигателя постоянного тока |
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 (рис. 6.20). 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.
На этой странице материал по темам:
Применение закона ампера в электродвигателях
Применение силы ампера реферат
Использование силы ампера реферат
Доклад на тему применение закона силы ампера
Приборы и устройства в которых используют силу ампера
Материал с сайта http://WorldOfSchool.ru
Закон Ампера: определение, уравнение и применение
Определение: что такое закон Ампера?
Закон Ампера или закон Ампера о цепи — это математическое утверждение, используемое в электромагнетизме, которое устанавливает связь между током и создаваемым им магнитным полем. Магнитное поле, создаваемое электрическим током, пропорционально величине тока с константой пропорциональности, равной проницаемости свободного пространства (μ o ), универсальной постоянной в физике.
Его значение равно 4π X 10 -7 ч/м. В своей дискретной форме закон Ампера утверждает, что для любого замкнутого пути (амперова петля) сумма элементов длины, умноженная на магнитное поле в направлении элемента длины, равна произведению проницаемости на электрический ток, заключенный в петле. Закон Ампера может быть выражен как в интегральной, так и в дифференциальной формах. Интегральная форма обычно используется для определения магнитного поля. Это магнитное поле, полученное из закона Био-Савара, даст тот же результат.
Закон Ампера назван в честь французского физика и математика Андре-Мари Ампера. Однако именно шотландский физик-математик Джеймс Клерк Максвелл вывел его в 1861 году после проведения экспериментов с токами, несущими ток.
Вывод закона Ампера
Закон Био-Савара можно использовать для расчета магнитного поля, создаваемого проводником с током, из которого можно вывести закон Ампера.
Вывод закона АмпераОпределение магнитных полей по закону Ампера
Интегральная форма закона Ампера используется для определения магнитного поля, поскольку его можно интегрировать в пространстве.
Следовательно, он используется для нахождения полей, создаваемых такими устройствами, как длинный прямой проводник, коаксиальный кабель, цилиндрический проводник, соленоид и тор. Обычно для нахождения направления магнитного поля применяется правило большого пальца правой руки.
Применение закона Ампера
Закон Ампера имеет множество практических применений. Основное использование — это, конечно, расчет магнитного поля, создаваемого электрическим током. Этот закон полезен в электромагнитах, двигателях, генераторах и трансформаторах.
Ограничения закона Ампера
Основное ограничение закона Ампера заключается в том, что он применим в магнитостатике и справедлив для постоянного тока, т. е. электрическое поле не меняется со временем. Однако Максвелл модифицировал закон Ампера, введя ток смещения. Это величина ∂D/∂t, появляющаяся в уравнениях Максвелла и определяемая через скорость изменения D, электрического поля смещения.
Максвелл добавил этот термин к термину электрического тока в законе Ампера и использовал измененную версию для вывода уравнения электромагнитной волны, которое легло в основу уравнений Максвелла.
Список литературы
Последний раз статья редактировалась 2 февраля 2023 г.
Закон Ампера и применение закона Ампера на длинном прямом проводе замкнутого контура определяется Законом о цепях Ампера. Закон определяет пропорциональность между магнитным полем, развивающимся в пространстве вокруг электрического тока, и электрическим током в точке источника. Закон гласит, что произведение полного тока, протекающего по замкнутому пути 0, равно линейному интегралу индукции магнитного поля B вокруг любого замкнутого пути в вакууме. Следовательно, это можно записать как
Bdl=0I,
Где значение I может быть записано как I= I1+I2+I3+…+In
Применение закона Ампера
важными приложениями являются:
Для расчета магнитного поля на внутренней стороне длинного соленоида.
Для расчета магнитного поля внутри проводника.
Для расчета магнитного поля внутри тороидальной катушки.
Для расчета сил между двумя течениями.
Для расчета магнитного поля вокруг длинного прямого провода.
Закон Ампера для бесконечно длинного прямого провода
Магнитное поле, создаваемое бесконечно длинным прямым проводом радиусом R с использованием закона Ампера, можно записать как
LBdl=0jIj
Случай I: Когда радиус R LBdl=B(r)2r=0IB(r)=0I2r Случай II: Когда радиус R>r B=0Ir2R2 Поскольку в обоих случаях радиус и ток являются двумя факторами, от которых зависит создаваемое магнитное поле, поэтому магнитное поле, создаваемое бесконечно длинным прямым проводом, обратно пропорционально радиусу провода. Соленоид представляет собой спиральную катушку, диаметр которой меньше ее длины, и представляет собой разновидность электромагнита. Когда ток течет через соленоид, он создает постоянное магнитное поле рядом с ним в объеме пространства, даже если соленоид может создавать однородное магнитное поле. Тем не менее, железный сердечник обычно добавляется для увеличения силы магнита. В обычном соленоиде ядро или центр внутри соленоида имеет магнитное поле в консолидированной форме, тогда как поле снаружи соленоида слабее. Расчет магнитного поля для соленоида, при котором ток, который несет соленоид, равен «I», выполняется по формуле: B=nl В приведенном выше выражении n представляет количество витков на единицу длина соленоида. Вот несколько применений соленоидов в реальной жизни: Используется в качестве электромагнита в катушках индуктивности, соленоидных клапанах, антеннах и т. Используется в производстве запорных систем, таких как дверные звонки и некоторые виды медицинского оборудования. Он также используется в производстве компьютерных компонентов, таких как компьютерные принтеры и т.д. пончика. Тороид используется в качестве индуктора в электронной цепи на низких частотах, где важна большая индуктивность. Внутри тороида каждый виток провода на тороиде создает магнитное поле; направление поля указывает на внутреннее пространство тороида. Поэтому в этом месте самое концентрированное магнитное поле. Закон Ампера играет важную роль в определении магнитного поля внутри тороида. Поскольку ток на среднем радиусе тороида является произведением тока, который несет каждая петля, и количества витков. Закон Ампера для тороида можно записать как B2(rmean)=NI B=NI2(rmean) Средний радиус равен половине суммы внутреннего и внешнего радиусов тороида. Использование тороида в реальной жизни используется в медицинских устройствах, музыкальных инструментах, электронных тормозах, промышленном оборудовании, балластах, холодильном оборудовании, электромагнитных муфтах, телекоммуникационных устройствах и т. д. Соленоид Тороид Тороид часто называют круглым соленоидом. Внешняя часть соленоида имеет магнитное поле, создаваемое соленоидом. Магнитное поле в тороиде создается на внутренней стороне тороида. Магнитное поле соленоида однородно. Тороид имеет неоднородное магнитное поле.
и прямо пропорциональна току. Соленоид
Несколько применений соленоидов
д.
Несколько применений тороида
Разница между прямым и круговой соленоид.
9 прямой соленоид широко известен как соленоид. 