Закрыть

Сила ампера правило – Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Правило буравчика. Закон Ампера и сила Ампера. Сила Лоренца. Правило левой руки. Электромагнитная индукция, магнитный поток, правило Ленца, закон электромагнитной индукции, самоиндукция, энергия магнитного поля

Содержание

Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Правило буравчика. Закон Ампера и сила Ампера. Сила Лоренца. Правило левой руки. Электромагнитная индукция, магнитный поток, правило Ленца, закон электромагнитной индукции, самоиндукция, энергия магнитного поля





Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Физический справочник / / Физика для самых маленьких. Шпаргалки. Школа.  / / Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Правило буравчика. Закон Ампера и сила Ампера. Сила Лоренца. Правило левой руки. Электромагнитная индукция, магнитный поток, правило Ленца, закон электромагнитной индукции, самоиндукция, энергия магнитного поля

Поделиться:   

Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Правило буравчика. Закон Ампера
и сила Ампера. Сила Лоренца. Правило левой руки. Электромагнитная индукция, магнитный
поток, правило Ленца, закон электромагнитной индукции, самоиндукция, энергия магнитного поля

Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Правило буравчика:

  • Магнитное поле: это особая форма, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами
  • Вектор магнитной индукции B [Тл]: это силовая характеристика магнитного поля. Направление В это направление от южного полюса к северному полюсу магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле (совпадает с направлением положительной нормали к замкнутому контуру с током).
  • Правило Буравчика: если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора В.
  • Модуль вектора магнитной индукции В - это отношение максимальной силы
    Fm
    , действующей со стороны магнитного поля на участок проводника с током, к произведению силы тока I на длину этого участка Δl :

Сила Ампера, Закон Ампера, правило левой руки:

  • Сила Ампера: это сила, действующая на проводник с током, помещенный в магнитное поле
  • Закон Ампера: сила Ампера равна произведению модуля вектора магнитной индукции на силу тока, длину участка проводника &

dpva.ru

Закон Ампера

Закон Ампера показывает, с какой силой действует магнитное поле на помещенный в него проводник. Эту силу также называют силой Ампера.

Формулировка закона: сила, действующая на проводник с током, помещенный в однородное магнитное поле, пропорциональна длине проводника, вектору магнитной индукции, силе тока и синусу угла между вектором магнитной индукции и проводником. 

Если размер проводника произволен, а поле неоднородно, то формула выглядит следующим образом: 

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки.

Правило левой руки : если расположить левую руку так, чтобы перпендикулярная составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, а четыре пальца были вытянуты по направлению тока в проводнике, то отставленный на 90° большой палец, укажет направление силы Ампера.

 правило левой руки

Яркой иллюстрацией закона Ампера является взаимодействие двух проводников при протекании в них тока. Причем от направления тока в них зависит, будут ли они притягиваться либо же отталкиваться.

два проводника с током

При протекании тока в одном направлении проводники притягиваются, а при противоположном отталкиваются. Величина силы взаимодействия между токами определяется по формуле: 

два проводника с током

Где µ0 = 4π*10-7 Гн/м – магнитная постоянная, r – расстояние между проводниками. Если принять длину проводников равной единице, тогда формула примет вид 

два проводника с токомВ международной системе единиц, ампер определяют как силу неизменяющегося тока,  которая при протекании через два параллельных проводника бесконечной длины и малой площади поперечного сечения, расстояние между которыми в вакууме 1 м, вызвала бы на каждом участке в 1 м силу взаимодействия равную 2*10-7 Н 

Рекомендуем к прочтению - закон электромагнитной индукции

  • Просмотров: 11006
  • electroandi.ru

    Сила Ампера

    Самые простые задачи на определение силы, индукции поля, длины проводника или угла, под которым этот проводник расположен. Направление силы определяем по правилу ЛЕВОЙ руки: если расположить руку так, чтобы магнитные линии втыкались в ладонь, а четыре пальца направить по току, то отведенный большой палец укажет направление действия силы.

    Задача 1. Прямолинейный проводник длиной l= 2 м находится в однородном магнитном поле с индукцией B = 0,25 Тл. Сила тока в проводнике I= 0,5 А. Проводник перпендикулярен магнитной индукции (рис.). Найти модуль и направление силы, действующей на проводник.

    Сила Ампера

    К задаче 1

    Со стороны поля на проводник с током действует сила Ампера:

        \[F_A=BlI\sin\alpha\]

    У нас проводник перпендикулярен линиям индукции, поэтому \sin\alpha=1

        \[F_A= BlI=0,25\cdot2\cdot0,5=0,25\]

    Определяем направление. Левую руку расположим так, чтобы линии индукции втыкались в ладонь, то есть ладошкой вниз. Четыре вытянутых пальца направим вдоль тока – то есть влево. Тогда большой палец укажет направление действия силы – за плоскость рисунка, от нас.

    Ответ: F_A=0,25 Н, от нас за плоскость рисунка.

    Задача 2. Прямолинейный проводник длиной l = 5 м находится в однородном магнитном поле (рис.). На проводник со стороны поля действует сила F= 2 Н. Сила тока в проводнике I= 1 А. Найти модуль и направление индукции магнитного поля, если она перпендикулярна проводнику.

    Сила Ампера

    К задаче 2

    Со стороны поля на проводник с током действует сила Ампера:

        \[F_A=BLI\sin\alpha\]

    У нас проводник перпендикулярен линиям индукции, поэтому \sin\alpha=1

        \[B=\frac{F_A}{lI}=\frac{2}{5\cdot1}=0,4\]

    Для определения направления левую руку расположим пальцами вниз – они указывают направление тока, большим пальцем вправо – он указывает направление действия силы. Тогда ладонь окажется развернутой к нам – в раскрытую ладонь должны втыкаться линии магнитной индукции, следовательно, они направлены от нас за плоскость чертежа.

    Ответ: B=0,4 Тл, от нас за плоскость чертежа.

    Задача 3. На прямой проводник длиной l= 0,5 м, расположенный под углом \alpha= 30^{\circ} к силовым линиям поля с индукцией B= 2\cdot 10^{-2} Тл, действует сила F = 0,15 Н. Найти силу тока в проводнике.

    Со стороны поля на проводник с током действует сила Ампера:

        \[F_A=BlI\sin\alpha\]

        \[I=\frac{F_A}{lB\sin\alpha}=\frac{0,15}{0,5\cdot2\cdot 10^{-2}\cdot0,5}=30\]

    Ответ: 30 А.


    Задача 4. Прямой провод длиной l= 10 см находится в однородном магнитном поле с индукцией B = 0,01 Тл. Сила тока в проводнике I = 20 А. Найти угол \alpha  между направлением магнитной индукции и направлением тока, если на провод действует сила F= 10^{-2} Н.

    Со стороны поля на проводник с током действует сила Ампера:

        \[F_A=BlI\sin\alpha\]

        \[\sin\alpha =\frac{F_A}{BLI}=\frac{0,01}{0,01\cdot0,1\cdot 20}=0,5\]

    Синус, равный 0,5, имеет угол в 30^{\circ}.
    Ответ: 30^{\circ}.

     

    Задача 5. Проводник находится в равновесии в горизонтальном магнитном поле с индукцией B = 48 мТл. Сила тока в проводнике I = 23 А. Угол между направлением тока и вектором магнитной индукции  \alpha = 60^{\circ}. Определить длину проводника, если его масса m= 0,0237  кг.

    Так как поле горизонтально, а проводник в нем «висит», то очевидно, что сила Ампера уравновесила силу тяжести:

        \[mg=F_A\]

        \[mg= BlI\sin\alpha\]

    Откуда

        \[l=\frac{ mg }{ BI\sin\alpha }=\frac{0,0237\cdot10}{48\cdot10^{-3}\cdot23\cdot\frac{\sqrt{3}}{2}}=0,258\]

    Ответ: 25,8 см.

    Задача 6. Проводник длиной l = 1 м расположен перпендикулярно силовым линиям горизонтального магнитного поля с индукцией B = 8 мТл. Какой должна быть сила тока в проводнике, чтобы он находился в равновесии в магнитном поле? Масса проводника m= 8\cdot 10^{-3} кг.

    Аналогично предыдущей задаче,

        \[mg=F_A\]

        \[mg= BlI\sin\alpha\]

    Откуда

        \[I=\frac{ mg }{ Bl\sin\alpha }=\frac{8\cdot10^{-2}}{8\cdot10^{-3}\cdot1\cdot1}=10\]

    Ответ: 10 А.

    easy-physic.ru

    3.3.3 Сила Ампера, её направление и величина

    Видеоурок 1: Правило левой руки. сила Ампера

    Видеоурок 2: Задачи на закон Ампера

    Лекция: Сила Ампера, её направление и величина

    Существенным отличием от электрического поля, где сила взаимодействия зависит только от величины заряда и расстояния между ними, является то, что в магнитном поле существует ряд факторов, а также несколько сил, которые действуют на проводник с током и частицы в магнитном поле.

    Одной из таких сил является сила Ампера. Данная сила действует на любой проводник, по которому бежит ток. Вокруг всех частиц, которые имеют направленное движение, действуют силы, в результате чего на весь проводник действует некоторая сила.

    Для определения направления данной силы используют правило левой руки:

    Положите проводник мысленно на левую руку так, чтобы направление тока, который по нему бежит, совпадало с направлением четырех пальцев. Линии магнитного поля должны мысленно входить вовнутрь ладони. В таком случае направление силы Ампера совпадет с большим пальцем.

    Для определения величины силы Ампера следует воспользоваться следующей формулой:


     

    Можно сделать вывод, что сила зависит не только от величины магнитной индукции и тока, но и от размеров и расположения проводника относительно линий магнитного поля.

    Пара проводников с током

    Следует отметить, что проводники, по которым бежит ток, выполняют роль магнитов. Поэтому логично будет предположить, что два таких проводника будут некоторым образом взаимодействовать:

    Если ток по проводникам бежит в одном направлении, то проводники притягиваются, если в разных, то отталкиваются.

    Стоит отметить, что если взять проводник в форме рамки, то силы, которые будут направлены противоположно друг к другу, заставят рамку вращаться.


    cknow.ru

    1.4. Сила Лоренца. Правило левой руки для определения направления силы Лоренца

    Силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля, называют силой Лоренца. Опытным путём установлено, что сила, действующая в магнитном поле на заряд , перпендикулярна векторами, а ее модуль определяется формулой:

    ,

    где – угол между векторами и.

    Направление силы Лоренца определяется правилом левой руки (рис. 6):

    если вытянутые пальцы расположить по направлению скорости положительного заряда, а силовые линии магнитного поля будут входить в ладонь, то отогнутый большой палец укажет направление силы , действующей на заряд со стороны магнитного поля.

    Для отрицательного заряда направление следует изменить на противоположное.

    Рис. 6. Правило левой руки для определения направления силы Лоренца.

    1.5. Сила Ампера. Правило левой руки для определения направления силы Ампера

    Экспериментально установлено, что на проводник с током, находящийся в магнитном поле, действует сила, получившая название силы Ампера (см. п. 1.3.). Направление силы Ампера (рис. 4) определяется правилом левой руки (см. п. 1.3).

    Модуль силы Ампера вычисляется по формуле

    ,

    где – сила тока в проводнике,- индукция магнитного поля,- длина проводника,- угол между направлением тока и вектором.

    1.6. Магнитный поток

    Магнитным потоком сквозь замкнутый контур называется скалярная физическая величина, равная произведению модуля вектора на площадьконтура и на косинус угламежду вектором и нормалью к контуру (рис. 7):

    Рис. 7. К понятию магнитного потока

    Магнитный поток наглядно можно истолковать как величину, пропорциональную числу линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность площадью .

    Единицей магнитного потока является вебер .

    Магнитный поток в 1 Вб создается однородным магнитным полем с индукцией 1 Тл через поверхность площадью 1 м2, расположенную перпендикулярно вектору магнитной индукции:

    1 Вб =1 Тл·м2.

    2. Электромагнитная индукция

    2.1. Явление электромагнитной индукции

    В 1831г. Фарадей обнаружил физическое явление, получившее название явления электромагнитной индукции (ЭМИ), заключающееся в том, что при изменении магнитного потока, пронизывающего контур, в нем возникает электрический ток. Полученный Фарадеем ток называется индукционным.

    Индукционный ток можно получить, например, если постоянный магнит вдвигать внутрь катушки, к которой присоединен гальванометр (рис. 8, а). Если магнит вынимать из катушки, возникает ток противоположного направления (рис. 8, б).

    Индукционный ток возникает и в том случае, когда магнит неподвижен, а движется катушка (вверх или вниз), т.е. важна лишь относительность движения.

    Но не при всяком движении возникает индукционный ток. При вращении магнита вокруг его вертикальной оси тока нет, т.к. в этом случае магнитный поток сквозь катушку не изменяется (рис. 8, в), в то время как в предыдущих опытах магнитный поток меняется: в первом опыте он растет, а во втором – уменьшается (рис. 8, а, б).

    Направление индукционного тока подчиняется правилу Ленца:

    возникающий в замкнутом контуре индукционный ток всегда направлен так, чтобы создаваемое им магнитное поле противодействовало причине, его вызывающей.

    Индукционный ток препятствует внешнему потоку при его увеличении и поддерживает внешний поток при его убывании.

    Рис. 8. Явление электромагнитной индукции

    Ниже на левом рисунке (рис. 9) индукция внешнего магнитного поля , направленного "от нас" (+) растет (>0), на правом – убывает (<0). Видно, чтоиндукционный ток направлен так, что его собственное магнитное поле препятствует изменению внешнего магнитного потока, вызвавшего этот ток.

    Рис. 9. К определению направления индукционного тока

    studfile.net

    Сила Ампера. Вывод через силу Лоренца. Электрический ток. Магнитная индукция. Формула

    Мы уже ввели логику того, что на движущийся в магнитном поле заряд действует сила. И опять нами была введена эта сила — сила Лоренца. Но сила Лоренца — сила, действующая на единичный заряд (т.е. одинокое тело), а если таких тел много? Например, если в магнитное поле помещён проводник с током. Ток — это упорядоченное движение заряженных частиц, тогда, если поместить проводник с током в магнитное поле, на каждый из зарядов будет действовать сила Лоренца (рис. 1).

    Суммарная сила Лоренца

    Рис. 1. Суммарная сила Лоренца

    Если просуммировать все эти силы, мы получим общую силу, действующую на проводник с током. Назовём эту силу — силой Ампера. Ток в проводнике организуется электронами (одинаковыми зарядами), и будем считать, что скорость продольного движения у них всех одинакова. Тогда суммарную силу Лоренца запишем как:

    (1)

    Вспомним определение силы тока:

    (2)
    • где
      • — время прохождения заряда.

    Подставим (2) в (1):

    (3)

    Пусть длина проводника — 

    , считая, что электроны движутся равномерно, то , тогда:

    (4)

    Сила (4) и является силой Ампера. Для определения направления силы Ампера пользуются правилом левой руки для силы Ампера: ориентируем левую руку так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, четыре пальца по току, тогда противопоставленный палец показывает направление силы Ампера.

    В ряде задач не лишним будет использование соотношение для момента силы Ампера. Такие задачи чаще всего связаны с контуром (замкнутой кривой), помещённой в магнитное поле. Моментом сил называется произведение силы на плечо силы, тогда:

    (5)

    Вывод: в задачах сила Ампера вводится в очень ограниченной системе. Проводник с током должен быть помещён в магнитное поле. Только тогда и возникает эта сила (4). Ещё использование сопряжено со втором законом Ньютона и дальнейшими кинематическими характеристиками движения.

    Поделиться ссылкой:

    Понравилось это:

    Нравится Загрузка...

    www.abitur.by

    Закон Ампера

    Закон Ампера показывает, с какой силой действует магнитное поле на помещенный в него проводник. Эту силу также называют силой Ампера.

    Ампер первым установил, что проводники, по которым течет электрический ток, взаимодействуют механически (притягиваются или отталкиваются).

    Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, называется силой Ампера. Ее обозначения: \( \overrightarrow{F} \),\( \overrightarrow{F}_{A} \). Сила (\( \overrightarrow{F} \)), которая действует на прямолинейный проводник с током (I), всегда перпендикулярна проводнику и направлению вектора магнитной индукции (\( \overrightarrow{B} \)). В том случае, если прямолинейный проводник расположен параллельно вдоль направления линий магнитного поля, поле не действует.

    Конкретное направление силы Ампера можно найти с помощью правила левой руки. Левую руку надо расположить так, чтобы линии поля входили в ладонь, четыре пальца были направлены по току, тогда отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление силы Ампера.

    Еще Ампер установил, что два параллельных проводника с током притягиваются, если токи имеют одинаковые направления и отталкиваются, если токи текут в противоположные стороны. Это просто объяснить, если представить, что один проводник создает магнитное поле, а другой проводник в него помещен и это поле действует на него. Можно использовать правило левой руки и выяснить, как направлена сила.

    Закон Ампера

    Сила Ампера – сила, действующая на проводник тока, находящийся в магнитном поле и равная произведению силы тока в проводнике, модуля вектора индукции магнитного поля, длины проводника и синуса угла между вектором магнитного поля и направлением тока в проводнике.

    Для прямолинейного проводника сила Ампера имеет вид:

    \[ \large{\overrightarrow{F}_{A}} = I \cdot \overrightarrow{B} \cdot \overrightarrow{l} \cdot sin(α) \]

    где: \( I \) -- сила тока, которая течет в проводнике, \( \overrightarrow{B} \) -- вектор индукции магнитного поля, в которое проводник помещен, \( \overrightarrow{l} \) -- длина проводника в поле, направление задано направлением тока, \( \alpha \) -- угол между векторами \( \overrightarrow{l\ }и\ \overrightarrow{B} \).

    Этой формулой можно пользоваться:

    • если длина проводника такая, что индукция во всех точках проводника может считаться одинаковой;
    • если магнитное поле однородное (тогда длина проводника может быть любой, но при этом проводник целиком должен находиться в поле).

    Если размер проводника произволен, а поле неоднородно, то формула выглядит следующим образом:

    \[ \large{d\overrightarrow{F}_{A}} = I \cdot \overrightarrow{B} \cdot d\overrightarrow{l} \cdot sin(α) \]

    Значение закона Ампера

    На основании закона Ампера устанавливают единицы силы тока в системах СИ и СГСМ. Так как ампер равен силе постоянного тока, который при течении по двум параллельным бесконечно длинным прямолинейным проводникам бесконечно малого кругового сечения, находящихся на расстоянии 1м друг от друга в вакууме вызывает силу взаимодействия этих проводников равную \( 2\cdot {10}^{-7}Н \) на каждый метр длины.

    Ток в один ампер – это такой ток, при котором два однородных параллельных проводника, расположенные в вакууме на расстоянии один метр друг от друга взаимодействуют с силой \( 2\cdot {10}^{-7} \) Ньютона.

    Закон взаимодействия токов – два находящихся в вакууме параллельных проводника, диаметры которых много меньше расстояний между ними, взаимодействуют с силой прямо пропорциональной произведению токов в этих проводниках и обратно пропорциональной расстоянию между ними.

    В вашем браузере отключен Javascript.
    Чтобы произвести расчеты, необходимо разрешить элементы ActiveX!