Kako dva paralelna provodnika međusobno djeluju ako električna struja teče u suprotnim smjerovima?

Odgovor B

2. Lorentzova sila se izračunava po formuli:

Odgovor B

3. Sa povećanjem magnetne indukcije za 3 puta i smanjenjem jačine struje za 3 puta, sila koja djeluje na provodnik

Neće se promijeniti jer ∆F = BI∆L = 3B*1/3 IL = BIL

4. Amperova sila djeluje na provodnik sa strujom uvedenom u magnetsko polje:

Smjer amperove sile određen je sljedećim pravilom: ako usmjerite prste lijeve ruke duž struje tako da vektor magnetna struja ušao u dlan, tada će palac ostavljen u stranu pokazati smjer Amperove sile.

Tačan odgovor je D

5. Homogena indukcija magnetsko polje, koji deluje na pravi provodnik dužine 4 m sa strujom od 4A, koji se nalazi pod uglom od 30 stepeni u odnosu na linije indukcije magnetskog polja sa silom od 1N, jednak je

Sila koja djeluje na provodnik sa strujom u magnetskom polju proporcionalna je jačini struje u provodniku I, magnetskoj indukciji B, dužini provodnika L i sinusu ugla između smjera struje u vodiču i smjera vektor magnetne indukcije a (Amperov zakon):

F=B Lisina = 1H * 4 * 4 *sin 30° = 7,264

B \u003d F / (LIsina) \u003d 1 / (4 * 4 * 0,5) = 0,1 T

6. Kako će se promijeniti frekvencija i period oscilacije matematičkog klatna kada se nit poveća za 6 ¼ puta?

matematičko klatno - mehanički sistem, koji se sastoji od materijalna tačka okačen na bestežinski nerastegljivi konac ili na bestežinski štap u gravitacionom polju. Period malih oscilacija matematičkog klatna dužine l u gravitacionom polju sa ubrzanjem slobodan pad g je

=2,5 puta

T2 = 2π kvadratni korijen (6,25l/g)

T2/T1 = 2,5 puta

i ne zavisi od amplitude i mase klatna.

Odgovor: 2,5 puta

7 .Kako će se promijeniti period oscilacija u oscilatornom kolu ako se kapacitivnost poveća 2 puta, a induktivnost zavojnice smanji za 4 puta?

Odgovor: period oscilacije je t1 = 2π * (kvadratni korijen L1 * C1)

gdje je t1 početni period oscilovanja;

L1 - početna induktivnost;

C1 - početni kapacitet;

Period oscilovanja nakon promjene kapacitivnosti i induktivnosti je t2 = 2π * (kvadratni korijen L2 * C2)

gdje je t2 period oscilovanja nakon promjena;

L2 = 4L1 - induktivnost nakon promjena;

C2 = 2C1 - kapacitet nakon promjena;

t2 \u003d 2π * (kvadratni korijen L2 * S2) \u003d 2π * (kvadratni korijen 1 / 4L1 * 2S1)

Odredimo veličinu promjene perioda oscilovanja:

t2/t1 = 2π*(kvadratni korijen 4L1*2S1) / 2π*(kvadratni korijen L1*S1) =(kvadratni korijen 4L1*2S1) / (kvadratni korijen L1*S1)=

\u003d (kvadratni korijen 4 * 2) \u003d 2,8 puta

8. Promjena naboja kondenzatora u oscilatornom skakanju događa se po zakonu

Kolika je frekvencija oscilacije naboja?

25

9. Maksimalni naboj na pločama kondenzatora kondenzatora oscilatornog kruga je q \u003d 10 -4 C. Odrediti period oscilovanja u kolu ako je Im=0,1A.

Im = wq = q/(kvadratni korijen od (L*C)

gdje je Im jačina struje;

q je maksimalno punjenje;

L je induktivnost zavojnice;

C je kapacitet kondenzatora

Dakle, w = Im/q

T = 2π/w = 2πq*10 (snaga -4)/(0,1) = 0,0063

10. Zašto se oscilacije u oscilatornom kolu nazivaju slobodnim?

Oscilatorno kolo je oscilatorni sistem. Ovaj sistem ima stanje stabilne ravnoteže, koju karakteriše minimum energije električno polje(kondenzator nije napunjen). Sam sistem dolazi u ovo stanje, bivajući iz njega (pražnjenje kondenzatora) i prolazi kroz njega usled fenomena samoindukcije. Zbog toga u kolu mogu postojati slobodne oscilacije.

GUBITAK ELEKTRIČNE ENERGIJE U ELEKTRIČNOM KOLU PRORAČUN FILTERA ZA IZGLAĐIVANJE TIPA LC PRORAČUN MULTIVIBRATORA NA OPERACIONOM POJAČALU U STANDBY MODU

Promjena svojstava prostora kada se u njega uvedu trajni magneti može se protumačiti kao prisustvo materijalnog magnetnog polja u prostoru, slično elektrostatičko polje oko mirovanja električnih naboja. I elektrostatička i magnetna polja su neprimjetna ljudskim osjetilima, ali se njihovo prisustvo može registrirati najjednostavnijim uređajem - svjetlom magnetna igla, montiran na osovinu, tj. koristeći kompas.

AT početkom XIX in. ustanovljeno je (H. Oersted) da električna struja koja teče kroz provodnik takođe ima orijentacioni efekat na iglu kompasa (slika 5).

Iz trećeg Njutnovog zakona proizilazi: kojom silom provodnik sa električnom strujom deluje na strelicu, sa istom silom u apsolutnoj vrednosti i strelica deluje na žicu sa strujom. Stoga, ako uzmemo teški magnet i laganu zavojnicu s velikim brojem zavoja, tada se zavojnica sa strujom počinje kretati u odnosu na magnet. Na tome se zasniva djelovanje školskog ampermetra (vidi temu 17).

Ovo otkriće omogućilo je uspostavljanje veze između električnih i magnetne pojave i

izgraditi jedinstvenu sliku tzv teorija elektromagnetnog polja.

Trenutno je konačno uspostavljena ideja da je djelovanje permanentnih magneta kumulativno djelovanje molekularnih struja u materiji (elektrona koji se kreću po orbitama u molekulima).

Magnetno polje može imati različite efekte na druge fizičke objekte koji se nalaze u ovom polju. Mehaničko djelovanje koje magnetno polje ima na druga tijela može se okarakterisati vektorom sile, a samo polje se može okarakterisati vektorom fizička količina pozvao magnetna indukcija, što vam omogućava da odredite ovu silu. Magnetna indukcija se označava slovom , mjereno u teslama (T).

Modul vektora se može odrediti pomoću sile koja djeluje na pokretni slobodni naboj ili vodič sa strujom, gdje se naelektrisanja kreću duž vodiča, kao i pomoću momenta sila koje djeluju na okvir kroz koji struja teče.

Pretpostavićemo da je u datoj tački u prostoru modul vektora magnetne indukcije 1 Tesla (1 T), ako je u ovoj tački na provodniku sa strujom koji se nalazi okomito na smer vektora (sa različitom orijentacijom, sila će biti manja), sa jakošću struje od 1 A po jedinici dužine vodiča (1 m), djeluje sila jednaka 1 N.

Princip superpozicije vam omogućava da dodate vektore magnetske indukcije i magnetna polja koja stvaraju različiti izvori, prema pravilima vektorskog sabiranja.

Indukcija magnetskog polja može se odrediti u bilo kojoj tački u prostoru iu bilo koje vrijeme: .

Linije magnetne indukcije

Da bi se vizualizirala slika promjene vektora magnetske indukcije tokom prijelaza iz jedne tačke prostora u drugu, uvodi se koncept vektorske linije magnetne indukcije (linije sile magnetsko polje). Kontinuirana linija, tangenta na koju u bilo kojoj tački definira smjer vektora magnetske indukcije, naziva se linija magnetnog polja. Gustoća linija polja je direktno proporcionalna modulu vektora magnetske indukcije.

Magnetne igle se mogu zamijeniti željeznim strugotinama, koje se magnetiziraju u polju ovog magneta i postaju male strijele. (Na karton se sipa piljevina koja se stavlja na magnet. Kada se karton lagano protrese, piljevina je dobro orijentisana.)

Polje, u čijoj je tački vektor magnetske indukcije konstantan po veličini i smjeru, naziva se homogena

Izvor magnetnog polja nisu samo trajni magneti, već i provodnici koji nose struju. Obrazac linija magnetnog polja koje stvara trajni potkovičasti magnet ( a), direktna žica sa strujom ( b) i žičani prsten ( in), kroz koji teče struja, prikazana je na slici 9. Linije sile magnetskog polja su zatvorene linije. U vanjskom prostoru trajnih magneta oni idu od sjevernog pola prema južnom. Smjer linija sile oko ravne žice sa strujom određen je pravilom gimleta (desno rotirajući vijak, vadičep): ako je smjer kretanje napred Gimlet koincidira sa smjerom struje u provodniku, tada se smjer rotacije ručke gimleta poklapa sa smjerom vektora magnetske indukcije.

25. Biot-Savart-Laplaceov zakon je fizički zakon za određivanje modula vektora magnetske indukcije u bilo kojoj tački magnetnog polja generiranog jednosmjernom električnom strujom u nekom području koje se razmatra. Biot i Savart su ga eksperimentalno ustanovili 1820. godine. Laplace je analizirao ovaj izraz i pokazao da je uz njegovu pomoć, posebno integracijom, moguće izračunati magnetsko polje pokretnog tačka naboj, ako posmatramo kretanje jedne nabijene čestice kao struju. Jačina magnetnog polja. Trenutni element. Law-Bio-Savart-Laplace. Proračun jačine magnetskog polja kružnog namotaja sa strujom na njegovoj osi. Jačina magnetnog polja je omjer mehanička sila koji djeluje na pozitivni pol ispitnog magneta, do vrijednosti njegove magnetske mase ili mehaničke sile koja djeluje na pozitivni pol ispitnog magneta jedinične mase u datoj tački polja. Napetost je predstavljena vektorom H ima smjer vektora mehaničke sile f. Element struje - vektorska veličina jednaka proizvodu provodne struje duž linijski provodnik i beskonačno mali segment ovog provodnika. Bilješka. Trenutni element ima smjer koji se poklapa sa smjerom ovog segmenta. Biot-Savart-Laplaceov zakon je fizički zakon za određivanje vektora indukcije magnetskog polja generiranog jednosmjernom električnom strujom. 26.

Kao što znate, električne struje stvaraju magnetsko polje oko sebe. Povezivanje magnetskog polja sa strujom dalo je poticaj brojnim pokušajima da se pomoću magnetnog polja pobuđuje struja u kolu. Ovo fundamentalno otkriće je 1831. godine briljantno napravio engleski fizičar M. Faraday, koji je otkrio fenomen elektromagnetna indukcija. Kaže da u zatvorenom provodnom kolu, kada se promijeni tok magnetske indukcije pokriven ovim krugom, nastaje električna struja, koja se naziva indukcija. Navedimo klasične Faradejeve eksperimente uz pomoć kojih je otkriven fenomen elektromagnetne indukcije. Eksperiment I (slika 1a). Ako je u solenoidu koji je zatvoren na galvanometar, gurnite ili povucite permanentni magnet, tada u trenucima njegovog umetanja ili proširenja vidimo odstupanje igle galvanometra (nastaje indukcijska struja); u ovom slučaju, odstupanja strelice pri kretanju u i van magneta imaju suprotne smjerove. Odstupanje igle galvanometra je veće, što je veća brzina magneta u odnosu na zavojnicu. Prilikom promjene polova magneta u eksperimentu promijenit će se i smjer otklona strelice. Da biste dobili indukcijsku struju, možete ostaviti magnet nepomičan, a zatim morate pomaknuti solenoid u odnosu na magnet. Iskustvo II. Krajevi jedne zavojnice, koja je umetnuta jedan u drugi, spojeni su na galvanometar, a kroz drugi namotaj prolazi struja. U trenucima kada je struja uključena ili isključena, pokazivač galvanometra odstupa, kao i u trenucima njenog smanjenja ili povećanja, kao i kada se zavojnice pomiču jedna u odnosu na drugu (slika 1b). Smjerovi odstupanja igle galvanometra također imaju suprotne smjerove kada je struja uključena ili isključena, ona se povećava ili smanjuje, zavojnice se približavaju ili udaljavaju. Slika 1. Ispitujući rezultate svojih brojnih eksperimenata, Faraday je došao do zaključka da se indukcijska struja uvijek javlja kada se u eksperimentu izvrši promjena fluksa magnetske indukcije spojene na kolo. Na primjer, kada se zatvorena vodljiva petlja rotira u jednoličnom magnetskom polju, u njoj se pojavljuje i indukcijska struja - u ovom slučaju indukcija magnetskog polja u blizini petlje ostaje konstantna, a mijenja se samo tok magnetske indukcije kroz petlju. Kao rezultat eksperimenta, također je utvrđeno da je vrijednost indukcijske struje apsolutna ne ovisi o načinu promjene fluksa magnetske indukcije, već se određuje samo brzinom njegove promjene(Također je dokazano u Faradayevim eksperimentima da je odstupanje igle galvanometra (jačina struje) utoliko veće, što je veća brzina magneta, ili brzina promjene jačine struje, ili brzina zavojnica) . Otkriće fenomena elektromagnetne indukcije bilo je od velike važnosti, jer mu je data prilika da se dobije električna struja pomoću magnetnog polja. Ovo otkriće je dalo vezu između električnih i magnetskih fenomena, što je kasnije poslužilo kao poticaj za razvoj teorije elektromagnetnog polja.

Provodnik sa strujom u magnetskom polju podleže silama koje se određuju korišćenjem Amperovog zakona. Ako vodič nije fiksiran (na primjer, jedna od strana kola je napravljena u obliku pokretnog kratkospojnika, slika 1), tada će se pod djelovanjem Amperove sile kretati u magnetskom polju. To znači da magnetsko polje radi na pomicanju provodnika sa strujom.

Da biste izračunali ovaj rad, razmotrite provodnik dužine l sa strujom I (može se slobodno kretati), koja je postavljena u jednolično vanjsko magnetsko polje koje je okomito na ravan kola. Sila čiji je smjer određen pravilom lijeve ruke, a vrijednost - Amperovim zakonom, izračunava se po formuli

Pod dejstvom ove sile, provodnik će se kretati paralelno sa sobom na segmentu dx iz položaja 1 u poziciju 2. Rad magnetnog polja je jednak

Jer l dx=dS - površina koju provodnik prelazi kada se kreće u magnetskom polju, BdS=dF - fluks vektora magnetske indukcije koji prožima ovu oblast. znači,

To jest, rad pomicanja provodnika sa strujom u magnetskom polju jednak je umnošku jačine struje i magnetni fluks, koje prelazi pokretni provodnik. Ova formula vrijedi i za proizvoljan smjer vektora AT.

Izračunajte rad pomicanja zatvorene petlje sa jednosmerna struja Ja u magnetnom polju. Pretpostavićemo da se kolo M kreće u ravni crteža i da će se, kao rezultat beskonačno malog pomaka, pomeriti u poziciju M" prikazanu na slici 2 isprekidanom linijom. Smer struje u kolu ( u smjeru kazaljke na satu) a magnetsko polje (okomito na ravan crteža - izvan crteža ili od nas) dato je na sl. Uvjetno dijelimo kolo M na dva provodnika povezana svojim krajevima: ABC i CDA.

Rad dA, koji vrše Amperove sile pri ispitivanom kretanju kola u magnetskom polju, jednak je algebarskom zbiru rada na pomeranju provodnika ABC (dA 1) i CDA (dA 2), tj.

Sile koje se primjenjuju na CDA dio forme konture oštri uglovi sa smjerom kretanja, pa je rad koji obavljaju dA 2 >0. Koristeći (1), nalazimo da je ovaj rad jednak proizvodu jačine struje I u našem kolu i magnetskog fluksa koji prelazi CDA provodnik. CDA provodnik tokom svog kretanja ukršta tok dF 0 kroz površinu, izrađenu u boji, i tok dF 2, koji prodire u konturu u svom konačnom položaju. znači,

Sile koje djeluju na presjek ABC konture formiraju tupe uglove sa smjerom kretanja, što znači da je rad koji obavljaju dA 1<0. Проводник AВС пересекает при своем движении поток dФ 0 сквозь поверхность, выполненную в цвете, и поток dФ1, который пронизывает контур в начальном положении. Значит,

Zamjenom (3) i (4) u (2) nalazimo izraz za elementarni rad:

Gdje je dF 2 -dF 1 \u003d dF "promjena magnetskog fluksa kroz područje, koje je ograničeno strujnim krugom. Dakle,

Integrirajući izraz (5), nalazimo rad koji obavljaju Amperove sile, sa konačnim proizvoljnim pomakom konture u magnetskom polju:

To znači da je rad pomicanja zatvorene petlje sa strujom u magnetskom polju jednak proizvodu jačine struje u petlji i promjene magnetskog fluksa spojenog na petlju. Izraz (6) vrijedi za konturu bilo kojeg oblika u proizvoljnom magnetskom polju.

Lorencova sila

Ako električno polje djeluje i na naboj koji se kreće i na naboj u mirovanju, tada magnetsko polje trajnog magneta djeluje samo na naboj koji se kreće.

Lorentzova sila je sila koja djeluje u magnetskom polju na električni naboj. q kretanje u prostoru brzinom. Njegov smjer u slučaju kada je punjenje pozitivno i kreće se okomito na vektor magnetske indukcije, određen je pravilom lijeve ruke

Ako su četiri prsta lijeve ruke (od kažiprsta do malog prsta) usmjerena duž vektora brzine, a linije magnetskog polja ulaze u dlan, onda palac, 90° udaljen od ostala četiri prsta u ravnini dlan, pokazuje smjer Lorentzove sile. Sva tri vektora , , su međusobno okomiti.

Ako želite odrediti smjer Lorentzove sile za negativan naboj, tada morate koristiti i pravilo lijeve ruke, a zatim promijeniti smjer rezultirajuće sile za 180 °. Dakle, sa istim smjerom brzina naelektrisanja u magnetskom polju, Lorentzova sila će imati međusobno suprotne smjerove za pozitivna i negativna naboja. . Takođe zavisi od ugla a između vektora brzine

R = m/qB.

Ako naelektrisanje uleti u jednolično magnetsko polje pod uglom a prema vektoru, tada će se njegovo kretanje odvijati duž spirale.

Snaga pojačala

Istorijski se razvilo da su sile koje djeluju na pokretni slobodni električni naboj, na primjer, ion koji leti u vakuumu, i naboj koji se kreće u smjeru u vodiču, električna struja, odvojeni. Priroda ovih sila je ista u oba slučaja, međutim, u slučaju električne struje u provodniku, naelektrisanje ne može napustiti provodnik, pa se može govoriti o sili koja deluje na provodnik kao celinu.

Amperska sila je sila koja djeluje na provodnik sa strujom koji je smješten u magnetskom polju.

Ako je strujni provodnik l postavljen iznad dlana lijeve ruke tako da je vektor magnetne indukcije okomit na njega i ušao u dlan, te pozicionirao četiri prsta ruke u smjeru struje, tada bi savijeni palac pokazivao smjer Amperove sile (Sl. 11). Smjer Amperove sile poklapa se sa smjerom Lorentzove sile, ako pretpostavimo da se pozitivne čestice kreću u smjeru strujanja struje (vidi sliku 11).

Modul amperove sile je direktno proporcionalan jačini struje u vodiču, modulu vektora magnetske indukcije, dužini provodnika l i sinus ugla a između smjera provodnika i smjera vektora:

F A \u003d IlB sin a

Kao što se vidi iz formule, sila je najveća kada je a = 90°, tj. provodnik se nalazi okomito na linije magnetnog polja.

Ako su dva paralelna vodiča spojena na izvor struje tako da kroz njih prolazi električna struja, tada se, ovisno o smjeru struje u njima, vodiči odbijaju ili privlače.

Objašnjenje ovog fenomena moguće je sa stanovišta pojave oko provodnika posebne vrste materije - magnetnog polja.

Sile s kojima provodnici sa strujom međusobno djeluju nazivaju se magnetna.

Magnetno polje- ovo je posebna vrsta materije, čija je specifičnost djelovanje na pokretni električni naboj, provodnike sa strujom, tijela s magnetskim momentom, sa silom koja ovisi o vektoru brzine naboja, smjeru jačine struje u provodnika i na smjeru magnetskog momenta tijela.

Istorija magnetizma seže do antičkih vremena, do drevnih civilizacija Male Azije. Na teritoriji Male Azije, u Magneziji, pronađena je stijena čiji su se uzorci međusobno privlačili. Prema nazivu područja, takvi uzorci su počeli da se nazivaju "magneti". Svaki magnet u obliku štapa ili potkovice ima dva kraja, koji se nazivaju polovi; upravo na ovom mjestu su najizraženije njegove magnetne osobine. Ako okačite magnet na konac, jedan pol će uvijek biti usmjeren na sjever. Kompas je zasnovan na ovom principu. Pol slobodnog magneta okrenut prema sjeveru naziva se sjeverni pol magneta (N). Suprotni pol naziva se južni pol (S).

Magnetski polovi međusobno djeluju: poput polova se odbijaju, a različiti privlače. Slično, koncept električnog polja koje okružuje električni naboj uvodi koncept magnetskog polja oko magneta.

Godine 1820. Oersted (1777-1851) je otkrio da magnetna igla koja se nalazi pored električnog provodnika odstupa kada struja teče kroz provodnik, odnosno da se oko provodnika sa strujom stvara magnetno polje. Ako uzmemo okvir sa strujom, tada vanjsko magnetsko polje stupa u interakciju s magnetskim poljem okvira i ima orijentirajući učinak na njega, odnosno postoji pozicija okvira u kojoj vanjsko magnetsko polje ima maksimalni rotirajući učinak na i postoji pozicija kada je sila momenta nula.

Magnetno polje u bilo kojoj tački može se okarakterisati vektorom B, koji se naziva vektor magnetne indukcije ili magnetna indukcija u tački.

Magnetna indukcija B je vektorska fizička veličina, koja je sila karakteristična za magnetsko polje u nekoj tački. On je jednak omjeru maksimalnog mehaničkog momenta sila koje djeluju na petlju sa strujom smještenom u jednolično polje i umnošku jačine struje u petlji i njene površine:

Za smjer vektora magnetske indukcije B uzima se smjer pozitivne normale na okvir, koji je povezan sa strujom u okviru po pravilu desnog zavrtnja, s mehaničkim momentom jednakim nuli.

Na isti način kao što su prikazane linije jačine električnog polja, prikazane su linije indukcije magnetnog polja. Linija indukcije magnetskog polja je zamišljena linija, tangenta na koju se poklapa sa smjerom B u tački.

Smjerovi magnetskog polja u datoj tački se također mogu definirati kao smjer koji ukazuje

sjeverni pol igle kompasa postavljene u toj tački. Vjeruje se da su linije indukcije magnetskog polja usmjerene od sjevernog pola prema jugu.

Smjer linija magnetske indukcije magnetskog polja stvorenog električnom strujom koja teče kroz pravi provodnik određen je pravilom zavojnice ili desnog zavrtnja. Smjer rotacije glave vijka uzima se kao smjer linija magnetske indukcije, čime bi se osiguralo njeno translacijsko kretanje u smjeru električne struje (sl. 59).

gdje je n 01 = 4 Pi 10 -7 V s / (A m). - magnetna konstanta, R - udaljenost, I - jačina struje u provodniku.

Za razliku od linija elektrostatičkog polja, koje počinju na pozitivnom naboju, a završavaju na negativnom, linije magnetnog polja su uvijek zatvorene. Nije pronađen nikakav magnetski naboj sličan električnom.

Kao jedinica indukcije uzima se jedna tesla (1 T) - indukcija takvog jednolikog magnetskog polja u kojem na okvir površine 1 m 2 djeluje maksimalni moment od 1 Nm, kroz koji teče struja od 1 A teče.

Indukcija magnetskog polja se također može odrediti silom koja djeluje na provodnik sa strujom u magnetskom polju.

Provodnik sa strujom smešten u magnetsko polje podleže Amperovoj sili, čija je vrednost određena sledećim izrazom:

gdje je I jačina struje u provodniku, l- dužina provodnika, B je modul vektora magnetske indukcije, i ugao između vektora i smjera struje.

Smjer Amperove sile može se odrediti pravilom lijeve ruke: dlan lijeve ruke je postavljen tako da linije magnetske indukcije ulaze u dlan, četiri prsta su postavljena u smjeru struje u provodniku, tada savijeni palac pokazuje smjer amperove sile.

Uzimajući u obzir da je I = q 0 nSv i zamjenom ovog izraza u (3.21), dobijamo F = q 0 nSh/B sin a. Broj čestica (N) u datom volumenu provodnika je N = nSl, tada je F = q 0 NvB sin a.

Odredimo silu koja djeluje sa strane magnetskog polja na posebnu nabijenu česticu koja se kreće u magnetskom polju:

Ova sila se zove Lorentzova sila (1853-1928). Smjer Lorentzove sile može se odrediti pravilom lijeve ruke: dlan lijeve ruke je postavljen tako da linije magnetske indukcije ulaze u dlan, četiri prsta pokazuju smjer kretanja pozitivnog naboja, palac savijen pokazuje smjer Lorentzove sile.

Sila interakcije između dva paralelna provodnika, kroz koja teku struje I 1 i I 2, jednaka je:

gdje l- dio provodnika koji se nalazi u magnetskom polju. Ako su struje u istom smjeru, onda se provodnici privlače (slika 60), ako su u suprotnom smjeru, odbijaju se. Sile koje djeluju na svaki provodnik su jednake po veličini, suprotnog smjera. Formula (3.22) je glavna za određivanje jedinice jačine struje 1 amper (1 A).

Magnetna svojstva tvari karakterizira skalarna fizička veličina - magnetska permeabilnost, koja pokazuje koliko se puta indukcija B magnetskog polja u tvari koja potpuno ispunjava polje razlikuje u apsolutnoj vrijednosti od indukcije B 0 magnetskog polja u vakuumu:

Prema svojim magnetnim svojstvima, sve tvari se dijele na dijamagnetski, paramagnetski i feromagnetski.

Razmotrite prirodu magnetskih svojstava tvari.

Elektroni u ljusci atoma materije kreću se u različitim orbitama. Radi jednostavnosti, smatramo da su ove orbite kružne, a svaki elektron koji se okreće oko atomskog jezgra može se smatrati kružnom električnom strujom. Svaki elektron, poput kružne struje, stvara magnetsko polje koje ćemo nazvati orbitalnim. Osim toga, elektron u atomu ima svoje magnetsko polje, koje se naziva spin polje.

Ako se, kada se uvede u vanjsko magnetsko polje sa indukcijom B 0, indukcija B se stvori unutar tvari< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (n< 1).

AT dijamagnetski U materijalima u kojima nema vanjskog magnetskog polja, magnetska polja elektrona su kompenzirana, a kada se uvedu u magnetsko polje, indukcija magnetnog polja atoma postaje usmjerena protiv vanjskog polja. Dijamagnet se istiskuje iz vanjskog magnetnog polja.

At paramagnetski materijala, magnetska indukcija elektrona u atomima nije u potpunosti kompenzirana, a atom kao cjelina ispada kao mali permanentni magnet. Obično su u materiji svi ovi mali magneti orijentisani proizvoljno, a ukupna magnetna indukcija svih njihovih polja jednaka je nuli. Ako paramagnet postavite u vanjsko magnetsko polje, tada će se svi mali magneti - atomi okretati u vanjskom magnetskom polju poput igala kompasa i magnetsko polje u tvari se povećava ( n >= 1).

feromagnetski su materijali koji su n„1. U feromagnetnim materijalima nastaju takozvani domeni, makroskopski regioni spontane magnetizacije.

U različitim domenima, indukcija magnetnih polja ima različite smjerove (slika 61) iu velikom kristalu

međusobno kompenziraju jedni druge. Kada se feromagnetski uzorak unese u vanjsko magnetsko polje, granice pojedinačnih domena se pomjeraju tako da se volumen domena orijentiranih duž vanjskog polja povećava.

Sa povećanjem indukcije vanjskog polja B 0, povećava se magnetna indukcija magnetizirane tvari. Za neke vrijednosti B 0, indukcija zaustavlja svoj nagli rast. Ovaj fenomen se naziva magnetsko zasićenje.

Karakteristična karakteristika feromagnetnih materijala je fenomen histereze, koji se sastoji u dvosmislenoj zavisnosti indukcije u materijalu od indukcije vanjskog magnetskog polja kako se mijenja.

Petlja magnetske histereze je zatvorena kriva (cdc`d`c), koja izražava ovisnost indukcije u materijalu od amplitude indukcije vanjskog polja s periodičnom prilično sporom promjenom potonjeg (slika 62).

Histerezisnu petlju karakteriziraju sljedeće vrijednosti B s , B r , B c . B s - maksimalna vrijednost indukcije materijala na B 0s ; B r - zaostala indukcija, jednaka vrijednosti indukcije u materijalu kada se indukcija vanjskog magnetskog polja smanji sa B 0s na nulu; -B c i B c - koercitivna sila - vrijednost jednaka indukciji vanjskog magnetskog polja potrebnog da se indukcija u materijalu promijeni sa zaostale na nulu.

Za svaki feromagnet postoji takva temperatura (Kirijeva tačka (J. Curie, 1859-1906), iznad koje feromagnet gubi svoja feromagnetna svojstva.

Postoje dva načina da se magnetizirani feromagnet dovede u demagnetizirano stanje: a) zagrijati iznad Kirijeve tačke i ohladiti; b) magnetizirati materijal naizmjeničnim magnetskim poljem sa polako opadajućom amplitudom.

Feromagneti sa niskom zaostalom indukcijom i koercitivnom silom nazivaju se meki magneti. Nalaze primenu u uređajima gde se feromagnet mora često remagnetisati (jezgra transformatora, generatora itd.).

Za proizvodnju trajnih magneta koriste se magnetski tvrdi feromagneti, koji imaju veliku koercitivnu silu.

Amperov zakon utvrđuje da na provodnik sa strujom smješten u jednolično magnetsko polje, čija je indukcija B, djeluje sila proporcionalna jačini struje i indukciji magnetskog polja:

F=BI l sina (a je ugao između smjera struje i indukcije magnetskog polja). Ovo Formula Amperovog zakona ispostavilo se da vrijedi za pravolinijski provodnik i homogeno polje.

Ako provodnik ima proizvoljnu formulu i polje je nehomogeno, onda Amperov zakon ima oblik:

dF = I*B*dlsina

Amperov zakon u vektorskom obliku:

Amperova sila je usmjerena okomito na ravan u kojoj leže vektori dl i B.

Za određivanje smjera sile koja djeluje na provodnik sa strujom smješten u magnetskom polju, koristi se pravilo leve ruke.

Magní ostaloon ́ le - polje sile koje djeluje na pokretne električne naboje i na tijela sa magnetni moment, bez obzira na stanje njihovog kretanja , magnetna komponenta elektromagnetno polje

Magnetno polje se može stvoriti struja naelektrisanih čestica i/ili magnetni momenti elektrona in atomi(i magnetni momenti drugih čestica, iako u mnogo manjoj mjeri) ( trajni magneti).

Osim toga, pojavljuje se u prisustvu vremenski promjenjivog električno polje.

Glavna karakteristika snage magnetnog polja je vektor magnetne indukcije (vektor indukcije magnetnog polja) . Sa matematičke tačke gledišta - vektorsko polje, definirajući i konkretizirajući fizički koncept magnetskog polja. Često se vektor magnetne indukcije naziva jednostavno magnetnim poljem radi kratkoće (iako ovo vjerovatno nije najstroža upotreba termina).

Još jedna fundamentalna karakteristika magnetnog polja (alternativna magnetna indukcija i usko povezana s njom, praktično jednaka po fizičkoj vrijednosti) je vektorski potencijal .

Magnetno polje se može nazvati posebnom vrstom materije , kroz koji se vrši interakcija između pokretnih nabijenih čestica ili tijela koja imaju magnetni moment.

Magnetna polja su neophodna (u kontekstu specijalne relativnosti) je posljedica postojanja električnih polja.

Zajedno, magnetski i električni forma polja elektromagnetno polje, čije su manifestacije, posebno, svjetlo i svi ostali elektromagnetnih talasa.

Struja(I), prolazeći kroz provodnik, stvara magnetsko polje (B) oko provodnika.

Sa stanovišta kvantne teorije polja, magnetna interakcija - kao poseban slučaj elektromagnetna interakcija nošen fundamentalnim bezmasnim bozon - foton(čestica koja se može predstaviti kao kvantna pobuda elektromagnetnog polja), često (na primjer, u svim slučajevima statičkih polja) - virtuelna.

Za kvantitativni opis magnetnog polja možete koristiti strujni krug. Budući da strujni krug doživljava orijentacijsko djelovanje polja, na njega djeluje par sila u magnetskom polju, koje stvara moment sila oko neke fiksne ose. Moment sila zavisi i od svojstava polja u datoj tački i od svojstava konture. Za ravno kolo sa strujom I vrijednost jednaka proizvodu jačine struje I Na trg S omeđen konturom se zove magnetni moment kola str m .

Magnetski moment je vektorska veličina. Njegov smjer se poklapa sa smjerom pozitivne normale na konturu.

\(~\vec p_m = IS \vec n,\)

gdje je \(~\vec n\) jedinični vektor normale na ravan konture.

Iskustvo pokazuje da obrtni moment zavisi od lokacije kola u magnetskom polju. Moment je jednak 0 ako je magnetsko polje okomito na ravan konture (slika 2, a), a maksimalan je ako je normala na konturu okomita na magnetsko polje (slika 2, b).

Maksimalni obrtni moment, kako iskustvo pokazuje, proporcionalan je jačini struje I i površina konture okvira sa strujom, tj.

\(~M_(max) \sim IS .\)

Ako se konture s različitim magnetnim momentima postave na datu tačku magnetskog polja, tada će na njih djelovati različiti momenti, ali je omjer \(~\frac(M_(max))(p_m)\) isti za sve konture i stoga može poslužiti kao karakteristika magnetnog polja, nazvana magnetna indukcija.

Magnetna indukcija- ovo je vektorska fizička veličina, koja je karakteristika sile magnetskog polja, numerički jednaka maksimalnom momentu koji djeluje na krug s jediničnim magnetskim momentom, i usmjerena duž pozitivne normale na krug.

Modul magnetne indukcije je jednak

\(~B = \frac(M_(max))(IS) = \frac(M_(max))(p_m).\)

SI jedinica magnetne indukcije je tesla (T).

1 T \u003d N m / (A m 2) = N / (A m) .

1 T- magnetna indukcija takvog homogenog polja u kojem moment od 1 Nm djeluje na krug s magnetskim momentom od 1 A m 2.

Magnetna indukcija \(~\vec B\) u potpunosti karakterizira magnetsko polje. U svakoj tački se može pronaći njen modul i smjer.

Polje, u čijoj su tački veličina i smjer magnetne indukcije isti (\(~\vec B = \operatorname(const)\)) , nazvano uniformno magnetno polje.

Ako magnetno polje generiše sistem n provodnika sa strujama, onda se odvija princip superpozicije magnetnih polja: magnetna indukcija polja sistema struja jednaka je geometrijskom zbiru magnetne indukcije polja svake od struja posebno:

\(~\vec B = \vec B_1 + \vec B_2 + \ldots + \vec B_n = \sum_(i=1)^n \vec B_i .\)

Književnost

Aksenovich L. A. Fizika u srednjoj školi: teorija. Zadaci. Testovi: Proc. dodatak za institucije koje pružaju op. okruženja, obrazovanje / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsy i vykhavanne, 2004. - C. 316-317.