Cum interacționează doi conductori paraleli dacă curentul electric circulă în direcții opuse?

Raspuns B

2. Forța Lorentz se calculează cu formula:

Raspuns B

3. Cu o creștere a inducției magnetice de 3 ori și o scădere a puterii curentului de 3 ori, forța care acționează asupra conductorului

Nu se va schimba deoarece ∆F = BI∆L = 3B*1/3 IL = BIL

4. Forța Amperei acționează asupra unui conductor cu un curent introdus într-un câmp magnetic:

Direcția forței Ampere este determinată de următoarea regulă: dacă îndreptați degetele mâinii stângi de-a lungul curentului astfel încât vectorul curent magnetic a intrat în palmă, apoi degetul mare lăsat deoparte va indica direcția forței lui Ampere.

Raspunsul corect este D

5. Inducție omogenă camp magnetic, care acționează asupra unui conductor drept de 4 m lungime cu un curent de 4A, situat la un unghi de 30 de grade față de liniile câmpului magnetic cu o forță de 1N, este egal cu

Forța care acționează asupra unui conductor purtător de curent într-un câmp magnetic este proporțională cu puterea curentului în conductorul I, inducția magnetică B, lungimea conductorului L și sinusul unghiului dintre direcția curentului în conductor și direcția lui. vectorul de inducție magnetică a (Legea lui Ampère):

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

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

6. Cum se vor schimba frecvența și perioada de oscilație a unui pendul matematic atunci când firul este mărit de 6 ¼ ori?

pendul matematic - sistem mecanic, constând din punct material suspendat pe un fir imponderabil inextensibil sau pe o tijă fără greutate într-un câmp gravitațional. Perioada micilor oscilații ale unui pendul matematic de lungime l în câmpul gravitațional cu accelerație cădere liberă g este

= 2,5 ori

T2 = 2π rădăcină pătrată a lui (6,25 l/g)

Т2/Т1 = de 2,5 ori

si nu depinde de amplitudinea si masa pendulului.

Răspuns: de 2,5 ori

7 .Cum se va schimba perioada de oscilații în circuitul oscilator dacă capacitatea crește de 2 ori, iar inductanța bobinei scade de 4 ori?

Răspuns: perioada de oscilație este t1 = 2π * (rădăcină pătrată L1 * C1)

unde t1 este perioada inițială de oscilație;

L1 - inductanța inițială;

C1 - capacitatea initiala;

Perioada de oscilație după modificările capacității și inductanței este t2 = 2π * (rădăcină pătrată L2 * C2)

unde t2 este perioada de oscilație după modificări;

L2 = 4L1 - inductanța după modificări;

C2 = 2C1 - capacitate după modificări;

t2 \u003d 2π * (rădăcină pătrată L2 * С2) \u003d 2π * (rădăcină pătrată 1 / 4L1 * 2С1)

Să determinăm mărimea modificării perioadei de oscilație:

t2/t1 = 2π*(rădăcină pătrată 4L1*2С1) / 2π*(rădăcină pătrată L1*С1) =(rădăcină pătrată 4L1*2С1) / (rădăcină pătrată L1*С1)=

\u003d (rădăcină pătrată 4 * 2) \u003d de 2,8 ori

8. Modificarea sarcinii condensatorului în săritura oscilativă are loc conform legii

Care este frecvența de oscilație a sarcinii?

25

9. Sarcina maximă de pe plăcile condensatorului condensatorului circuitului oscilator este q \u003d 10 -4 C. Determinați perioada de oscilație în circuit dacă Im=0,1A.

Im = wq = q/(rădăcina pătrată a (L*C)

unde Im este puterea curentă;

q este sarcina maximă;

L este inductanța bobinei;

C este capacitatea condensatorului

Prin urmare, w = Im/q

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

10. De ce sunt numite libere oscilațiile dintr-un circuit oscilator?

Un circuit oscilator este un sistem oscilator. Acest sistem are o stare de echilibru stabilă, caracterizată printr-un minim de energie câmp electric(condensatorul nu este încărcat). Sistemul insusi ajunge in aceasta stare, fiind scos din ea (descarcarea condensatorului) si trece prin el datorita fenomenului de autoinducere. De aceea pot exista oscilații libere în circuit.

PIERDERE DE ENERGIE ELECTRICA IN CIRCUITUL ELECTRIC CALCULUL FILTRELOR DE NETETIZARE DE TIP LC CALCULUL UNUI MULTIVIBRATOR PE AMPLIFICATOR OPERATIONAL IN MODUL STANDBY

O modificare a proprietăților spațiului atunci când sunt introduși magneți permanenți în el poate fi interpretată ca prezența unui câmp magnetic material în spațiu, similar cu câmp electrostaticîn jurul alambicului sarcini electrice. Atât câmpurile electrostatice, cât și cele magnetice sunt imperceptibile de simțurile umane, dar prezența lor poate fi înregistrată folosind cel mai simplu dispozitiv - o lumină ac magnetic, montat pe o osie, de ex. folosind o busolă.

LA începutul XIXîn. s-a constatat (H. Oersted) că curentul electric care circulă prin conductor are și un efect de orientare asupra acului busolei (fig. 5).

Din a treia lege a lui Newton rezultă: cu ce forță acționează conductorul cu curent electric asupra săgeții, cu aceeași forță în valoare absolută și săgeata acționează asupra firului cu curent. Prin urmare, dacă luăm un magnet greu și o bobină ușoară cu un număr mare de spire, atunci bobina cu curent începe să se miște în raport cu magnetul. Pe aceasta se bazează acțiunea ampermetrului școlar (vezi subiectul 17).

Această descoperire a făcut posibilă stabilirea unei legături între electrice și fenomene magneticeși

construi o imagine unificată numită teoria câmpului electromagnetic.

În prezent, s-a stabilit în sfârșit ideea că acțiunea magneților permanenți este acțiunea cumulativă a curenților moleculari din materie (electroni care se mișcă pe orbite în molecule).

Un câmp magnetic poate avea o varietate de efecte asupra altor obiecte fizice care se află în acest câmp. Acțiunea mecanică pe care o are un câmp magnetic asupra altor corpuri poate fi caracterizată printr-un vector forță, iar câmpul în sine poate fi caracterizat printr-un vector cantitate fizica numit inducție magnetică, care vă permite să determinați această forță. Inducția magnetică este notă cu litera , măsurată în tesla (T).

Modulul vectorului poate fi determinat folosind forța care acționează asupra unei sarcini libere în mișcare sau a unui conductor purtător de curent, unde sarcinile se deplasează de-a lungul conductorului, precum și folosind momentul forțelor care acționează asupra cadrului prin care curge curentul.

Vom presupune că într-un punct dat din spațiu, modulul vectorului de inducție magnetică este de 1 Tesla (1 T), dacă în acest punct pe un conductor purtător de curent situat perpendicular pe direcția vectorului (cu o orientare diferită, forta va fi mai mica), cu o putere de curent de 1 A pe unitatea de lungime a conductorului (1 m), actioneaza o forta egala cu 1 N.

Principiul suprapunerii vă permite să adăugați vectorii inducției magnetice și câmpurile magnetice create de diferite surse, conform regulilor de adunare a vectorilor.

Inducția câmpului magnetic poate fi determinată în orice punct din spațiu și în orice moment: .

Linii de inducție magnetică

Pentru a vizualiza imaginea schimbării vectorului de inducție magnetică în timpul tranziției de la un punct al spațiului la altul, se introduce conceptul linii vectoriale de inducție magnetică (linii de forță camp magnetic). Se numește o linie continuă, tangenta la care în orice punct definește direcția vectorului de inducție magnetică linia câmpului magnetic. Densitatea liniilor de câmp este direct proporțională cu modulul vectorului de inducție magnetică.

Acele magnetice pot fi înlocuite cu pilitură de fier, care se magnetizează în câmpul acestui magnet și devin mici săgeți. (Se toarnă rumegușul pe carton, care este așezat pe un magnet. Când cartonul este scuturat ușor, rumegușul este bine orientat.)

Câmpul, în fiecare punct al cărui vector de inducție magnetică este constant în mărime și direcție, se numește omogen

Sursa câmpului magnetic nu sunt doar magneții permanenți, ci și conductorii purtători de curent. Un model de linii de câmp magnetic creat de un magnet permanent în potcoavă ( A), un fir direct cu curent ( b) și un inel de sârmă ( în), prin care circulă curentul, este prezentată în figura 9. Liniile de forță ale câmpului magnetic sunt linii închise. În spațiul exterior al magneților permanenți, aceștia merg de la polul nord la sud. Direcția liniilor de forță în jurul unui fir drept cu curent este determinată de regula brațelor (șurub care se rotește la dreapta, tirbușon): dacă direcția mișcare înainte brațul coincide cu direcția curentului în conductor, apoi direcția de rotație a mânerului brațului coincide cu direcția vectorului de inducție magnetică.

25. Legea Biot-Savart-Laplace este o lege fizică pentru determinarea modulului vectorului de inducție magnetică în orice punct al câmpului magnetic generat de un curent electric continuu într-o zonă luată în considerare. A fost înființată experimental în 1820 de către Biot și Savard. Laplace a analizat această expresie și a arătat că cu ajutorul ei, prin integrare, în special, este posibil să se calculeze câmpul magnetic al unui taxă punctuală, dacă considerăm mișcarea unei particule încărcate ca un curent. Intensitatea câmpului magnetic. Element curent. Legea-Bio-Savart-Laplace. Calculul intensității câmpului magnetic al unei bobine circulare cu curent pe axa ei. Intensitatea câmpului magnetic este raportul forta mecanica care acționează asupra polului pozitiv al magnetului de testare, la valoarea masei sale magnetice sau a forței mecanice care acționează asupra polului pozitiv al magnetului de testare de unitate de masă într-un punct dat al câmpului. Tensiunea este reprezentată de vector H având direcţia vectorului forţei mecanice f. Element curent - o mărime vectorială egală cu produsul curentului de conducere de-a lungul conductor de linie iar un segment infinitezimal al acestui conductor. Notă. Elementul curent are o direcție care coincide cu direcția acestui segment. Legea Biot-Savart-Laplace este o lege fizică pentru determinarea vectorului de inducție a unui câmp magnetic generat de un curent electric continuu. 26.

După cum știți, curenții electrici generează un câmp magnetic în jurul lor. Conectarea câmpului magnetic cu curentul a dat impuls numeroaselor încercări de a excita curentul din circuit folosind un câmp magnetic. Această descoperire fundamentală a fost făcută cu brio în 1831 de către fizicianul englez M. Faraday, care a descoperit fenomenul inductie electromagnetica. Se spune că într-un circuit conductor închis, atunci când fluxul de inducție magnetică acoperit de acest circuit se modifică, ia naștere un curent electric, numit inducție. Să cităm experimentele clasice ale lui Faraday, cu ajutorul cărora a fost descoperit fenomenul inducției electromagnetice. Experimentul I (Fig. 1a). Dacă într-un solenoid care este închis la un galvanometru, împingeți sau trageți magnet permanent, apoi în momentele introducerii sau extinderii acestuia, vedem abaterea acului galvanometrului (apare un curent de inducție); în acest caz, abaterile săgeții la deplasarea în și în afara magnetului au direcții opuse. Deviația acului galvanometrului este cu atât mai mare, cu atât viteza magnetului este mai mare față de bobină. Când se schimbă polii magnetului în experiment, se va schimba și direcția de deviere a săgeții. Pentru a obține un curent de inducție, puteți lăsa magnetul staționar, apoi trebuie să mutați solenoidul în raport cu magnetul. Experiența II. Capetele uneia dintre bobine, care este introdusă una în alta, sunt conectate la galvanometru, iar un curent este trecut prin cealaltă bobină. În momentele în care curentul este pornit sau oprit, indicatorul galvanometrului deviază, precum și în momentele de scădere sau creștere a acestuia, precum și atunci când bobinele se mișcă una față de alta (Fig. 1b). Direcțiile de abatere ale acului galvanometrului au și sensuri opuse când curentul este pornit sau oprit, crește sau scade, bobinele se apropie sau se îndepărtează. Fig.1 Examinând rezultatele numeroaselor sale experimente, Faraday a ajuns la concluzia că un curent de inducție apare întotdeauna atunci când în experiment se efectuează o modificare a fluxului de inducție magnetică cuplat la circuit. De exemplu, atunci când o buclă conducătoare închisă se rotește într-un câmp magnetic uniform, în ea apare și un curent de inducție - în acest caz, inducția câmpului magnetic din apropierea buclei rămâne constantă și doar fluxul de inducție magnetică prin buclă se modifică. În urma experimentului, s-a constatat, de asemenea, că valoarea curentului de inducție este absolută nu depinde de metoda de modificare a fluxului de inducție magnetică, ci este determinată doar de rata modificării acestuia(Se dovedește, de asemenea, în experimentele lui Faraday că abaterea acului galvanometrului (puterea curentului) este cu atât mai mare, cu atât viteza magnetului este mai mare sau viteza de schimbare a puterii curentului sau viteza bobinelor) . Descoperirea fenomenului de inducție electromagnetică a fost de mare importanță, deoarece i s-a oferit posibilitatea de a obține curent electric folosind un câmp magnetic. Această descoperire a dat relația dintre fenomenele electrice și magnetice, care a servit ulterior ca un impuls pentru dezvoltarea teoriei câmpului electromagnetic.

Un conductor purtător de curent într-un câmp magnetic este supus unor forțe care sunt determinate folosind legea lui Ampère. Dacă conductorul nu este fix (de exemplu, una dintre laturile circuitului este realizată sub forma unui jumper mobil, Fig. 1), atunci sub acțiunea forței Ampere se va deplasa în câmpul magnetic. Aceasta înseamnă că câmpul magnetic funcționează pentru a muta conductorul care poartă curent.

Pentru a calcula acest lucru, luați în considerare un conductor de lungime l cu un curent I (se poate mișca liber), care este plasat într-un câmp magnetic exterior uniform care este perpendicular pe planul circuitului. Forța, a cărei direcție este determinată de regula mâinii stângi, iar valoarea - de legea lui Ampère, se calculează prin formula

Sub acţiunea acestei forţe, conductorul se va deplasa paralel cu el însuşi pe segmentul dx din poziţia 1 în poziţia 2. Lucrul efectuat de câmpul magnetic este egal cu

pentru că l dx=dS - aria pe care o traversează conductorul când se mișcă într-un câmp magnetic, BdS=dФ - fluxul vectorului de inducție magnetică care străbate această zonă. Mijloace,

Adică, munca de deplasare a unui conductor purtător de curent într-un câmp magnetic este egală cu produsul puterii curentului și flux magnetic, traversat de un conductor în mișcare. Această formulă este valabilă și pentru o direcție arbitrară a vectorului LA.

Calculați munca de mutare a unei bucle închise cu curent continuu Eu într-un câmp magnetic. Vom presupune că circuitul M se mișcă în planul desenului și, ca urmare a unei deplasări infinitezimale, se va deplasa în poziția M "prezentată în Fig. 2 printr-o linie întreruptă. Direcția curentului în circuit ( în sensul acelor de ceasornic) iar câmpul magnetic (perpendicular pe planul desenului - dincolo de desen sau de la noi) este dat în Fig. Împărțim condiționat circuitul M în doi conductori legați prin capete: ABC și CDA.

Lucrul dA, care este efectuat de forțele Ampere în timpul mișcării investigate a circuitului într-un câmp magnetic, este egal cu suma algebrică a muncii la deplasarea conductorilor ABC (dA 1) și CDA (dA 2), adică.

Forțele care sunt aplicate secțiunii CDA a formei de contur colțuri ascuțite cu direcţia de mişcare, deci munca făcută de ei dA 2 >0. .Folosind (1), aflăm că acest lucru este egal cu produsul dintre puterea curentului I din circuitul nostru și fluxul magnetic traversat de conductorul CDA. Conductorul CDA traversează în timpul mișcării sale fluxul dФ 0 prin suprafață, realizat în culoare, și fluxul dФ 2, care pătrunde în contur în poziția sa finală. Mijloace,

Forțele care acționează asupra secțiunii ABC a conturului formează unghiuri obtuze cu direcția de mișcare, ceea ce înseamnă că munca pe care o fac este 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,

Înlocuind (3) și (4) în (2), găsim o expresie pentru munca elementară:

Unde dФ 2 -dФ 1 \u003d dФ "este modificarea fluxului magnetic prin zonă, care este limitată de circuitul curent. Astfel,

Integrând expresia (5), găsim lucrul care este efectuat de forțele Ampere, cu o deplasare arbitrară finită a conturului într-un câmp magnetic:

Aceasta înseamnă că munca de deplasare a unei bucle închise cu curent într-un câmp magnetic este egală cu produsul dintre puterea curentului în buclă și modificarea fluxului magnetic cuplat la buclă. Expresia (6) este adevărată pentru un contur de orice formă într-un câmp magnetic arbitrar.

forța Lorentz

Dacă câmpul electric acționează atât asupra unei sarcini în mișcare, cât și asupra unei sarcini de repaus, atunci câmpul magnetic al unui magnet permanent acționează numai asupra unei sarcini în mișcare.

Forța Lorentz este forța care acționează într-un câmp magnetic asupra unei sarcini electrice. q deplasându-se în spațiu cu viteză. Direcția sa în cazul în care taxa pozitivși se deplasează perpendicular pe vectorul de inducție magnetică, este determinată de regula mâinii stângi

Dacă cele patru degete ale mâinii stângi (de la arătător la degetul mic) sunt direcționate de-a lungul vectorului viteză, iar liniile câmpului magnetic intră în palmă, atunci degetul mare, la 90 ° distanță de celelalte patru degete în planul palmă, arată direcția forței Lorentz. Toți cei trei vectori , , sunt reciproc perpendiculari.

Dacă doriți să determinați direcția forței Lorentz pentru o sarcină negativă, atunci trebuie să utilizați și regula mâinii stângi și apoi să schimbați direcția forței rezultate cu 180 °. Astfel, cu aceeași direcție a vitezelor de sarcină într-un câmp magnetic, forța Lorentz va avea direcții reciproc opuse pentru sarcinile pozitive și negative. . Depinde și de unghiul a dintre vectorul viteză

R = m/qB.

Dacă o sarcină zboară într-un câmp magnetic uniform la un unghi a față de vector, atunci mișcarea ei va avea loc de-a lungul unei spirale.

Puterea amplificatorului

S-a dezvoltat istoric că forțele care acționează asupra unei sarcini electrice libere în mișcare, de exemplu, un ion care zboară în vid și o sarcină care se mișcă într-o direcție într-un conductor, un curent electric, sunt separate. Natura acestor forțe este aceeași în ambele cazuri, însă, în cazul unui curent electric în conductor, sarcina nu poate părăsi conductorul, așa că putem vorbi despre forța care acționează asupra conductorului în ansamblu.

Forța amperului este forța care acționează asupra unui conductor purtător de curent plasat într-un câmp magnetic.

Dacă un conductor purtător de curent este l poziționat deasupra palmei mâinii stângi, astfel încât vectorul de inducție magnetică să fie perpendicular pe acesta și să intre în palmă și să poziționeze cele patru degete ale mâinii în direcția curentului, apoi degetul mare îndoit ar indica direcția forței Ampère (Fig. 11). Direcția forței Ampere coincide cu direcția forței Lorentz, dacă presupunem că particulele pozitive se mișcă în direcția curgerii curentului (vezi Fig. 11).

Modulul forței Ampere este direct proporțional cu puterea curentului în conductor, modulul vectorului de inducție magnetică, lungimea conductorului lși sinusul unghiului a dintre direcția conductorului și direcția vectorului:

F A \u003d IlB sin a

După cum se poate observa din formulă, forța este maximă atunci când a = 90°, adică conductorul este situat perpendicular pe liniile câmpului magnetic.

Dacă doi conductori paraleli sunt conectați la o sursă de curent, astfel încât un curent electric să treacă prin ei, atunci, în funcție de direcția curentului în ei, conductorii fie resping, fie se atrag.

Explicația acestui fenomen este posibilă din punctul de vedere al apariției în jurul conductorilor unui tip special de materie - un câmp magnetic.

Se numesc forțele cu care interacționează conductorii purtători de curent magnetic.

Un câmp magnetic- acesta este un tip special de materie, a cărei caracteristică specifică este acțiunea asupra unei sarcini electrice în mișcare, conductoare cu curent, corpuri cu moment magnetic, cu o forță în funcție de vectorul vitezei de încărcare, direcția intensității curentului în conductorul şi pe direcţia momentului magnetic al corpului.

Istoria magnetismului datează din cele mai vechi timpuri, la vechile civilizații din Asia Mică. Pe teritoriul Asiei Mici, în Magnezia, a fost găsită o rocă, dintre care mostre au fost atrase unele de altele. După numele zonei, astfel de mostre au început să fie numite „magneți”. Orice magnet sub formă de tijă sau potcoavă are două capete, care se numesc poli; în acest loc sunt cele mai pronunțate proprietățile sale magnetice. Dacă atârnați un magnet pe o sfoară, un stâlp va îndrepta întotdeauna spre nord. Busola se bazează pe acest principiu. Polul orientat spre nord al unui magnet liber se numește polul nord al magnetului (N). Polul opus se numește polul sud (S).

Polii magnetici interacționează între ei: polii asemănători se resping, iar polii spre deosebire de poli se atrag. În mod similar, conceptul de câmp electric care înconjoară o sarcină electrică introduce conceptul de câmp magnetic în jurul unui magnet.

În 1820, Oersted (1777-1851) a descoperit că un ac magnetic situat lângă un conductor electric deviază atunci când curentul trece prin conductor, adică se creează un câmp magnetic în jurul conductorului purtător de curent. Dacă luăm un cadru cu curent, atunci câmpul magnetic extern interacționează cu câmpul magnetic al cadrului și are un efect de orientare asupra acestuia, adică există o poziție a cadrului la care câmpul magnetic extern are un efect maxim de rotație asupra și există o poziție când forța cuplului este zero.

Câmpul magnetic în orice punct poate fi caracterizat prin vectorul B, care se numește vector de inducție magnetică sau inducție magnetică la punct.

Inducția magnetică B este o mărime fizică vectorială, care este o forță caracteristică câmpului magnetic într-un punct. Este egal cu raportul dintre momentul mecanic maxim al forțelor care acționează asupra unei bucle cu curent plasat într-un câmp uniform și produsul dintre puterea curentului din buclă și aria sa:

Direcția vectorului de inducție magnetică B este luată ca fiind direcția normalei pozitive la cadru, care este legată de curentul din cadru prin regula șurubului din dreapta, cu un moment mecanic egal cu zero.

În același mod în care sunt descrise liniile de intensitate a câmpului electric, sunt reprezentate liniile de inducție a câmpului magnetic. Linia de inducție a câmpului magnetic este o linie imaginară, a cărei tangentă coincide cu direcția B în punct.

Direcțiile câmpului magnetic într-un punct dat pot fi definite și ca direcția care indică

polul nord al acului busolei plasat în acel punct. Se crede că liniile de inducție ale câmpului magnetic sunt direcționate de la polul nord spre sud.

Direcția liniilor de inducție magnetică a câmpului magnetic creat de un curent electric care curge printr-un conductor drept este determinată de regula unui ghirț sau șurub drept. Direcția de rotație a capului șurubului este luată ca direcție a liniilor de inducție magnetică, care ar asigura mișcarea lui de translație în direcția curentului electric (Fig. 59).

unde n 01 = 4 Pi 10 -7 V s / (A m). - constanta magnetica, R - distanta, I - puterea curentului in conductor.

Spre deosebire de liniile de câmp electrostatic, care încep cu o sarcină pozitivă și se termină cu una negativă, liniile de câmp magnetic sunt întotdeauna închise. Nu a fost găsită nicio sarcină magnetică similară cu cea electrică.

Un tesla (1 T) este luat ca unitate de inducție - inducerea unui astfel de câmp magnetic uniform în care un cuplu maxim de 1 Nm acționează asupra unui cadru cu o suprafață de 1 m 2, prin care un curent de 1 A curge.

Inducerea unui câmp magnetic poate fi determinată și de forța care acționează asupra unui conductor purtător de curent într-un câmp magnetic.

Un conductor cu curent plasat într-un câmp magnetic este supus forței Ampère, a cărei valoare este determinată de următoarea expresie:

unde I este puterea curentului în conductor, l- lungimea conductorului, B este modulul vectorului de inducție magnetică și este unghiul dintre vector și direcția curentului.

Direcția forței Ampere poate fi determinată de regula mâinii stângi: palma mâinii stângi este poziționată astfel încât liniile de inducție magnetică să intre în palmă, patru degete sunt plasate în direcția curentului în conductor, apoi degetul mare îndoit arată direcția forței Ampere.

Considerând că I = q 0 nSv și substituind această expresie în (3.21), obținem F = q 0 nSh/B sin A. Numărul de particule (N) dintr-un volum dat al conductorului este N = nSl, atunci F = q 0 NvB sin A.

Să determinăm forța care acționează din partea câmpului magnetic asupra unei particule încărcate separate care se mișcă într-un câmp magnetic:

Această forță se numește forța Lorentz (1853-1928). Direcția forței Lorentz poate fi determinată de regula mâinii stângi: palma mâinii stângi este poziționată astfel încât liniile de inducție magnetică să intre în palmă, patru degete arată direcția de mișcare a sarcinii pozitive, degetul mare îndoit arată direcția forței Lorentz.

Forța de interacțiune dintre doi conductori paraleli, prin care curg curenții I 1 și I 2, este egală cu:

Unde l- partea unui conductor care se află într-un câmp magnetic. Dacă curenții sunt în aceeași direcție, atunci conductoarele sunt atrase (Fig. 60), dacă sunt în sens invers, sunt respinse. Forțele care acționează asupra fiecărui conductor sunt egale ca mărime, de direcție opusă. Formula (3.22) este cea principală pentru determinarea unității de putere a curentului 1 amper (1 A).

Proprietățile magnetice ale unei substanțe sunt caracterizate de o mărime fizică scalară - permeabilitatea magnetică, care arată de câte ori inducerea B a unui câmp magnetic într-o substanță care umple complet câmpul diferă în valoare absolută de inducția B 0 a unui câmp magnetic. in vid:

După proprietățile lor magnetice, toate substanțele sunt împărțite în diamagnetic, paramagneticși feromagnetic.

Luați în considerare natura proprietăților magnetice ale substanțelor.

Electronii din învelișul atomilor de materie se mișcă pe orbite diferite. Pentru simplitate, considerăm că aceste orbite sunt circulare, iar fiecare electron care circulă în jurul nucleului atomic poate fi considerat ca un curent electric circular. Fiecare electron, ca un curent circular, creează un câmp magnetic, pe care îl vom numi orbital. În plus, un electron dintr-un atom are propriul său câmp magnetic, numit câmp de spin.

Dacă, atunci când este introdus într-un câmp magnetic extern cu inducție B 0, în interiorul substanței se creează inducția B< В 0 , то такие вещества называются диамагнитными (n< 1).

LA diamagneticÎn materialele în absența unui câmp magnetic extern, câmpurile magnetice ale electronilor sunt compensate, iar atunci când sunt introduse într-un câmp magnetic, inducerea câmpului magnetic al unui atom devine direcționată împotriva câmpului extern. Diamagnetul este împins în afara câmpului magnetic extern.

La paramagnetic materiale, inducția magnetică a electronilor în atomi nu este complet compensată, iar atomul în ansamblu se dovedește a fi ca un mic magnet permanent. De obicei, în materie, toți acești magneți mici sunt orientați în mod arbitrar, iar inducția magnetică totală a tuturor câmpurilor lor este egală cu zero. Dacă plasați un paramagnet într-un câmp magnetic extern, atunci toți magneții mici - atomii se vor transforma în câmpul magnetic extern ca acele busole și câmpul magnetic din substanță crește ( n >= 1).

feromagnetic sunt materiale care sunt n„1. Așa-numitele domenii, regiuni macroscopice de magnetizare spontană, sunt create în materiale feromagnetice.

În diferite domenii, inducerea câmpurilor magnetice are direcții diferite (Fig. 61) și într-un cristal mare

se compensează reciproc. Când o probă feromagnetică este introdusă într-un câmp magnetic extern, limitele domeniilor individuale sunt deplasate astfel încât volumul domeniilor orientate de-a lungul câmpului extern să crească.

Odată cu creșterea inducției câmpului extern B 0, crește inducția magnetică a substanței magnetizate. Pentru unele valori ale lui B 0, inducția își oprește creșterea bruscă. Acest fenomen se numește saturație magnetică.

O trăsătură caracteristică a materialelor feromagnetice este fenomenul de histerezis, care constă în dependența ambiguă a inducției în material de inducerea câmpului magnetic extern pe măsură ce acesta se modifică.

Bucla de histerezis magnetic este o curbă închisă (cdc`d`c), exprimând dependența inducției în material de amplitudinea inducției câmpului extern cu o modificare periodică destul de lentă a acestuia din urmă (Fig. 62).

Bucla de histerezis este caracterizată de următoarele valori B s , B r , B c . B s - valoarea maximă a inducţiei materialului la B 0s ; B r - inducția reziduală, egală cu valoarea inducției în material atunci când inducția câmpului magnetic extern scade de la B 0s la zero; -B c și B c - forță coercitivă - o valoare egală cu inducerea câmpului magnetic extern necesar pentru a schimba inducția în material de la rezidual la zero.

Pentru fiecare feromagnet, există o astfel de temperatură (punctul Curie (J. Curie, 1859-1906), peste care feromagnetul își pierde proprietățile feromagnetice.

Există două moduri de a aduce un feromagnet magnetizat într-o stare demagnetizată: a) căldură deasupra punctului Curie și răcire; b) magnetizați materialul cu un câmp magnetic alternant cu o amplitudine lent descrescătoare.

Feromagneții cu inducție reziduală scăzută și forță coercitivă se numesc magnetic soft. Ei găsesc aplicație în dispozitivele în care un feromagnet trebuie remagnetizat frecvent (miezuri de transformatoare, generatoare etc.).

Feromagneții duri magnetic, care au o forță coercitivă mare, sunt utilizați pentru fabricarea magneților permanenți.

legea lui Ampère stabilește că un conductor purtător de curent plasat într-un câmp magnetic uniform, a cărui inducție este B, este afectat de o forță proporțională cu puterea curentului și inducerea câmpului magnetic:

F=BI l sina (a este unghiul dintre direcția curentului și inducția câmpului magnetic). Acest Formula legii lui Ampère se dovedește a fi valabil pentru un conductor rectiliniu și un câmp omogen.

Dacă conductorul are o formulă arbitrară și câmpul este neomogen, atunci legea lui Ampère ia forma:

dF = I*B*dlsina

Legea lui Ampère în formă vectorială:

Forța Ampère este îndreptată perpendicular pe planul în care se află vectorii dl și B.

Pentru a determina direcția forței care acționează asupra unui conductor purtător de curent plasat într-un câmp magnetic, regula mana stanga.

Magní altepe ́ le - un câmp de forță care acționează asupra sarcinilor electrice în mișcare și asupra corpurilor cu moment magnetic, indiferent de starea deplasării lor , componentă magnetică câmp electromagnetic

Câmpul magnetic poate fi creat curent al particulelor încărcateși/sau momente magnetice electroniîn atomi(și momentele magnetice ale altor particule, deși într-o măsură mult mai mică) ( magneți permanenți).

În plus, apare în prezența unei variații în timp câmp electric.

Caracteristica principală de putere a câmpului magnetic este vector de inducție magnetică (vector de inducție a câmpului magnetic) . Din punct de vedere matematic - câmp vectorial, definirea și concretizarea conceptului fizic de câmp magnetic. Adesea, vectorul inducției magnetice este numit pur și simplu un câmp magnetic pentru concizie (deși aceasta nu este probabil cea mai strictă utilizare a termenului).

O altă caracteristică fundamentală a câmpului magnetic (inducția magnetică alternativă și strâns legată de aceasta, practic egală cu acesta ca valoare fizică) este potențial vectorial .

Câmpul magnetic poate fi numit un tip special de materie , prin care se realizează interacțiunea între particulele încărcate în mișcare sau corpurile care au moment magnetic.

Câmpurile magnetice sunt necesare (în context relativitatea specială) este o consecință a existenței câmpurilor electrice.

Împreună, magnetice și electric formează câmpuri câmp electromagnetic, ale căror manifestări sunt, în special, ușoară si toate celelalte undele electromagnetice.

Electricitate(I), trecând prin conductor, creează un câmp magnetic (B) în jurul conductorului.

Din punctul de vedere al teoriei câmpului cuantic, interacțiunea magnetică - ca caz special interacțiune electromagnetică purtate de lipsa de masă fundamentală boson - foton(o particulă care poate fi reprezentată ca o excitație cuantică a unui câmp electromagnetic), adesea (de exemplu, în toate cazurile de câmpuri statice) - virtual.

Pentru o descriere cantitativă a câmpului magnetic, puteți utiliza circuitul cu un curent. Întrucât circuitul cu curent experimentează acțiunea de orientare a câmpului, o pereche de forțe acționează asupra acestuia într-un câmp magnetic, ceea ce creează un moment de forțe în jurul unei axe fixe. Cuplul forțelor depinde atât de proprietățile câmpului la un punct dat, cât și de proprietățile conturului. Pentru un circuit plat cu curent eu o valoare egală cu produsul puterii curentului eu Spre piata S delimitat de un contur se numește moment magnetic al circuitului p m .

Momentul magnetic este o mărime vectorială. Direcția sa coincide cu direcția normalei pozitive la contur.

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

unde \(~\vec n\) este vectorul unitar al normalei la planul conturului.

Experiența arată că cuplul depinde de locația circuitului într-un câmp magnetic. Cuplul este egal cu 0 dacă câmpul magnetic este perpendicular pe planul conturului (Fig. 2, a), și este maxim dacă normala la contur este perpendiculară pe câmpul magnetic (Fig. 2, b).

Cuplul maxim, după cum arată experiența, este proporțional cu puterea curentului euși zona conturului cadrului cu curent, adică

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

Dacă la un punct dat al câmpului magnetic sunt plasate contururi cu momente magnetice diferite, atunci asupra lor vor acționa cupluri diferite, dar raportul \(~\frac(M_(max))(p_m)\) este același pentru toate contururile. și prin urmare poate servi ca o caracteristică a câmpului magnetic, numită inducție magnetică.

Inductie magnetica- aceasta este o mărime fizică vectorială, care este o forță caracteristică câmpului magnetic, numeric egală cu cuplul maxim care acționează asupra circuitului cu un moment magnetic unitar și îndreptată de-a lungul normalei pozitive a circuitului.

Modulul de inducție magnetică este egal cu

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

Unitatea SI a inducției magnetice este tesla (T).

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

1 T- inducerea magnetică a unui astfel de câmp omogen în care un cuplu de 1 Nm acţionează asupra unui circuit cu un moment magnetic de 1 A m 2.

Inducția magnetică \(~\vec B\) caracterizează complet câmpul magnetic. În fiecare punct, modulul și direcția acestuia pot fi găsite.

Câmp, în fiecare punct al cărui mărime și direcția inducției magnetice sunt aceleași (\(~\vec B = \operatorname(const)\)) , numit câmp magnetic uniform.

Dacă câmpul magnetic este generat de sistem n conductoare cu curenți, atunci, are loc principiul suprapunerii câmpurilor magnetice: inducția magnetică a câmpului sistemului de curenți este egală cu suma geometrică a inducției magnetice a câmpurilor fiecăruia dintre curenți separat:

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

Literatură

Aksenovich L. A. Fizica în liceu: Teorie. Sarcini. Teste: Proc. indemnizație pentru instituțiile care oferă general. medii, educație / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsy i vykhavanne, 2004. - C. 316-317.