La regola del gimlet può essere utilizzata solo se il campo magnetico è posizionato rettilineo rispetto al conduttore di corrente.
La regola del succhiello afferma che la direzione del campo magnetico coinciderà con la direzione dell'impugnatura del succhiello stesso, se il succhiello con filettatura destrorsa viene avvitato nel senso della corrente.
L'applicazione di questa regola è possibile anche nel solenoide. Quindi la regola del succhiello suona così: il dito sporgente del pollice della mano destra indicherà la direzione delle linee di induzione magnetica, se si avvolge il solenoide in modo che le dita puntino nella direzione della corrente nei giri.
Solenoide - è una bobina con spire strettamente avvolte. Un prerequisito è che la lunghezza della bobina deve essere significativamente maggiore del diametro.
La regola della mano destra è l'opposto della regola del succhiello, ma con una formulazione più comoda e comprensibile, motivo per cui viene utilizzata molto più spesso.
La regola della mano destra suona così: afferra l'elemento in studio con la mano destra in modo che le dita di un pugno chiuso indichino la direzione, nel qual caso, quando ti muovi in avanti nella direzione delle linee magnetiche, un grande dito piegato 90 gradi rispetto al palmo della tua mano indicheranno la direzione della corrente.
Se il compito descrive un conduttore in movimento, la regola della mano destra è formulata come segue: posizionare la mano in modo che le linee di forza del campo entrino nel palmo perpendicolarmente e il pollice, esteso perpendicolarmente, indichi la direzione del movimento del conduttore, quindi le quattro dita rimanenti sporgenti saranno dirette allo stesso modo della corrente indotta.
regola della mano sinistra
Posizionare il palmo sinistro in modo che quattro dita indichino la direzione della corrente elettrica nel conduttore, mentre le linee di induzione dovrebbero entrare nel palmo con un angolo di 90 gradi, quindi il pollice piegato indicherà la direzione della forza che agisce sul conduttore .Molto spesso, questa regola viene utilizzata per determinare la direzione in cui deviare il conduttore. Questo si riferisce alla situazione in cui un conduttore è posto tra due magneti e una corrente lo attraversa.
Scrivi la legge di Biot-Savart-Laplace dal libro di testo. Questa legge consente di calcolare l'ampiezza e la direzione del vettore di induzione magnetica in ogni caso generale. La base per calcolare il campo magnetico secondo questa regola sono le correnti che creano questo campo. Inoltre, le lunghezze delle sezioni attraverso le quali scorre la corrente possono essere arbitrariamente ridotte fino a valori elementari, aumentando così la precisione del calcolo.
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La regola della vite giusta è usata nella terminologia di una delle sezioni della fisica che studia i fenomeni elettromagnetici. Questa regola viene utilizzata per determinare la direzione del campo magnetico.
Avrai bisogno
- Manuale di fisica, matita, foglio di carta.
Istruzione
Leggi nel libro di testo per l'ottavo anno come suonano le regole della vite giusta. Questa regola è anche chiamata regola del succhiello o regola della mano destra, che ne indica la natura semantica. Quindi, una delle formulazioni della regola della vite giusta dice che per capire come è diretto il campo magnetico che si trova attorno a un conduttore percorso da corrente, è necessario immaginare che il movimento traslatorio di una vite rotante coincida con la direzione della corrente nel conduttore. Il senso di rotazione della testa della vite in questo caso dovrebbe indicare la direzione del campo magnetico di un conduttore rettilineo percorso da corrente.
Si prega di notare che la formulazione e la comprensione di questa regola diventa più chiara se immaginiamo un succhiello invece di una vite. Quindi la direzione di rotazione della maniglia del succhiello viene presa come direzione del campo magnetico.
Ricorda il solenoide. Come sapete, è un induttore avvolto su un nucleo magnetico. La bobina è collegata a una fonte di corrente, a seguito della quale al suo interno si forma un campo magnetico uniforme di una certa direzione.
Disegna schematicamente un solenoide su un pezzo di carta dal lato della sua estremità. In effetti, otterrai l'immagine di un cerchio. Indicare sul cerchio che rappresenta i giri della bobina, la direzione della corrente nel conduttore a forma di freccia (in senso orario). Ora resta da capire nella direzione della corrente dove sono dirette le linee del campo magnetico. In questo caso, possono essere diretti da te o verso di te.
Immagina di stringere una specie di vite o vite, ruotandola nella direzione del flusso di corrente nel solenoide. Il movimento di traslazione della vite mostra la direzione del campo magnetico all'interno del solenoide. Se la direzione della corrente è in senso orario, il vettore del campo magnetico è diretto lontano da te.
Molto è stato fatto dall'invenzione dell'elettricità. lavoro scientifico in fisica per studiarne le caratteristiche, le caratteristiche e l'influenza ambiente. La regola del succhiello ha lasciato un segno significativo nello studio del campo magnetico, la legge della mano destra per un avvolgimento cilindrico di un filo consente una comprensione più profonda dei processi che avvengono nel solenoide e la regola della mano sinistra caratterizza le forze che influenzano il conduttore con la corrente. Grazie alle mani destra e sinistra, nonché alle tecniche mnemoniche, questi schemi possono essere facilmente studiati e compresi.
principio del succhiello
Per molto tempo, le caratteristiche magnetiche ed elettriche del campo sono state studiate separatamente dalla fisica. Tuttavia, nel 1820, quasi per caso, lo scienziato danese Hans Christian Oersted scoprì le proprietà magnetiche di un filo con elettricità durante una lezione di fisica all'università. È stata anche trovata la dipendenza dell'orientamento dell'ago magnetico dalla direzione del flusso di corrente nel conduttore.
L'esperimento condotto dimostra la presenza di un campo con caratteristiche magnetiche attorno a un filo che trasporta corrente, al quale reagisce un ago o una bussola magnetizzati. L'orientamento del flusso del "cambiamento" fa girare l'ago della bussola in direzioni opposte, la freccia stessa si trova tangenzialmente al campo elettromagnetico.
Per identificare l'orientamento dei flussi elettromagnetici si utilizza la regola del gimlet, ovvero la legge della vite di destra, che afferma che, avvitando la vite lungo il percorso del flusso di corrente elettrica nello shunt, si ruota la maniglia imposterà l'orientamento dei flussi EM dello sfondo di "cambiamento".
È anche possibile utilizzare la regola di Maxwell della mano destra: quando il dito retratto della mano destra è orientato lungo il percorso del flusso di elettricità, le restanti dita serrate mostreranno l'orientamento del campo elettromagnetico.
Utilizzando questi due principi si otterrà lo stesso effetto, utilizzato per determinare i flussi elettromagnetici.
Legge della mano destra per il solenoide
Il principio della vite considerato o la regolarità di Maxwell per la mano destra è applicabile a un filo diritto con corrente. Tuttavia, nell'ingegneria elettrica ci sono dispositivi in cui il conduttore non si trova dritto e la legge della vite non è applicabile ad esso. Prima di tutto, questo vale per induttori e solenoidi. Un solenoide, come una specie di induttore, è un avvolgimento cilindrico di filo, la cui lunghezza è molte volte maggiore del diametro del solenoide. L'induttore dell'induttore differisce dal solenoide solo per la lunghezza del conduttore stesso, che può essere diverse volte inferiore.
matematico francese e Fisica A-M. Ampère, grazie ai suoi esperimenti, scoprì e dimostrò che quando la corrente elettrica passava attraverso la bobina di induttanza, i puntatori della bussola alle estremità dell'avvolgimento cilindrico del filo ruotavano le loro estremità inverse lungo i flussi invisibili del campo EM. Tali esperimenti hanno dimostrato che un campo magnetico si forma vicino all'induttore con la corrente e l'avvolgimento cilindrico del filo forma poli magnetici. Il campo elettromagnetico eccitato dalla corrente elettrica dell'avvolgimento cilindrico del filo è simile al campo magnetico di un magnete permanente: l'estremità dell'avvolgimento cilindrico del filo, da cui escono i flussi EM, rappresenta il polo nord e il l'estremità opposta è il sud.
Per riconoscere i poli magnetici e l'orientamento delle linee EM nell'induttore con la corrente, viene utilizzata la regola della mano destra per il solenoide. Dice che se prendi questa bobina con la tua mano, metti le dita del palmo direttamente nel corso del flusso di elettroni nei giri, il pollice, spostato di novanta gradi, imposterà l'orientamento del fondo elettromagnetico nel mezzo di il solenoide - il suo polo nord. Di conseguenza, conoscendo la posizione dei poli magnetici dell'avvolgimento cilindrico del filo, è possibile determinare il percorso del flusso di elettroni nelle spire.
legge della mano sinistra
Hans Christian Oersted, dopo aver scoperto il fenomeno di un campo magnetico vicino a uno shunt, ha rapidamente condiviso i suoi risultati con la maggior parte degli scienziati in Europa. Di conseguenza, Ampere A.-M., utilizzando i suoi metodi, dopo un breve periodo di tempo ha rivelato al pubblico un esperimento sul comportamento specifico di due shunt paralleli con corrente elettrica. La formulazione dell'esperimento ha dimostrato che i fili posti in parallelo, attraverso i quali l'elettricità scorre in una direzione, si muovono reciprocamente l'uno verso l'altro. Di conseguenza, tali shunt si respingeranno a vicenda, a condizione che il "cambiamento" che scorre in essi sia distribuito in direzioni diverse. Questi esperimenti costituirono la base delle leggi di Ampère.
I test ci consentono di esprimere le principali conclusioni:
- Un magnete permanente, un conduttore "reversibile", una particella in movimento caricata elettricamente hanno una regione EM attorno a loro;
- Una particella carica che si muove in questa regione è soggetta ad una certa influenza dallo sfondo EM;
- L'"inversione" elettrica è il movimento orientato delle particelle cariche, rispettivamente, lo sfondo elettromagnetico agisce sullo shunt con l'elettricità.
Lo sfondo EM influenza lo shunt con un "cambiamento" di un tipo di pressione chiamato forza di Ampère. Questa caratteristica può essere determinata dalla formula:
FA=IBΔlsina, dove:
- FA è la forza Ampere;
- I è l'intensità dell'elettricità;
- B è il vettore dell'induzione magnetica modulo;
- Δl è la dimensione dello shunt;
- α è l'angolo tra la direzione B e il percorso dell'elettricità nel filo.
A condizione che l'angolo α sia di novanta gradi, allora questa forza è la più grande. Di conseguenza, se questo angolo zero, allora la forza è zero. Il contorno di questa forza è rivelato dal modello della mano sinistra.
Se studi la regola del gimlet e la regola della mano sinistra, otterrai tutte le risposte sulla formazione dei campi EM e sul loro effetto sui conduttori. Grazie a queste regole è possibile calcolare l'induttanza delle bobine e, se necessario, formare controcorrenti. Il principio di costruzione dei motori elettrici si basa sulle forze Ampère in generale e sulla regola della mano sinistra in particolare.
video
In fisica per il grado 11 (Kasyanov V.A., 2002),
un compito №32
al capitolo" Magnetismo. Un campo magnetico. PRINCIPALI DISPOSIZIONI».
Vettore di induzione magnetica
La corrente elettrica ha un effetto magnetico, quindi un campo magnetico è generato da cariche in movimento.
Vettore di induzione magnetica- vettore quantità fisica, la cui direzione in un dato punto coincide con la direzione indicata in questo punto dal polo nord di un ago magnetico libero.
Modulo del vettore di induzione magnetica- una quantità fisica pari al rapporto tra la forza massima agente dal lato del campo magnetico su un segmento del conduttore con corrente, per il prodotto dell'intensità della corrente e la lunghezza del segmento del conduttore:
L'unità di induzione magnetica è tesla (1 T).
Regola del succhiello per corrente continua: se si avvita il succhiello nella direzione della corrente nel conduttore, la direzione della velocità di movimento dell'estremità della sua maniglia coincide con la direzione del vettore di induzione magnetica a questo punto.
Regola della mano destra per la corrente continua: se copri il conduttore con la mano destra, puntando il pollice piegato lungo la corrente, la punta delle dita rimanenti a questo punto mostrerà la direzione del vettore di induzione a questo punto.
Il principio di sovrapposizione dei campi magnetici: l'induzione magnetica risultante in un dato punto è la somma dei vettori di induzione magnetica creati da varie correnti a questo punto:
Regola del succhiello per una bobina con corrente (corrente di loop): se si ruota la maniglia del succhiello nella direzione della corrente nella bobina, il movimento di traslazione del succhiello coincide con la direzione del vettore di induzione magnetica creato dalla corrente nella bobina sul suo asse.
Linee di induzione magnetica- linee, tangenti a cui in ogni punto coincidono con la direzione del vettore di induzione magnetica. Le linee di induzione magnetica sono sempre chiuse: non hanno inizio né fine. Campo magnetico - un campo a vortice, cioè un campo con linee chiuse di induzione magnetica
Flusso magnetico (flusso di induzione magnetica) attraverso la superficie di una certa area - una quantità fisica uguale al prodotto scalare del vettore di induzione magnetica e del vettore dell'area:
L'unità di flusso magnetico è weber (1 Wb) 1 Wb \u003d 1 Tl.m 2.
Legge di Ampère: la forza con cui il campo magnetico agisce su un segmento di un conduttore percorso da corrente posto in esso è uguale al prodotto dell'intensità della corrente, dell'induzione magnetica, della lunghezza del segmento del conduttore e del seno dell'angolo tra le direzioni della corrente e il vettore di induzione magnetica:
In un campo magnetico uniforme, un circuito chiuso tende ad assestarsi in modo tale che la direzione della propria induzione coincida con la direzione dell'induzione esterna.
forza di Lorentz- la forza che agisce su una particella carica che si muove a velocità v dal lato del campo magnetico B:
dove q è la carica della particella ed è l'angolo tra la velocità della particella e l'induzione del campo magnetico.
Determina la direzione della forza di Lorentz regola della mano sinistra: se la mano sinistra è posizionata in modo che quattro dita tese indichino la direzione della velocità di carica positiva (o opposta alla velocità di carica negativa) e il vettore di induzione magnetica entra nel palmo, allora il pollice è piegato (sul piano del palmo) di 90° indicherà la direzione della forza che agisce su una data carica.
Una particella carica che vola in un campo magnetico uniforme parallelo alle linee di induzione magnetica si muove uniformemente lungo queste linee. Una particella carica che vola in un campo magnetico uniforme su un piano perpendicolare alle linee di induzione magnetica si muove su questo piano in un cerchio. Conduttori posti in parallelo, attraverso i quali le correnti scorrono in una direzione, si attraggono e in direzioni opposte si respingono. I campi magnetici creati dalle correnti I 1, I 2, che scorrono attraverso conduttori paralleli infinitamente lunghi situati a una distanza r l'uno dall'altro, portano alla comparsa di una forza di interazione su ciascun segmento di conduttori con una lunghezza Δl
dove k m - coefficiente di proporzionalità, k m \u003d 2 10 -7 N / A 2
L'unità di misura dell'intensità della corrente è ampere (1 A) L'intensità della corrente continua è 1 A se la corrente, che scorre attraverso due conduttori paralleli di lunghezza infinita e di sezione circolare trascurabile, posti nel vuoto ad una distanza di 1 m l'uno dall'altro , cause su un segmento del conduttore con una forza di interazione di lunghezza 1 m pari a 2 10 -7 N
L'induzione del campo magnetico diminuisce con l'aumentare della distanza dal conduttore con la corrente. L'interazione dei conduttori con la corrente è una conseguenza dell'interazione magnetica delle cariche in movimento nei conduttori. Sotto l'influenza di una forza magnetica, le cariche opposte che si muovono in parallelo in direzioni opposte sono attratti e cariche simili vengono respinte.
Induttanza ad anello(o coefficiente di autoinduzione) - una quantità fisica pari al coefficiente di proporzionalità tra il flusso magnetico attraverso l'area delimitata dal circuito conduttore e l'intensità della corrente nel circuito. L'unità di induttanza è henry (1 H)
Energia del campo magnetico, creato durante il flusso di corrente I attraverso un conduttore con induttanza L, è uguale a
Permeabilità magnetica del mezzo- una grandezza fisica che mostra quante volte l'induzione di un campo magnetico in un mezzo omogeneo differisce dall'induzione magnetica di un campo esterno (magnetizzante) nel vuoto.
Diamagneti, paramagneti, ferromagneti- le principali classi di sostanze con proprietà magnetiche nettamente diverse
Diamagnetico- sostanza in cui il campo magnetico esterno è leggermente indebolito (μ<= 1)
Paramagnetico una sostanza in cui il campo magnetico esterno è leggermente potenziato (μ >= 1)
Ferromagnetico- una sostanza in cui il campo magnetico esterno è notevolmente potenziato (μ >> 1)
Curva di magnetizzazione- dipendenza dell'induzione magnetica intrinseca dall'induzione del campo magnetico esterno
Forza coercitivaè l'induzione magnetica del campo esterno necessario per smagnetizzare il campione
Ferromagneti magneticamente duri- ferromagneti ad alta magnetizzazione residua Ferromagneti magneticamente morbidi- ferromagneti a bassa magnetizzazione residua Ciclo di isteresi- curva chiusa di magnetizzazione e smagnetizzazione di un ferromagnete Temperatura di Curie- la temperatura critica al di sopra della quale avviene il passaggio di una sostanza da uno stato ferromagnetico a uno stato paramagnetico
Entrando nell'età adulta, poche persone ricordano il corso di fisica della scuola. Tuttavia, a volte è necessario approfondire la memoria, perché alcune conoscenze acquisite in gioventù possono facilitare notevolmente la memorizzazione di leggi complesse. Uno di questi è la regola della mano destra e sinistra in fisica. La sua applicazione nella vita consente di comprendere concetti complessi (ad esempio, per determinare la direzione del vettore assiale con una base nota). Oggi cercheremo di spiegare questi concetti e come funzionano in un linguaggio accessibile a un semplice profano che si è laureato molto tempo fa e ha dimenticato informazioni inutili (come gli sembravano).
Leggi nell'articolo:
La formulazione della regola del succhiello
Piotr Buravchik è il primo fisico a formulare la regola della mano sinistra per varie particelle e campi. È applicabile sia nell'ingegneria elettrica (aiuta a determinare la direzione dei campi magnetici) sia in altre aree. Aiuterà, ad esempio, a determinare la velocità angolare.
Regola del succhiello (regola della mano destra): questo nome non è associato al nome del fisico che lo ha formulato. Più nome si affida a uno strumento che ha una certa direzione della coclea. Di solito, un succhiello (vite, cavatappi) ha un cosiddetto. il filo è destrorso, il trapano entra nel terreno in senso orario. Considera l'applicazione di questa affermazione per determinare il campo magnetico.
Necessità di spremere mano destra in un pugno, pollice in su. Ora apriamo leggermente gli altri quattro. Ci mostrano la direzione del campo magnetico. In breve, la regola del succhiello ha il seguente significato: avvitando il succhiello lungo la direzione della corrente, vedremo che la maniglia ruota nella direzione della linea del vettore di induzione magnetica.
La regola della mano destra e della mano sinistra: l'applicazione nella pratica
Nel considerare l'applicazione di questa legge, partiamo dalla regola della mano destra. Se si conosce la direzione del vettore del campo magnetico, con l'aiuto di un succhiello si può fare a meno della conoscenza della legge dell'induzione elettromagnetica. Immagina che la vite si muova lungo il campo magnetico. Quindi la direzione del flusso di corrente sarà "lungo il filo", cioè a destra.
Prestiamo attenzione al magnete permanente controllato, il cui analogo è il solenoide. Al suo interno, è una bobina con due contatti. È noto che la corrente si sposta da "+" a "-". Sulla base di queste informazioni, prendiamo il solenoide nella mano destra in una posizione tale che 4 dita indichino la direzione del flusso di corrente. Quindi il pollice teso indicherà il vettore del campo magnetico.
La regola della mano sinistra: cosa si può determinare usandola
Non confondere le regole della mano sinistra e del succhiello: sono progettate per scopi completamente diversi. Con l'aiuto della mano sinistra si possono determinare due forze, o meglio, la loro direzione. Esso:
- forza di Lorentz;
- amperaggio.
Proviamo a capire come funziona.
La regola della mano sinistra per il potere di Ampère: cos'è
Organizzare mano sinistra lungo il conduttore in modo che le dita puntino nella direzione del flusso di corrente. Il pollice punterà nella direzione del vettore di forza Ampère e nella direzione della mano, tra il pollice e l'indice, sarà diretto il vettore del campo magnetico. Questa sarà la regola della mano sinistra per la forza ampere, la cui formula è simile a questa:
Regola della mano sinistra per la forza di Lorentz: differenze dalla precedente
Disponiamo le tre dita della mano sinistra (pollice, indice e medio) in modo che siano ad angolo retto l'una rispetto all'altra. Il pollice, in questo caso diretto di lato, indicherà la direzione della forza di Lorentz, il dito indice (puntato verso il basso) - la direzione del campo magnetico (da Polo Nord a sud), e quella centrale, posta perpendicolarmente al lato di quella grande, è la direzione della corrente nel conduttore.
La formula per calcolare la forza di Lorentz può essere vista nella figura seguente.
Conclusione
Dopo aver affrontato una volta le regole della mano destra e della mano sinistra, il caro lettore capirà quanto sia facile usarle. Dopotutto, sostituiscono la conoscenza di molte leggi della fisica, in particolare dell'ingegneria elettrica. La cosa principale qui è non dimenticare la direzione del flusso di corrente.
Ci auguriamo che l'articolo di oggi sia stato utile ai nostri cari lettori. Se hai domande, puoi lasciarle nelle discussioni qui sotto. La redazione del sito sarà lieta di rispondervi il prima possibile. Scrivi, comunica, chiedi. E noi, a nostra volta, ti invitiamo a guardare un breve video che ti aiuterà a comprendere più a fondo l'argomento della nostra conversazione di oggi.
Accade spesso che il problema non possa essere risolto perché la formula necessaria non è a portata di mano. Derivare una formula fin dall'inizio non è la cosa più veloce e ogni minuto conta.
Di seguito abbiamo raccolto insieme le formule di base sul tema "Elettricità e Magnetismo". Ora, quando si risolvono i problemi, è possibile utilizzare questo materiale come riferimento, in modo da non perdere tempo a cercare le informazioni necessarie.
Magnetismo: definizione
Il magnetismo è l'interazione di cariche elettriche in movimento che si verificano attraverso un campo magnetico.
Campo – forma speciale importa. Nell'ambito del modello standard ci sono elettriche, magnetiche, campi elettromagnetici, il campo di forza nucleare, il campo gravitazionale e il campo di Higgs. Forse ci sono altri campi ipotetici che possiamo solo ipotizzare o non indovinare affatto. Oggi ci interessa il campo magnetico.
Induzione magnetica
Proprio come i corpi carichi creano un campo elettrico intorno a loro, i corpi carichi in movimento generano un campo magnetico. Il campo magnetico non è creato solo da cariche in movimento ( elettro-shock), ma colpisce anche loro. In effetti, un campo magnetico può essere rilevato solo dal suo effetto sulle cariche in movimento. E agisce su di loro con una forza chiamata forza Ampere, di cui parleremo più avanti.
Prima di iniziare a dare formule specifiche, dobbiamo parlare di induzione magnetica.
L'induzione magnetica è un vettore di potenza caratteristico di un campo magnetico.
È contrassegnato con la lettera B e misurato Tesla (tl) . Per analogia con la tensione per campo elettrico e l'induzione magnetica mostra quanto forte il campo magnetico agisce sulla carica.
A proposito, ne troverai molti fatti interessanti su questo argomento nel nostro articolo su.
Come determinare la direzione del vettore di induzione magnetica? Qui siamo interessati al lato pratico della questione. Il caso più comune nei problemi è un campo magnetico creato da un conduttore con corrente, che può essere rettilineo oa forma di cerchio o bobina.
Per determinare la direzione del vettore di induzione magnetica, c'è regola della mano destra. Preparati a usare il pensiero astratto e spaziale!
Se prendi il conduttore nella mano destra in modo che il pollice sia rivolto nella direzione della corrente, le dita piegate attorno al conduttore mostreranno la direzione delle linee del campo magnetico attorno al conduttore. Il vettore di induzione magnetica in ogni punto sarà diretto tangenzialmente alle linee di forza.
Potenza dell'amplificatore
Immagina che ci sia un campo magnetico con induzione B. Se posizioniamo un conduttore di lunghezza l , attraverso il quale scorre la corrente io , allora il campo agirà sul conduttore con la forza:
Ecco cos'è amperaggio . Angolo alfa è l'angolo tra la direzione del vettore di induzione magnetica e la direzione della corrente nel conduttore.
La direzione della forza Ampère è determinata dalla regola della mano sinistra: se si posiziona la mano sinistra in modo che le linee di induzione magnetica entrino nel palmo e le dita tese indichino la direzione della corrente, il pollice messo da parte indicherà la direzione della forza Ampère.
forza di Lorentz
Abbiamo scoperto che il campo agisce su un conduttore con corrente. Ma se è così, allora inizialmente agisce separatamente su ciascuna carica mobile. La forza con cui un campo magnetico agisce su una persona che si muove al suo interno carica elettrica, è chiamato forza di Lorentz . È importante notare qui la parola "in movimento", quindi il campo magnetico non agisce su cariche stazionarie.
Quindi, una particella con una carica q si muove in un campo magnetico con induzione A con velocità v , un alfa è l'angolo tra il vettore velocità delle particelle e il vettore di induzione magnetica. Allora la forza che agisce sulla particella è:
Come determinare la direzione della forza di Lorentz? Regola della mano sinistra. Se il vettore di induzione entra nel palmo e le dita puntano nella direzione della velocità, il pollice piegato mostrerà la direzione della forza di Lorentz. Si noti che questo è il modo in cui viene determinata la direzione per le particelle caricate positivamente. Per le cariche negative, la direzione risultante deve essere invertita.
Se una particella di massa m vola nel campo perpendicolare alle linee di induzione, quindi si muoverà in un cerchio e la forza di Lorentz svolgerà il ruolo di una forza centripeta. Il raggio del cerchio e il periodo di rivoluzione di una particella in un campo magnetico uniforme possono essere trovati dalle formule:
Interazione delle correnti
Consideriamo due casi. Innanzitutto, la corrente scorre in un filo rettilineo. Il secondo è in un ciclo circolare. Come sappiamo, la corrente crea un campo magnetico.
Nel primo caso, l'induzione magnetica di un filo con corrente io sulla distanza R da esso si calcola con la formula:
Mu è la permeabilità magnetica della sostanza, mu con indice zero è la costante magnetica.
Nel secondo caso, l'induzione magnetica al centro di un anello circolare con corrente è:
Inoltre, quando si risolvono problemi, può essere utile la formula per il campo magnetico all'interno del solenoide. - questa è una bobina, cioè un insieme di spire circolari con corrente.
Lascia che sia il loro numero N , e la lunghezza del solenoil stesso è l . Quindi il campo all'interno del solenoide viene calcolato dalla formula:
A proposito! Per i nostri lettori c'è ora uno sconto del 10%.
Flusso magnetico ed EMF
Se l'induzione magnetica è un vettore caratteristico di un campo magnetico, allora flusso magnetico – scalare, che è anche una delle caratteristiche più importanti del campo. Immaginiamo di avere una sorta di cornice o contorno che abbia una certa area. Il flusso magnetico mostra quante linee di forza passano attraverso un'unità di area, cioè caratterizza l'intensità del campo. misurato in Weberach (WB) e indicato F .
S - area del contorno, alfa è l'angolo tra la normale (perpendicolare) al piano del contorno e il vettore A .
Quando si modifica il flusso magnetico attraverso il circuito, il circuito viene indotto EMF , uguale alla velocità di variazione del flusso magnetico attraverso il circuito. A proposito, puoi leggere di più su cos'è la forza elettromotrice in un altro dei nostri articoli.
In sostanza, la formula sopra è la formula per la legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica. Ricordiamo che il tasso di variazione di qualsiasi quantità non è altro che una sua derivata rispetto al tempo.
Il contrario vale anche per il flusso magnetico e l'EMF a induzione. Una variazione della corrente nel circuito porta ad una variazione del campo magnetico e, di conseguenza, ad una variazione del flusso magnetico. In questo caso, si verifica un EMF di autoinduzione, che impedisce un cambiamento nella corrente nel circuito. Il flusso magnetico che permea il circuito con la corrente è chiamato flusso magnetico proprio, è proporzionale alla forza della corrente nel circuito ed è calcolato dalla formula:
l è un fattore di proporzionalità chiamato induttanza, che viene misurato in Enrico (Gn) . L'induttanza è influenzata dalla forma del circuito e dalle proprietà del mezzo. Per lunghezza bobina l e con il numero di giri N l'induttanza si calcola con la formula:
La formula per l'EMF di autoinduzione:
Energia del campo magnetico
Elettricità, energia nucleare, energia cinetica. L'energia magnetica è una forma di energia. Nei problemi fisici, il più delle volte è necessario calcolare l'energia del campo magnetico della bobina. Bobina di energia magnetica con corrente io e induttanza l è uguale a:
Densità di energia del campo volumetrico:
Naturalmente, queste non sono tutte le formule di base della sezione di fisica. « elettricità e magnetismo » , tuttavia, possono spesso aiutare a risolvere problemi e calcoli standard. Se incontri un problema con un asterisco e non riesci a trovarne la chiave, semplificati la vita e contatta il
