Regula brațului poate fi utilizată numai dacă câmpul magnetic este situat rectiliniu față de conductorul purtător de curent.
Regula brațului stabilește că direcția câmpului magnetic va coincide cu direcția mânerului brațului în sine, dacă brațul cu filet din dreapta este înșurubat în direcția curentului.
Aplicarea acestei reguli este posibilă și în solenoid. Apoi, regula gimletului sună așa: degetul mare care iese în afară al mâinii drepte va indica direcția liniilor de inducție magnetică, dacă înfășurați solenoidul astfel încât degetele să îndrepte spre direcția curentului în viraje.
Solenoid - este o bobină cu spire strânse. O condiție prealabilă este ca lungimea bobinei să fie semnificativ mai mare decât diametrul.
Regula mainii drepte este opusul regulii gimletului, dar cu o formulare mai comoda si mai inteligibila, motiv pentru care este folosita mult mai des.
Regula mâinii drepte sună așa - apucați elementul studiat cu mâna dreaptă, astfel încât degetele unui pumn strâns să indice direcția, caz în care, atunci când vă deplasați înainte în direcția liniilor magnetice, un deget mare îndoit 90 de grade față de palma vor indica direcția curentului.
Dacă sarcina descrie un conductor în mișcare, atunci regula mâinii drepte este formulată după cum urmează: poziționați mâna astfel încât liniile câmpului de forță să intre în palmă perpendicular, iar degetul mare, întins perpendicular, ar trebui să indice direcția de mișcare a conductor, atunci cele patru degete proeminente rămase vor fi direcționate în același mod ca și curentul indus.
regula mana stanga
Poziționați palma stângă astfel încât patru degete să indice direcția curentului electric în conductor, în timp ce liniile de inducție ar trebui să intre în palmă la un unghi de 90 de grade, apoi degetul mare îndoit va indica direcția forței care acționează asupra conductorului. .Cel mai adesea, această regulă este folosită pentru a determina direcția în care conductorul se va abate. Aceasta se referă la situația în care un conductor este plasat între doi magneți și trece un curent prin el.
Scrieți legea Biot-Savart-Laplace din manual. Această lege vă permite să calculați mărimea și direcția vectorului de inducție magnetică în orice caz general. Baza pentru calcularea câmpului magnetic conform acestei reguli o constituie curenții care creează acest câmp. Mai mult, lungimile secțiunilor prin care curge curentul pot fi făcute arbitrar mici până la valorile elementare, crescând astfel acuratețea calculului.
Videoclipuri similare
Regula șurubului drept este folosită în terminologia uneia dintre secțiunile de fizică care studiază fenomenele electromagnetice. Această regulă este folosită pentru a determina direcția câmpului magnetic.
Vei avea nevoie
- Manual de fizică, creion, foaie de hârtie.
Instruire
Citiți în manualul pentru clasa a VIII-a cum sună regulile șurubului potrivit. Această regulă se mai numește și regula gimlet sau regula mâinii drepte, ceea ce indică natura ei semantică. Deci, una dintre formulările regulii șurubului potrivit spune că, pentru a înțelege cum este direcționat câmpul magnetic situat în jurul unui conductor purtător de curent, este necesar să ne imaginăm că mișcarea de translație a unui șurub care se rotește coincide cu direcția curent în conductor. În acest caz, direcția de rotație a capului șurubului ar trebui să indice direcția câmpului magnetic al unui conductor drept care poartă curent.
Vă rugăm să rețineți că formularea și înțelegerea acestei reguli devin mai clare dacă ne imaginăm un braț în loc de un șurub. Apoi, direcția de rotație a mânerului gimlet este luată ca direcție a câmpului magnetic.
Amintiți-vă de solenoidul. După cum știți, este un inductor înfășurat pe un miez magnetic. Bobina este conectată la o sursă de curent, în urma căreia în interiorul acesteia se formează un câmp magnetic uniform de o anumită direcție.
Desenați schematic un solenoid pe o bucată de hârtie din partea laterală a capătului său. De fapt, veți obține o imagine a unui cerc. Indicați pe cercul reprezentând spirele bobinei, direcția curentului în conductor sub formă de săgeată (în sensul acelor de ceasornic). Acum rămâne de înțeles în direcția curentului unde sunt îndreptate liniile câmpului magnetic. În acest caz, ele pot fi direcționate fie de la tine, fie către tine.
Imaginați-vă că strângeți un fel de șurub sau șurub, rotindu-l în direcția fluxului de curent în solenoid. Mișcarea de translație a șurubului arată direcția câmpului magnetic în interiorul solenoidului. Dacă direcția curentului este în sensul acelor de ceasornic, atunci vectorul câmpului magnetic este îndreptat departe de tine.
S-au făcut multe de la inventarea electricității. munca stiintificaîn fizică pentru a-i studia caracteristicile, trăsăturile și influența asupra mediu inconjurator. Regula gimlet și-a pus amprenta semnificativă asupra studiului câmpului magnetic, legea mâinii drepte pentru o înfășurare cilindrică a unui fir permite o înțelegere mai profundă a proceselor care au loc în solenoid, iar regula mâinii stângi caracterizează forțele care afectează conductorul cu curent. Datorită mâinilor drepte și stângi, precum și tehnicilor mnemonice, aceste modele pot fi ușor studiate și înțelese.
principiul gimletului
Pentru o perioadă destul de lungă de timp, caracteristicile magnetice și electrice ale câmpului au fost studiate separat de fizică. Cu toate acestea, în 1820, din întâmplare, omul de știință danez Hans Christian Oersted a descoperit proprietățile magnetice ale unui fir cu electricitate în timpul unei prelegeri despre fizică la universitate. S-a constatat și dependența orientării acului magnetic de direcția curgerii curentului în conductor.
Experimentul desfășurat dovedește prezența unui câmp cu caracteristici magnetice în jurul unui fir purtător de curent, la care reacționează un ac sau un compas magnetizat. Orientarea fluxului „schimbării” face ca acul busolei să se întoarcă în direcții opuse, săgeata însăși este situată tangențial la câmpul electromagnetic.
Pentru a identifica orientarea fluxurilor electromagnetice se folosește regula girletului, sau legea șurubului drept, care prevede că, prin înșurubarea șurubului de-a lungul cursului fluxului de curent electric în șunt, se rotește mânerul. va seta orientarea fluxurilor EM ale fundalului „schimbare”.
De asemenea, este posibil să folosiți regula lui Maxwell a mâinii drepte: atunci când degetul retras al mâinii drepte este orientat de-a lungul cursului fluxului de electricitate, atunci degetele strânse rămase vor arăta orientarea câmpului electromagnetic.
Folosind aceste două principii, se va obține același efect, folosit pentru determinarea fluxurilor electromagnetice.
Legea mâinii drepte pentru solenoid
Principiul șurubului considerat sau regularitatea lui Maxwell pentru mâna dreaptă este aplicabil unui fir drept cu curent. Cu toate acestea, în inginerie electrică există dispozitive în care conductorul nu este situat drept, iar legea șurubului nu este aplicabilă acestuia. În primul rând, acest lucru se aplică inductorilor și solenoizilor. Un solenoid, ca un fel de inductor, este o înfășurare cilindrică de sârmă, a cărei lungime este de multe ori mai mare decât diametrul solenoidului. Inductorul inductor diferă de solenoid doar prin lungimea conductorului în sine, care poate fi de câteva ori mai mică.
matematician francez şi Fizica A-M. Ampère, datorită experimentelor sale, a descoperit și a dovedit că, atunci când curentul electric a trecut prin șocul de inductanță, indicatoarele busolei de la capetele înfășurării cilindrice a firului își învârteau capetele inverse de-a lungul fluxurilor invizibile ale câmpului EM. Astfel de experimente au demonstrat că în apropierea inductorului se formează un câmp magnetic cu curent, iar înfășurarea cilindrică a firului formează poli magnetici. Câmpul electromagnetic excitat de curentul electric al înfășurării cilindrice a firului este similar cu câmpul magnetic al unui magnet permanent - capătul înfășurării cilindrice a firului, din care ies fluxurile EM, reprezintă polul nord, iar capătul opus este sudul.
Pentru a recunoaște polii magnetici și orientarea liniilor EM în inductor cu curent, se folosește regula din dreapta pentru solenoid. Se spune că dacă luați această bobină cu mâna, plasați degetele palmei direct în cursul fluxului de electroni în viraje, degetul mare, mișcat cu nouăzeci de grade, va stabili orientarea fundalului electromagnetic în mijlocul solenoidul - polul său nord. În consecință, cunoscând poziția polilor magnetici ai înfășurării cilindrice a firului, este posibil să se determine calea fluxului de electroni în spire.
legea mâinii stângi
Hans Christian Oersted, după ce a descoperit fenomenul unui câmp magnetic în apropierea unui șunt, și-a împărtășit rapid rezultatele cu majoritatea oamenilor de știință din Europa. Drept urmare, Ampere A.-M., folosind metode proprii, după o scurtă perioadă de timp a dezvăluit publicului un experiment privind comportamentul specific a două șunturi paralele cu curent electric. Formularea experimentului a dovedit că firele plasate în paralel, prin care curentul electric circulă într-o direcție, se deplasează reciproc unul către celălalt. În consecință, astfel de șunturi se vor respinge reciproc, cu condiția ca „schimbarea” care curge în ele să fie distribuită în direcții diferite. Aceste experimente au stat la baza legilor lui Ampère.
Testele ne permit să exprimăm principalele concluzii:
- Un magnet permanent, un conductor „reversibil”, o particulă în mișcare încărcată electric au o regiune EM în jurul lor;
- O particulă încărcată care se mișcă în această regiune este supusă unei anumite influențe din partea fondului EM;
- „Inversarea” electrică este mișcarea orientată a particulelor încărcate, respectiv fondul electromagnetic acționează asupra șuntului cu electricitate.
Fondul EM influențează șuntul cu o „schimbare” a unui fel de presiune numită forță Ampère. Această caracteristică poate fi determinată prin formula:
FA=IBΔlsinα, unde:
- FA este forța Amperi;
- I este intensitatea energiei electrice;
- B este vectorul inducției magnetice modulo;
- Δl este dimensiunea șuntului;
- α este unghiul dintre direcția B și cursul electricității în fir.
Cu condiția ca unghiul α să fie de nouăzeci de grade, atunci această forță este cea mai mare. În consecință, dacă acest unghi zero, atunci forța este zero. Conturul acestei forțe este dezvăluit de modelul mâinii stângi.
Dacă studiați regula gimletului și regula mâinii stângi, veți obține toate răspunsurile la formarea câmpurilor EM și efectul acestora asupra conductorilor. Datorită acestor reguli, este posibil să se calculeze inductanța bobinelor și, dacă este necesar, să se formeze contracurenți. Principiul construcției motoarelor electrice se bazează pe forțele Ampère în general și pe regula mâinii stângi în special.
Video
La fizică pentru clasa a 11-a (Kasyanov V.A., 2002),
o sarcină №32
la capitolul " Magnetism. Un câmp magnetic. DISPOZIȚII PRINCIPALE».
Vector de inducție magnetică
Curentul electric are efect magnetic.Astfel, un câmp magnetic este generat de sarcinile în mișcare.
Vector de inducție magnetică- vector cantitate fizica, a cărui direcție într-un punct dat coincide cu direcția indicată în acest punct de polul nord al unui ac magnetic liber.
Modulul vectorului de inducție magnetică- o mărime fizică egală cu raportul dintre forța maximă care acționează din câmpul magnetic asupra unui segment al unui conductor cu curent și produsul dintre puterea curentului și lungimea segmentului conductor:
Unitatea de inducție magnetică este tesla (1 T).
Regula Gimlet pentru curent continuu: dacă înșurubați brațul în direcția curentului din conductor, atunci direcția vitezei de mișcare a capătului mânerului său coincide cu direcția vectorului de inducție magnetică în acest punct.
Regula pentru mâna dreaptă pentru curent continuu: dacă acoperiți conductorul cu mâna dreaptă, îndreptând degetul mare îndoit de-a lungul curentului, atunci vârfurile degetelor rămase în acest punct vor arăta direcția vectorului de inducție în acest punct.
Principiul suprapunerii câmpurilor magnetice: inducția magnetică rezultată într-un punct dat este suma vectorilor de inducție magnetică creați de diverși curenți în acest punct:
Regula Gimlet pentru o bobină cu curent (curent de buclă): dacă rotiți mânerul brațului în direcția curentului din bobină, atunci mișcarea de translație a brațului coincide cu direcția vectorului de inducție magnetică creat de curentul din bobină pe axa acesteia.
Linii de inducție magnetică- drepte, tangente la care în fiecare punct coincid cu direcția vectorului de inducție magnetică. Liniile de inducție magnetică sunt întotdeauna închise: nu au început și nici sfârșit. Câmp magnetic - un câmp vortex, adică un câmp cu linii închise de inducție magnetică
Flux magnetic (flux de inducție magnetică) prin suprafața unei anumite zone - o mărime fizică egală cu produsul scalar al vectorului de inducție magnetică și al vectorului zonă:
Unitatea de flux magnetic este weber (1 Wb) 1 Wb \u003d 1 Tl.m 2.
legea lui Ampere: forța cu care acționează câmpul magnetic asupra unui segment al unui conductor purtător de curent plasat în el este egală cu produsul dintre puterea curentului, inducția magnetică, lungimea segmentului conductor și sinusul unghiului dintre direcțiile curentului și vectorul de inducție magnetică:
Într-un câmp magnetic uniform, un circuit închis tinde să se stabilească în așa fel încât direcția propriei inducție să coincidă cu direcția inducției externe.
forța Lorentz- forța care acționează asupra unei particule încărcate care se deplasează cu viteza v din partea câmpului magnetic B:
unde q este sarcina particulei și este unghiul dintre viteza particulei și inducția câmpului magnetic.
Direcția forței Lorentz determină regula mana stanga: dacă mâna stângă este poziționată astfel încât patru degete întinse să indice direcția vitezei de încărcare pozitivă (sau opusă vitezei de încărcare negativă), iar vectorul de inducție magnetică intră în palmă, atunci degetul mare se îndoaie (în planul palmei) cu 90 ° va arăta direcția forței care acționează asupra sarcinii date.
O particulă încărcată care zboară într-un câmp magnetic uniform paralel cu liniile de inducție magnetică se mișcă uniform de-a lungul acestor linii. O particulă încărcată care zboară într-un câmp magnetic uniform într-un plan perpendicular pe liniile de inducție magnetică se mișcă în acest plan într-un cerc. Conductorii amplasați în paralel, prin care curg curenții într-o singură direcție, se atrag, iar în direcții opuse se resping. Câmpurile magnetice create de curenții I 1, I 2, care circulă prin conductori paraleli infinit lungi, aflați la distanța r unul de celălalt, duc la apariția unei forțe de interacțiune pe fiecare segment de conductori cu lungimea Δl
unde k m - coeficientul de proporționalitate, k m \u003d 2 10 -7 N / A 2
Unitatea de măsură a intensității curentului este amperul (1 A) Intensitatea curentului continuu este 1 A dacă curentul, care circulă prin doi conductori paraleli de lungime infinită și secțiune transversală circulară neglijabilă, situat în vid la o distanță de 1 m unul de celălalt , determină pe un segment al conductorului cu o lungime de 1 m forță de interacțiune egală cu 2 10 -7 N
Inducția câmpului magnetic scade odată cu creșterea distanței față de conductorul cu curent.Interacțiunea conductorilor cu curentul este o consecință a interacțiunii magnetice a sarcinilor în mișcare în conductori.Sub influența unei forțe magnetice, sarcinile opuse care se mișcă în paralel în direcții opuse sunt atrași și încărcăturile asemănătoare sunt respinse.
Inductanța buclei(sau coeficient de autoinducție) - o mărime fizică egală cu coeficientul de proporționalitate dintre fluxul magnetic prin aria delimitată de circuitul conductor și puterea curentului din circuit. Unitatea de măsură a inductanței este Henry (1 H)
Energia câmpului magnetic, creat în timpul curgerii curentului I printr-un conductor cu inductanță L, este egal cu
Permeabilitatea magnetică a mediului- o mărime fizică care arată de câte ori diferă inducția unui câmp magnetic într-un mediu omogen de inducția magnetică a unui câmp extern (magnetizant) în vid.
Diamagneți, paramagneți, feromagneți- principalele clase de substanțe cu proprietăți magnetice puternic diferite
Diamagnetic- substanță în care câmpul magnetic extern este ușor slăbit (μ<= 1)
Paramagnetic o substanță în care câmpul magnetic extern este ușor îmbunătățit (μ >= 1)
Feromagnetic- o substanță în care câmpul magnetic extern este mult îmbunătățit (μ >> 1)
Curba de magnetizare- dependenţa inducţiei magnetice intrinseci de inducerea câmpului magnetic extern
Forța coercitivă este inducția magnetică a câmpului extern necesar pentru demagnetizarea probei
Feromagneți duri magnetic- feromagneti cu magnetizare reziduala mare Feromagneți moi magnetic- feromagneți cu magnetizare reziduală scăzută Bucla de histerezis- curba inchisa de magnetizare si demagnetizare a unui feromagnet Temperatura Curie- temperatura critică peste care are loc trecerea unei substanțe dintr-o stare feromagnetică în stare paramagnetică
La vârsta adultă, puțini oameni își amintesc de cursul de fizică din școală. Cu toate acestea, uneori este necesar să pătrundem în memorie, deoarece unele cunoștințe acumulate în tinerețe pot facilita foarte mult memorarea unor legi complexe. Una dintre acestea este regula mâinii drepte și stângi în fizică. Aplicarea sa în viață vă permite să înțelegeți concepte complexe (de exemplu, pentru a determina direcția vectorului axial cu o bază cunoscută). Astăzi vom încerca să explicăm aceste concepte și modul în care funcționează ele într-un limbaj accesibil unui simplu profan care a absolvit cu mult timp în urmă și a uitat informații inutile (cum i s-au părut lui).
Citește în articol:
Formularea regulii gimlet
Piotr Buravchik este primul fizician care a formulat regula mâinii stângi pentru diferite particule și câmpuri. Este aplicabil atât în inginerie electrică (ajută la determinarea direcției câmpurilor magnetice), cât și în alte domenii. Va ajuta, de exemplu, la determinarea vitezei unghiulare.
Regula Gimlet (regula mâinii drepte) - acest nume nu este asociat cu numele fizicianului care a formulat-o. Mai mult nume se bazează pe o unealtă care are o anumită direcție a melcului. De obicei, un gimlet (șurub, tirbușon) are un așa-numit. filetul este dreptaci, burghiul intră în pământ în sensul acelor de ceasornic. Luați în considerare aplicarea acestei afirmații pentru a determina câmpul magnetic.
Trebuie strâns mana dreaptaîntr-un pumn, degetul mare în sus. Acum le desprindem puțin pe celelalte patru. Ele ne arată direcția câmpului magnetic. Pe scurt, regula gimlet are următoarea semnificație - prin înșurubarea gimlet-ului de-a lungul direcției curente, vom vedea că mânerul se rotește în direcția liniei vectoriale de inducție magnetică.
Regula mâinii drepte și stângi: aplicare în practică
Având în vedere aplicarea acestei legi, să începem cu regula mâinii drepte. Dacă se cunoaște direcția vectorului câmpului magnetic, cu ajutorul unui braț se poate face fără cunoașterea legii inducției electromagnetice. Imaginează-ți că șurubul se mișcă de-a lungul câmpului magnetic. Apoi direcția fluxului de curent va fi „de-a lungul firului”, adică spre dreapta.
Să acordăm atenție magnetului controlat permanent, al cărui analog este solenoidul. În centrul ei, este o bobină cu două contacte. Se știe că curentul se mută de la „+” la „-”. Pe baza acestor informații, luăm solenoidul în mâna dreaptă într-o astfel de poziție încât 4 degete indică direcția fluxului de curent. Apoi degetul mare întins va indica vectorul câmpului magnetic.
Regula mâinii stângi: ce se poate determina folosind ea
Nu confundați regulile mâinii stângi și gimlet - acestea sunt concepute pentru scopuri complet diferite. Cu ajutorul mâinii stângi se pot determina două forțe, sau mai degrabă direcția lor. Aceasta:
- forța Lorentz;
- putere de amperi.
Să încercăm să ne dăm seama cum funcționează.
Regula mâinii stângi pentru puterea lui Ampère: ce este
Aranja mâna stângă de-a lungul conductorului astfel încât degetele să îndrepte în direcția fluxului de curent. Degetul mare va îndrepta în direcția vectorului forță Ampère, iar în direcția mâinii, între degetul mare și arătător, vectorul câmpului magnetic va fi direcționat. Aceasta va fi regula mâinii stângi pentru forța amperului, a cărei formulă arată astfel:
Regula mâinii stângi pentru forța Lorentz: diferențe față de cea anterioară
Aranjam cele trei degete ale mainii stangi (degetul mare, aratatorul si mijlocul) astfel incat sa fie in unghi drept unul fata de celalalt. Degetul mare, îndreptat în acest caz în lateral, va indica direcția forței Lorentz, degetul arătător (îndreptat în jos) - direcția câmpului magnetic (de la polul Nord spre sud), iar cea din mijloc, situată perpendicular pe latura celui mare, este direcția curentului în conductor.
Formula de calcul al forței Lorentz poate fi văzută în figura de mai jos.
Concluzie
După ce s-a ocupat o dată cu regulile mâinii drepte și stângi, dragul cititor va înțelege cât de ușor este să le folosești. La urma urmei, ele înlocuiesc cunoștințele multor legi ale fizicii, în special, ingineria electrică. Principalul lucru aici este să nu uitați direcția fluxului de curent.
Sperăm că articolul de astăzi a fost de folos dragilor noștri cititori. Dacă aveți întrebări, le puteți lăsa în discuțiile de mai jos. Editorii site-ului vor fi bucuroși să le răspundă cât mai curând posibil. Scrie, comunică, întreabă. Și noi, la rândul nostru, vă invităm să vizionați un scurt videoclip care vă va ajuta să înțelegeți mai bine subiectul conversației noastre de astăzi.
Se întâmplă adesea ca problema să nu poată fi rezolvată din cauza faptului că formula necesară nu este la îndemână. Derivarea unei formule de la bun început nu este cel mai rapid lucru și fiecare minut contează.
Mai jos am adunat împreună formulele de bază pe tema „Electricitate și Magnetism”. Acum, atunci când rezolvați probleme, puteți folosi acest material ca referință, pentru a nu pierde timpul căutând informațiile necesare.
Magnetismul: definiție
Magnetismul este interacțiunea sarcinilor electrice în mișcare care are loc printr-un câmp magnetic.
Camp – formă specială materie. În cadrul modelului standard, există sisteme electrice, magnetice, câmpuri electromagnetice, câmpul de forță nucleară, câmpul gravitațional și câmpul Higgs. Poate că există și alte domenii ipotetice pe care le putem doar ghici sau nu le putem ghici deloc. Astăzi suntem interesați de câmpul magnetic.
Inductie magnetica
Așa cum corpurile încărcate creează un câmp electric în jurul lor, corpurile încărcate în mișcare generează un câmp magnetic. Câmpul magnetic nu este creat doar de sarcinile în mișcare ( soc electric), dar îi afectează și pe ei. De fapt, un câmp magnetic poate fi detectat doar prin efectul său asupra sarcinilor în mișcare. Și acționează asupra lor cu o forță numită forța Ampere, despre care vom discuta mai târziu.
Înainte de a începe să oferim formule specifice, trebuie să vorbim despre inducția magnetică.
Inducția magnetică este un vector de putere caracteristic unui câmp magnetic.
Este marcat cu litera B și măsurată în Tesla (Tl) . Prin analogie cu tensiunea pentru câmp electric E inducția magnetică arată cât de puternic acționează câmpul magnetic asupra sarcinii.
Apropo, vei găsi multe fapte interesante pe acest subiect în articolul nostru despre.
Cum se determină direcția vectorului de inducție magnetică? Aici ne interesează partea practică a problemei. Cel mai frecvent caz în probleme este un câmp magnetic creat de un conductor cu curent, care poate fi fie drept, fie sub formă de cerc sau bobină.
Pentru a determina direcția vectorului de inducție magnetică, există regula mana dreapta. Pregătește-te să folosești gândirea abstractă și spațială!
Dacă luați conductorul în mâna dreaptă, astfel încât degetul mare să indice în direcția curentului, atunci degetele îndoite în jurul conductorului vor arăta direcția liniilor câmpului magnetic din jurul conductorului. Vectorul de inducție magnetică în fiecare punct va fi direcționat tangențial la liniile de forță.
Puterea amplificatorului
Imaginați-vă că există un câmp magnetic cu inducție B. Dacă plasăm un conductor de lungime l , prin care curge curentul eu , atunci câmpul va acționa asupra conductorului cu forța:
Asta e putere de amperi . Colţ alfa este unghiul dintre direcția vectorului de inducție magnetică și direcția curentului în conductor.
Direcția forței Ampère este determinată de regula mâinii stângi: dacă plasați mâna stângă astfel încât liniile de inducție magnetică să intre în palmă, iar degetele întinse indică direcția curentului, degetul mare lăsat deoparte va indica direcția forței Ampère.
forța Lorentz
Am aflat că câmpul acţionează asupra unui conductor cu curent. Dar dacă este așa, atunci inițial acționează separat asupra fiecărei sarcini în mișcare. Forța cu care acționează un câmp magnetic asupra unei persoane care se deplasează în el incarcare electrica, se numește forța Lorentz . Este important să notăm aici cuvântul "in miscare", deci câmpul magnetic nu acționează asupra sarcinilor staționare.
Deci, o particulă cu o sarcină q se mișcă într-un câmp magnetic cu inducție LA cu viteza v , A alfa este unghiul dintre vectorul viteza particulei și vectorul de inducție magnetică. Atunci forța care acționează asupra particulei este:
Cum se determină direcția forței Lorentz? Regula pentru mâna stângă. Dacă vectorul de inducție intră în palmă și degetele arată în direcția vitezei, atunci degetul mare îndoit va arăta direcția forței Lorentz. Rețineți că așa este determinată direcția pentru particulele încărcate pozitiv. Pentru sarcini negative, direcția rezultată trebuie inversată.
Dacă o particulă de masă m zboară în câmp perpendicular pe liniile de inducție, apoi se va mișca într-un cerc, iar forța Lorentz va juca rolul unei forțe centripete. Raza cercului și perioada de revoluție a unei particule într-un câmp magnetic uniform pot fi găsite prin formulele:
Interacțiunea curenților
Să luăm în considerare două cazuri. În primul rând, curentul curge într-un fir drept. Al doilea este într-o buclă circulară. După cum știm, curentul creează un câmp magnetic.
În primul caz, inducția magnetică a unui fir cu curent eu pe distanta R din aceasta se calculeaza cu formula:
Mu este permeabilitatea magnetică a substanței, mu cu indice zero este constanta magnetică.
În al doilea caz, inducția magnetică în centrul unei bucle circulare cu curent este:
De asemenea, la rezolvarea problemelor poate fi utilă formula câmpului magnetic din interiorul solenoidului. - aceasta este o bobină, adică un set de spire circulare cu curent.
Să fie numărul lor N , iar lungimea solenoilului în sine este l . Apoi câmpul din interiorul solenoidului se calculează cu formula:
Apropo! Pentru cititorii noștri există acum o reducere de 10% la
Fluxul magnetic și EMF
Dacă inducția magnetică este un vector caracteristic unui câmp magnetic, atunci flux magnetic – scalar, care este, de asemenea, una dintre cele mai importante caracteristici ale câmpului. Imaginați-vă că avem un fel de cadru sau contur care are o anumită zonă. Fluxul magnetic arată câte linii de forță trec printr-o unitate de suprafață, adică caracterizează intensitatea câmpului. măsurată în Weberach (WB) și notat F .
S - zona de contur, alfa este unghiul dintre normala (perpendiculara) pe planul conturului si vector LA .
La modificarea fluxului magnetic prin circuit, circuitul este indus EMF , egală cu viteza de modificare a fluxului magnetic prin circuit. Apropo, puteți citi mai multe despre ce este forța electromotoare într-un alt dintre articolele noastre.
În esență, formula de mai sus este formula pentru legea lui Faraday a inducției electromagnetice. Vă reamintim că rata de modificare a oricărei mărimi nu este altceva decât derivata sa în raport cu timpul.
Reversul este valabil și pentru fluxul magnetic și EMF de inducție. O modificare a curentului în circuit duce la o modificare a câmpului magnetic și, în consecință, la o modificare a fluxului magnetic. În acest caz, apare un EMF de auto-inducție, care împiedică o schimbare a curentului în circuit. Fluxul magnetic care pătrunde în circuit cu curent se numește propriul flux magnetic, este proporțional cu puterea curentului din circuit și se calculează prin formula:
L este un factor de proporționalitate numit inductanță, care se măsoară în Henry (Gn) . Inductanța este afectată de forma circuitului și de proprietățile mediului. Pentru lungimea bobinei l și cu numărul de spire N inductanța se calculează cu formula:
Formula pentru EMF de auto-inducție:
Energia câmpului magnetic
Electricitate, energie nucleară, energie cinetică. Energia magnetică este o formă de energie. În problemele fizice, cel mai adesea este necesar să se calculeze energia câmpului magnetic al bobinei. Bobina de energie magnetica cu curent eu și inductanță L este egal cu:
Densitatea energiei câmpului volumetric:
Desigur, acestea nu sunt toate formulele de bază ale secțiunii de fizică. « electricitate și magnetism » , cu toate acestea, ele pot ajuta adesea la rezolvarea problemelor și calculelor standard. Dacă întâmpinați o problemă cu un asterisc și pur și simplu nu puteți găsi cheia acesteia, simplificați-vă viața și contactați
