Pravidlo gimlet možno použiť len vtedy, ak je magnetické pole umiestnené priamočiaro vzhľadom na vodič s prúdom.
Pravidlo gimletu hovorí, že smer magnetického poľa sa bude zhodovať so smerom rukoväte samotného gimletu, ak je gimlet s pravým závitom naskrutkovaný v smere prúdu.
Aplikácia tohto pravidla je možná aj v solenoide. Potom znie pravidlo gimletu takto: palec vyčnievajúci prst pravej ruky naznačí smer čiar magnetickej indukcie, ak obtočíte solenoid tak, aby prsty v zákrutách ukazovali na smer prúdu.
Solenoid - je cievka s pevne navinutými závitmi. Predpokladom je, že dĺžka cievky musí byť podstatne väčšia ako priemer.
Pravidlo pravej ruky je opakom pravidla gimlet, ale s pohodlnejšou a zrozumiteľnejšou formuláciou, a preto sa používa oveľa častejšie.
Pravidlo pravej ruky znie takto - pravou rukou chyťte skúmaný prvok tak, aby prsty zovretej päste naznačovali smer, v takom prípade sa pri pohybe vpred v smere magnetických čiar ohnutý veľký prst 90 stupňov vzhľadom na dlaň bude ukazovať smer prúdu.
Ak úloha opisuje pohybujúci sa vodič, potom je pravidlo pravej ruky formulované nasledovne: ruku umiestnite tak, aby siločiary siločiary vstupovali do dlane kolmo, a kolmo natiahnutý palec by mal ukazovať smer pohybu ruky. vodič, potom vyčnievajúce štyri zostávajúce prsty budú nasmerované rovnakým spôsobom ako indukovaný prúd.
pravidlo ľavej ruky
Umiestnite ľavú dlaň tak, aby štyri prsty ukazovali smer elektrického prúdu vo vodiči, zatiaľ čo indukčné čiary by mali vstupovať do dlane pod uhlom 90 stupňov, potom ohnutý palec udáva smer sily pôsobiacej na vodič .Najčastejšie sa toto pravidlo používa na určenie smeru, ktorým sa vodič odchýli. Ide o situáciu, keď je vodič umiestnený medzi dva magnety a prechádza ním prúd.
Vypíšte Biot-Savart-Laplaceov zákon z učebnice. Tento zákon vám umožňuje vypočítať veľkosť a smer vektora magnetickej indukcie v akomkoľvek všeobecnom prípade. Základom pre výpočet magnetického poľa podľa tohto pravidla sú prúdy, ktoré toto pole vytvárajú. Navyše dĺžky úsekov, cez ktoré preteká prúd, môžu byť ľubovoľne malé až do elementárne hodnoty, čím sa zvyšuje presnosť výpočtu.
Podobné videá
Pravidlo správnej skrutky sa používa v terminológii jednej zo sekcií fyziky, ktorá študuje elektromagnetické javy. Toto pravidlo sa používa na určenie smeru magnetického poľa.
Budete potrebovať
- Učebnica fyziky, ceruzka, list papiera.
Inštrukcia
Prečítajte si v učebnici pre ôsmy ročník, ako znejú pravidlá správnej skrutky. Toto pravidlo sa tiež nazýva gimletové pravidlo alebo pravidlo pravej ruky, čo naznačuje jeho sémantickú povahu. Jedna z formulácií pravidla pravej skrutky teda hovorí, že aby sme pochopili, ako je nasmerované magnetické pole umiestnené okolo vodiča s prúdom, je potrebné si predstaviť, že translačný pohyb rotujúcej skrutky sa zhoduje so smerom prúd vo vodiči. Smer otáčania hlavy skrutky by v tomto prípade mal udávať smer magnetického poľa priameho vodiča s prúdom.
Upozorňujeme, že znenie a pochopenie tohto pravidla bude jasnejšie, ak si namiesto skrutky predstavíme gimlet. Potom sa za smer magnetického poľa berie smer otáčania rukoväte.
Pamätajte na solenoid. Ako viete, je to induktor navinutý na magnetickom jadre. Cievka je pripojená k zdroju prúdu, v dôsledku čoho sa v nej vytvára rovnomerné magnetické pole určitého smeru.
Nakreslite solenoid schematicky na kus papiera zo strany jeho konca. V skutočnosti získate obraz kruhu. Označte na kruhu predstavujúcom závity cievky smer prúdu vo vodiči vo forme šípky (v smere hodinových ručičiek). Teraz zostáva pochopiť v smere prúdu, kam smerujú čiary magnetického poľa. V tomto prípade môžu byť nasmerované buď od vás, alebo smerom k vám.
Predstavte si, že uťahujete nejakú skrutku alebo skrutku a otáčate ňou v smere toku prúdu v elektromagnete. Translačný pohyb skrutky ukazuje smer magnetického poľa vo vnútri solenoidu. Ak je smer prúdu v smere hodinových ručičiek, potom je vektor magnetického poľa nasmerovaný preč od vás.
Od vynálezu elektriny sa urobilo veľa. vedecká práca vo fyzike študovať jej vlastnosti, vlastnosti a vplyv na životné prostredie. Pravidlo gimlet sa výrazne podpísalo na štúdiu magnetického poľa, zákon pravej ruky pre valcové vinutie drôtu umožňuje hlbšie pochopenie procesov prebiehajúcich v solenoide a pravidlo ľavej ruky charakterizuje sily ktoré ovplyvňujú vodič prúdom. Vďaka pravej a ľavej ruke, ako aj mnemotechnickým technikám možno tieto vzory ľahko študovať a pochopiť.
princíp gimlet
Po pomerne dlhú dobu boli magnetické a elektrické charakteristiky poľa skúmané oddelene fyzikou. V roku 1820 však celkom náhodou dánsky vedec Hans Christian Oersted počas prednášky o fyzike na univerzite objavil magnetické vlastnosti drôtu s elektrinou. Zistila sa aj závislosť orientácie magnetickej strelky od smeru toku prúdu vo vodiči.
Uskutočnený experiment dokazuje prítomnosť poľa s magnetickými charakteristikami okolo vodiča s prúdom, na ktorý reaguje zmagnetizovaná strelka alebo kompas. Orientácia toku "zmeny" spôsobuje, že sa strelka kompasu otáča v opačných smeroch, samotná šípka je umiestnená tangenciálne k elektromagnetickému poľu.
Na identifikáciu orientácie elektromagnetických tokov sa používa gimletovo pravidlo alebo zákon pravej skrutky, ktorý hovorí, že zaskrutkovaním skrutky pozdĺž toku elektrického prúdu v bočníku sa spôsob otáčania rukoväte nastaví orientáciu EM tokov pozadia „zmeny“.
Je možné použiť aj Maxwellovo pravidlo pravej ruky: keď je zatiahnutý prst pravej ruky orientovaný pozdĺž priebehu toku elektriny, potom zostávajúce zovreté prsty ukážu orientáciu elektromagnetického poľa.
Použitím týchto dvoch princípov sa dosiahne rovnaký efekt, ktorý sa používa na určenie elektromagnetických tokov.
Zákon pravej ruky pre solenoid
Uvažovaný princíp skrutky alebo Maxwellova pravidelnosť pre pravú ruku je použiteľný pre rovný drôt s prúdom. V elektrotechnike však existujú zariadenia, v ktorých vodič nie je umiestnený rovno a zákon skrutky sa naň nevzťahuje. V prvom rade to platí pre induktory a solenoidy. Solenoid, ako druh induktora, je valcové vinutie drôtu, ktorého dĺžka je mnohonásobne väčšia ako priemer solenoidu. Indukčná tlmivka sa od solenoidu líši len dĺžkou samotného vodiča, ktorá môže byť niekoľkonásobne menšia.
francúzsky matematik a Fyzika A-M. Ampère vďaka svojim experimentom zistil a dokázal, že keď elektrický prúd prechádzal indukčnou tlmivkou, ukazovatele kompasu na koncoch valcového vinutia drôtu otáčali svoje opačné konce pozdĺž neviditeľných tokov EM poľa. Takéto experimenty dokázali, že v blízkosti induktora s prúdom sa vytvára magnetické pole a valcové vinutie drôtu vytvára magnetické póly. Elektromagnetické pole vybudené elektrickým prúdom valcového vinutia drôtu je podobné magnetickému poľu permanentného magnetu - koniec valcového vinutia drôtu, z ktorého vychádzajú EM toky, predstavuje severný pól, resp. opačný koniec je juh.
Na rozpoznanie magnetických pólov a orientácie EM čiar v induktore s prúdom sa používa pravidlo pravej ruky pre solenoid. Hovorí, že ak vezmete túto cievku rukou, umiestnite prsty dlane priamo do priebehu toku elektrónov v zákrutách, palec posunutý o deväťdesiat stupňov nastaví orientáciu elektromagnetického pozadia v strede solenoid - jeho severný pól. V súlade s tým, so znalosťou polohy magnetických pólov valcového vinutia drôtu, je možné určiť dráhu toku elektrónov v závitoch.
zákon ľavej ruky
Hans Christian Oersted sa po objavení fenoménu magnetického poľa v blízkosti skratu rýchlo podelil o svoje výsledky s väčšinou vedcov v Európe. Výsledkom bolo, že Ampere A.-M. pomocou svojich metód po krátkom čase odhalil verejnosti experiment na špecifickom správaní dvoch paralelných bočníkov s elektrickým prúdom. Formulácia experimentu dokázala, že paralelne umiestnené drôty, ktorými prúdi elektrina jedným smerom, sa vzájomne pohybujú k sebe. V súlade s tým sa takéto skraty budú navzájom odpudzovať za predpokladu, že „zmena“, ktorá v nich prúdi, bude distribuovaná v rôznych smeroch. Tieto experimenty tvorili základ Amperových zákonov.
Testy nám umožňujú vysloviť hlavné závery:
- Permanentný magnet, "reverzibilný" vodič, elektricky nabitá pohyblivá častica majú okolo seba EM oblasť;
- Nabitá častica pohybujúca sa v tejto oblasti podlieha určitému vplyvu z EM pozadia;
- Elektrický "reverz" je orientovaný pohyb nabitých častíc, respektíve elektromagnetické pozadie pôsobí na skrat s elektrinou.
EM pozadie ovplyvňuje skrat so „zmenou“ nejakého druhu tlaku nazývaného ampérova sila. Túto charakteristiku možno určiť podľa vzorca:
FA=IBΔlsinα, kde:
- FA je ampérová sila;
- I je intenzita elektriny;
- B je vektor magnetickej indukcie modulo;
- AI je veľkosť skratu;
- α je uhol medzi smerom B a priebehom elektriny v drôte.
Za predpokladu, že uhol α je deväťdesiat stupňov, potom je táto sila najväčšia. V súlade s tým, ak tento uhol nula, potom je sila nulová. Obrys tejto sily prezrádza vzor ľavej ruky.
Ak si preštudujete pravidlo gimlet a pravidlo ľavej ruky, získate všetky odpovede na tvorbu EM polí a ich vplyv na vodiče. Vďaka týmto pravidlám je možné vypočítať indukčnosť cievok a v prípade potreby vytvárať protiprúdy. Princíp konštrukcie elektromotorov je založený na ampérových silách všeobecne a najmä na pravidle ľavej ruky.
Video
Vo fyzike pre ročník 11 (Kasyanov V.A., 2002),
úloha №32
do kapitoly" Magnetizmus. Magnetické pole. HLAVNÉ USTANOVENIA».
Vektor magnetickej indukcie
Elektrický prúd má magnetický účinok, takže pohybom nábojov vzniká magnetické pole.
Vektor magnetickej indukcie- vektor fyzikálne množstvo, ktorej smer sa v danom bode zhoduje so smerom naznačeným v tomto bode severným pólom voľnej magnetickej strelky.
Modul vektora magnetickej indukcie- fyzikálna veličina rovnajúca sa pomeru maximálnej sily pôsobiacej zo strany magnetického poľa na segment vodiča s prúdom k súčinu sily prúdu a dĺžky segmentu vodiča:
Jednotkou magnetickej indukcie je tesla (1 T).
Gimletovo pravidlo pre jednosmerný prúd: ak zaskrutkujete gimlet v smere prúdu vo vodiči, potom sa smer rýchlosti pohybu konca jeho rukoväte zhoduje so smerom vektora magnetickej indukcie v tomto bode.
Pravidlo pravej ruky pre jednosmerný prúd: ak zakryjete vodič pravou rukou a nasmerujete ohnutý palec pozdĺž prúdu, konce zostávajúcich prstov v tomto bode ukážu smer indukčného vektora v tomto bode.
Princíp superpozície magnetických polí: výsledná magnetická indukcia v danom bode je súčtom vektorov magnetickej indukcie vytvorených rôznymi prúdmi v tomto bode:
Gimletovo pravidlo pre cievku s prúdom (prúd slučky): ak otočíte rukoväťou v smere prúdu v cievke, potom sa translačný pohyb závesu zhoduje so smerom vektora magnetickej indukcie vytvoreného prúdom v cievke na jej osi.
Čiary magnetickej indukcie- priamky, dotyčnice, ktoré sa v každom bode zhodujú so smerom vektora magnetickej indukcie. Čiary magnetickej indukcie sú vždy uzavreté: nemajú začiatok ani koniec. Magnetické pole - vírové pole, t.j. pole s uzavretými čiarami magnetickej indukcie
Magnetický tok (tok magnetickej indukcie) cez povrch určitej oblasti - fyzikálne množstvo rovnajúce sa skalárnemu súčinu vektora magnetickej indukcie a vektora oblasti:
Jednotkou magnetického toku je weber (1 Wb) 1 Wb \u003d 1 Tl.m 2.
Amperov zákon: sila, ktorou magnetické pole pôsobí na segment vodiča s prúdom v ňom umiestnený, sa rovná súčinu sily prúdu, magnetickej indukcie, dĺžky segmentu vodiča a sínusu uhla medzi smermi prúdu a vektor magnetickej indukcie:
V rovnomernom magnetickom poli má uzavretý obvod tendenciu usadzovať sa tak, že smer jeho vlastnej indukcie sa zhoduje so smerom vonkajšej indukcie.
Lorentzova sila- sila pôsobiaca na nabitú časticu pohybujúcu sa rýchlosťou v zo strany magnetického poľa B:
kde q je náboj častice a je uhol medzi rýchlosťou častice a indukciou magnetického poľa.
Smer Lorentzovej sily určuje pravidlo ľavej ruky: ak je ľavá ruka umiestnená tak, že štyri vystreté prsty ukazujú smer rýchlosti kladného náboja (alebo opačný k rýchlosti záporného náboja) a vektor magnetickej indukcie vstupuje do dlane, potom je palec ohnutý (v rovine dlane) o 90° ukáže smer sily pôsobiacej na daný náboj.
Nabitá častica letiaca do rovnomerného magnetického poľa rovnobežného s čiarami magnetickej indukcie sa pohybuje rovnomerne pozdĺž týchto čiar. Nabitá častica letiaca do rovnomerného magnetického poľa v rovine kolmej na čiary magnetickej indukcie sa v tejto rovine pohybuje po kruhu. Paralelne umiestnené vodiče, ktorými prúdi prúdy v jednom smere, sa priťahujú a v opačných smeroch sa odpudzujú. Magnetické polia vytvorené prúdmi I 1, I 2, pretekajúcimi cez nekonečne dlhé paralelné vodiče umiestnené vo vzdialenosti r od seba, vedú k vzniku interakčnej sily na každom segmente vodičov s dĺžkou Δl.
kde k m - koeficient proporcionality, k m \u003d 2 10 -7 N / A 2
Jednotkou intenzity prúdu je ampér (1 A) Sila jednosmerného prúdu je 1 A, ak prúd pretekajúci cez dva paralelné vodiče nekonečnej dĺžky a zanedbateľného kruhového prierezu umiestnené vo vákuu vo vzdialenosti 1 m od seba. , spôsobuje na segmente vodiča s dĺžkou 1 m interakčnú silu rovnajúcu sa 2 10 -7 N
Indukcia magnetického poľa klesá so zväčšujúcou sa vzdialenosťou od vodiča s prúdom Interakcia vodičov s prúdom je dôsledkom magnetickej interakcie pohybujúcich sa nábojov vo vodičoch Pod vplyvom magnetickej sily dochádza k paralelnému pohybu opačných nábojov v opačných smeroch. priťahujú a odpudzujú ako náboje.
Slučková indukčnosť(alebo koeficient vlastnej indukcie) - fyzikálna veličina rovnajúca sa koeficientu úmernosti medzi magnetickým tokom cez oblasť ohraničenú obvodom vodiča a intenzitou prúdu v obvode. Jednotkou indukčnosti je henry (1 H)
Energia magnetického poľa, vytvorený pri toku prúdu I vodičom s indukčnosťou L, sa rovná
Magnetická permeabilita média- fyzikálna veličina ukazujúca, koľkokrát sa líši indukcia magnetického poľa v homogénnom prostredí od magnetickej indukcie vonkajšieho (magnetizujúceho) poľa vo vákuu.
Diamagnety, paramagnety, feromagnety- hlavné triedy látok s výrazne odlišnými magnetickými vlastnosťami
Diamagnetické - látka, v ktorej je vonkajšie magnetické pole mierne oslabené (μ<= 1)
Paramagnetické látka, v ktorej je vonkajšie magnetické pole mierne zvýšené (μ >= 1)
Feromagnetické- látka, v ktorej je vonkajšie magnetické pole výrazne zosilnené (μ >> 1)
Magnetizačná krivka- závislosť vlastnej magnetickej indukcie od indukcie vonkajšieho magnetického poľa
Donucovacia sila je magnetická indukcia vonkajšieho poľa potrebná na demagnetizáciu vzorky
Magneticky tvrdé feromagnety- feromagnety s vysokou zvyškovou magnetizáciou Magneticky mäkké feromagnety- feromagnety s nízkou zvyškovou magnetizáciou Hysterézna slučka- uzavretá krivka magnetizácie a demagnetizácie feromagnetika Curieova teplota- kritická teplota, nad ktorou dochádza k prechodu látky z feromagnetického stavu do paramagnetického stavu
Po vstupe do dospelosti si len málokto pamätá školský kurz fyziky. Niekedy je však potrebné zahĺbiť sa do pamäti, pretože niektoré poznatky získané v mladosti môžu značne uľahčiť zapamätanie zložitých zákonitostí. Jedným z nich je pravidlo pravej a ľavej ruky vo fyzike. Jeho aplikácia v živote umožňuje pochopiť zložité pojmy (napríklad určiť smer axiálneho vektora so známym základom). Dnes sa pokúsime vysvetliť tieto pojmy a ich fungovanie v jazyku dostupnom aj pre jednoduchého laika, ktorý už dávno zmaturoval a zabudol na nepotrebné (ako sa mu zdalo) informácie.
Prečítajte si v článku:
Znenie pravidla gimlet
Piotr Buravchik je prvým fyzikom, ktorý sformuloval pravidlo ľavej ruky pre rôzne častice a polia. Je použiteľný ako v elektrotechnike (pomáha určiť smer magnetických polí), tak aj v iných oblastiach. Pomôže napríklad určiť uhlovú rýchlosť.
Gimletovo pravidlo (pravidlo pravej ruky) – tento názov nie je spojený s menom fyzika, ktorý ho sformuloval. Ďalšie meno spolieha na nástroj, ktorý má určitý smer šneku. Väčšinou má gimlet (skrutka, vývrtka) tzv. závit je pravotočivý, vrták vstupuje do zeme v smere hodinových ručičiek. Zvážte použitie tohto tvrdenia na určenie magnetického poľa.
Treba stlačiť pravá ruka v päsť, palec hore. Teraz mierne uvoľníme ostatné štyri. Ukazujú nám smer magnetického poľa. V skratke, pravidlo gimletu má nasledovný význam - priskrutkovaním gimletu v smere prúdu uvidíme, že sa rukoväť otáča v smere čiary vektora magnetickej indukcie.
Pravidlo pravej a ľavej ruky: aplikácia v praxi
Pri zvažovaní aplikácie tohto zákona začnime pravidlom pravej ruky. Ak je známy smer vektora magnetického poľa, pomocou gimletu sa možno zaobísť bez znalosti zákona elektromagnetickej indukcie. Predstavte si, že sa skrutka pohybuje pozdĺž magnetického poľa. Potom bude smer toku prúdu "pozdĺž vlákna", to znamená doprava.
Venujme pozornosť permanentne ovládanému magnetu, ktorého analógom je solenoid. Vo svojom jadre je to cievka s dvoma kontaktmi. Je známe, že prúd sa pohybuje z "+" na "-". Na základe tejto informácie vezmeme solenoid do pravej ruky do takej polohy, aby 4 prsty ukazovali smer toku prúdu. Potom vystretý palec ukáže vektor magnetického poľa.
Pravidlo ľavej ruky: čo sa dá pomocou neho určiť
Nezamieňajte pravidlá ľavej ruky a gimletu - sú určené na úplne iné účely. Pomocou ľavej ruky je možné určiť dve sily, alebo skôr ich smer. to:
- Lorentzova sila;
- ampérový výkon.
Skúsme prísť na to, ako to funguje.
Pravidlo ľavej ruky pre Ampérovu moc: čo to je
Usporiadať ľavá ruka pozdĺž vodiča tak, aby prsty smerovali v smere toku prúdu. Palec bude ukazovať v smere vektora ampérovej sily a v smere ruky medzi palcom a ukazovákom bude smerovať vektor magnetického poľa. Toto bude pravidlo ľavej ruky pre ampérovú silu, ktorej vzorec vyzerá takto:
Pravidlo ľavej ruky pre Lorentzovu silu: rozdiely od predchádzajúceho
Tri prsty ľavej ruky (palec, ukazovák a stred) usporiadame tak, aby k sebe zvierali pravý uhol. Palec nasmerovaný v tomto prípade na stranu bude ukazovať smer Lorentzovej sily, ukazovák (smerovaný nadol) - smer magnetického poľa (od severný pól na juh) a stredný, umiestnený kolmo na stranu veľkého, je smer prúdu vo vodiči.
Vzorec na výpočet Lorentzovej sily je možné vidieť na obrázku nižšie.
Záver
Keď sa milý čitateľ raz vysporiadal s pravidlami pravej a ľavej ruky, pochopí, aké ľahké je ich používať. Koniec koncov, nahrádzajú znalosti mnohých fyzikálnych zákonov, najmä elektrotechniky. Tu hlavnou vecou nie je zabudnúť na smer toku prúdu.
Dúfame, že dnešný článok bol pre našich drahých čitateľov užitočný. Ak máte nejaké otázky, môžete ich zanechať v diskusiách nižšie. Redakcia stránky na ne čo najskôr rada odpovie. Píšte, komunikujte, pýtajte sa. A my vás na oplátku pozývame pozrieť si krátke video, ktoré vám pomôže lepšie pochopiť tému nášho dnešného rozhovoru.
Často sa stáva, že problém nemožno vyriešiť, pretože potrebný vzorec nie je po ruke. Odvodiť vzorec od úplného začiatku nie je najrýchlejšia vec a každá minúta sa počíta.
Nižšie sme zhromaždili základné vzorce na tému "Elektrina a magnetizmus". Teraz pri riešení problémov môžete tento materiál použiť ako referenciu, aby ste nestrácali čas hľadaním potrebných informácií.
Magnetizmus: definícia
Magnetizmus je interakcia pohybujúcich sa elektrických nábojov, ku ktorej dochádza prostredníctvom magnetického poľa.
Lúka – špeciálny tvar záležitosť. V rámci štandardného modelu sú elektrické, magnetické, elektromagnetické polia, nukleárne silové pole, gravitačné pole a Higgsovo pole. Možno existujú aj iné hypotetické polia, o ktorých môžeme len hádať, alebo vôbec nehádať. Dnes nás zaujíma magnetické pole.
Magnetická indukcia
Rovnako ako nabité telesá vytvárajú okolo seba elektrické pole, pohybujúce sa nabité telesá vytvárajú magnetické pole. Magnetické pole nevzniká len pohybom nábojov ( elektrický šok), ale aj ich ovplyvňuje. V skutočnosti možno magnetické pole zistiť iba jeho účinkom na pohybujúce sa náboje. A pôsobí na ne silou nazývanou ampérová sila, o ktorej bude reč neskôr.
Predtým, ako začneme dávať konkrétne vzorce, musíme hovoriť o magnetickej indukcii.
Magnetická indukcia je výkonový vektor charakteristický pre magnetické pole.
Označuje sa písmenom B a merané v Tesla (Tl) . Analogicky s napätím pre elektrické pole E magnetická indukcia ukazuje, ako silne magnetické pole pôsobí na náboj.
Mimochodom, nájdete ich veľa zaujímavosti na túto tému v našom článku o.
Ako určiť smer vektora magnetickej indukcie? Tu nás zaujíma praktická stránka problému. Najčastejším prípadom pri problémoch je magnetické pole vytvorené vodičom s prúdom, ktoré môže byť buď priame, alebo vo forme kruhu alebo cievky.
Na určenie smeru vektora magnetickej indukcie existuje pravidlo pravej ruky. Pripravte sa na používanie abstraktného a priestorového myslenia!
Ak vezmete vodič do pravej ruky tak, že palec ukazuje v smere prúdu, potom prsty ohnuté okolo vodiča ukážu smer magnetických siločiar okolo vodiča. Vektor magnetickej indukcie v každom bode bude smerovať tangenciálne k siločiaram.
Výkon zosilňovača
Predstavte si, že existuje magnetické pole s indukciou B. Ak umiestnime vodič dĺžky l , cez ktorý preteká prúd ja , potom pole bude pôsobiť na vodič silou:
Tak to je ampérový výkon . Rohový alfa je uhol medzi smerom vektora magnetickej indukcie a smerom prúdu vo vodiči.
Smer ampérovej sily je určený pravidlom ľavej ruky: ak položíte ľavú ruku tak, aby čiary magnetickej indukcie vstupovali do dlane a vystreté prsty ukazujú smer prúdu, palec odložený nabok ukáže smer ampérovej sily.
Lorentzova sila
Zistili sme, že pole pôsobí na vodič s prúdom. Ale ak je to tak, potom spočiatku pôsobí samostatne na každý pohybujúci sa náboj. Sila, ktorou magnetické pole pôsobí na človeka, ktorý sa v ňom pohybuje nabíjačka, sa volá Lorentzova sila . Tu je dôležité si všimnúť slovo "sťahovanie", takže magnetické pole nepôsobí na stacionárne náboje.
Takže častica s nábojom q sa pohybuje v magnetickom poli s indukciou AT s rýchlosťou v , a alfa je uhol medzi vektorom rýchlosti častice a vektorom magnetickej indukcie. Potom sila pôsobiaca na časticu je:
Ako určiť smer Lorentzovej sily? Pravidlo ľavej ruky. Ak indukčný vektor vstúpi do dlane a prsty ukazujú v smere rýchlosti, potom ohnutý palec ukáže smer Lorentzovej sily. Všimnite si, že takto sa určuje smer pre kladne nabité častice. Pre záporné náboje musí byť výsledný smer opačný.
Ak častica hmoty m vletí do poľa kolmo na indukčné čiary, potom sa bude pohybovať po kruhu a Lorentzova sila bude hrať úlohu dostredivej sily. Polomer kruhu a periódu otáčania častice v rovnomernom magnetickom poli možno nájsť podľa vzorcov:
Interakcia prúdov
Zoberme si dva prípady. Po prvé, prúd tečie v priamom drôte. Druhý je v kruhovej slučke. Ako vieme, prúd vytvára magnetické pole.
V prvom prípade magnetická indukcia drôtu s prúdom ja na diaľku R z toho sa vypočíta podľa vzorca:
Mu je magnetická permeabilita látky, mu s indexom nula je magnetická konštanta.
V druhom prípade je magnetická indukcia v strede kruhovej slučky s prúdom:
Pri riešení problémov môže byť užitočný aj vzorec pre magnetické pole vo vnútri solenoidu. - toto je cievka, to znamená súbor kruhových závitov s prúdom.
Nech je ich počet N , a dĺžka samotného solenoilu je l . Potom sa pole vo vnútri solenoidu vypočíta podľa vzorca:
Mimochodom! Pre našich čitateľov je teraz zľava 10 %.
Magnetický tok a EMF
Ak je magnetická indukcia vektorovou charakteristikou magnetického poľa, potom magnetický tok – skalárne, čo je tiež jedna z najdôležitejších charakteristík poľa. Predstavme si, že máme nejaký rám alebo obrys, ktorý má určitú plochu. Magnetický tok ukazuje, koľko siločiar prechádza cez jednotku plochy, to znamená, že charakterizuje intenzitu poľa. merané v Weberach (WB) a označené F .
S - obrysová oblasť, alfa je uhol medzi normálou (kolmicou) na rovinu obrysu a vektorom AT .
Pri zmene magnetického toku obvodom sa obvod indukuje EMF , ktorá sa rovná rýchlosti zmeny magnetického toku cez obvod. Mimochodom, viac o tom, čo je elektromotorická sila, si môžete prečítať v inom našom článku.
V podstate je vyššie uvedený vzorec vzorcom pre Faradayov zákon elektromagnetickej indukcie. Pripomíname, že rýchlosť zmeny akejkoľvek veličiny nie je nič iné ako jej derivácia vzhľadom na čas.
Opak platí aj pre magnetický tok a indukčné EMF. Zmena prúdu v obvode vedie k zmene magnetického poľa, a teda k zmene magnetického toku. V tomto prípade vzniká EMF samoindukcie, ktorá zabraňuje zmene prúdu v obvode. Magnetický tok, ktorý preniká prúdom do obvodu, sa nazýva jeho vlastný magnetický tok, je úmerný sile prúdu v obvode a vypočíta sa podľa vzorca:
L je faktor úmernosti nazývaný indukčnosť, ktorý sa meria v Henry (Gn) . Indukčnosť je ovplyvnená tvarom obvodu a vlastnosťami média. Pre dĺžku cievky l a s počtom otáčok N indukčnosť sa vypočíta podľa vzorca:
Vzorec pre EMP samoindukcie:
Energia magnetického poľa
Elektrina, jadrová energia, kinetická energia. Magnetická energia je jednou z foriem energie. Pri fyzikálnych úlohách je najčastejšie potrebné vypočítať energiu magnetického poľa cievky. Magnetická energetická cievka s prúdom ja a indukčnosť L rovná sa:
Objemová hustota energie poľa:
Samozrejme, toto nie sú všetky základné vzorce sekcie fyziky. « elektrina a magnetizmus » , často však môžu pomôcť pri riešení štandardných problémov a výpočtov. Ak narazíte na problém s hviezdičkou a neviete k nemu nájsť kľúč, zjednodušte si život a kontaktujte
