Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Сила Ампера. Сила Лоренца.





Магнитным полем называют вид материи, через которую переда­ется силовое воздействие на движущиеся электрические заряды и тела, обладающие магнитным моментом.

Пробным элементом для изучения магнит­ного поля является бесконечно маленькая маг­нитная стрелка или контур с током, которые сво­им магнитным полем не искажают исследуемое поле.

Основной силовой характеристикой магнит­ного поля является вектор магнитной индукции В. Его величину рассчитывают по формулам:

или ,

где – максимальная сила, действующая на проводник длиной , M max–максимальный вращающий момент, действующий на пробную рамку площадью S с током I.

Магнитная индукцияэто векторная физическая величина, яв­ляющаяся силовой характеристикой в данной точке магнитного поля. Единица магнитной индукции – тесла (Тл).

Магнитные поля изобра­жают с помощью линий магнитной индукции (силовых линий). Линии магнитной индукции – линии, касательные к которым в данной точке совпадают по направлению с вектором В в этой точке. Направление линий магнитной индукции связано с направлением тока в проводнике. Направление силовых линий магнитного поля, создаваемого проводником с током, определяется по правилу правого винта (бурав­чика): если правовинтовой буравчик ввинчивать по направлению тока, то направление вращения рукоятки буравчика будет совпадать с направлением линий магнитной индукции.

Линии магнитной индукции всегда замкнуты и охватывают провод­ники с токами. Замкнутость (вихревой характер) линий магнитной индукции говорит о том, что в природе не существует магнитных зарядов, на которых бы они начинались или кончались.

Одним из проявлений магнитного поля является его силовое воздей­ствие на проводник с током, помещенный в магнитное поле. Ампером было установлено, что на проводник с током, помещенный в однородное магнитное поле, индукция которого В, действует сила, пропорциональная силе тока и индукции магнитного поля:

dF = B I dl sin a,

где a – угол между векторами В и dl. Или в векторной форме: ,

где dl – малый участок проводника, имеющий на­правление, совпадающее с направлением тока]. Произведение I d l называют элементом тока. В случае прямолинейного проводника длиной l:

Для определения направления силы пользуются правилом левой руки: линии магнитной индукции входят в ладонь, четыре пальца совпадают с направлением тока, отогнутый большой палец укажет направление действия силы.

С помощью силы Ампера можно объяснить взаимодействие двух параллельных проводников. Два тонких прямолинейных проводника, по которым текут токи, притягиваются, если токи в них имеют одинаковое направление, и отталкиваются, если токи противоположны. Взаимодействие токов осуществляется посредством магнитного поля.

Так как на проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера, то под ее действием магнитным полем совершается работа по перемещению проводника с током. Для определения этой работы рассмотрим проводник длиной l с током I, помещенный в однородное магнитное поле, перпендикулярное плоскости контура (рис. 15.1). Под действием силы Ампера
FА = I B l проводник переместится параллельно самому себе на расстояние dx. Работа, совершаемая магнитным полем, равна :

(т.к. ).

У нас направление поля В перпендикулярно площадке dS. В общем случае берем составляющую Вn: .

Введем понятие потока вектора магнитной индукции (магнитный поток): Ф = В S cos a,

где a – угол между вектором нормали к поверхности и вектором магнитной индукции, или . В случае неоднородного поля рассматривают магнитный поток через элементарную площадку: , затем суммируют по всей площади S: .

[Ф] = Вб (вебер).

Тогда работа по перемещению проводника с током в магнитном поле: Þ

где DФ = Ф2 – Ф1 – изменение магнитного потока.

При дви­жении заряда во внешнем магнитном поле возникает силовое взаимодей­ствие магнитных полей. Процесс взаи­модействия магнитных полей исследовался Лоренцем, который вывел формулу для расчета силы, действующей со стороны магнитного поля на движущуюся заряженную частицу. Сила, действующая со стороны магнитного поля на движущийся заряд, равна

и называется силой Лоренца. Эта сила перпендикулярна векторам и . Направление силы Ло­ренца, действующей на положительный заряд, определяется по правилу левой руки. С изменением знака заряда направление силы изменяется на противоположное. В векторном виде сила Лоренца записывается:

Анализируя полученное выражение, можно сделать выводы:

- если скорость заряда u = 0, то Fл = 0, т. е. магнитное поле не действу­ет на неподвижную заряженную частицу;

- если a=0, sina =0, то Fл =0, т. е. если частица движется так, что вектор скорости параллелен вектору магнитной индукции , то со сто­роны магнитного поля сила не действует.

Так как сила Лоренца всегда направлена перпендикулярно вектору скорости летящей частицы, то она не изменяет величину скорости, а из­меняет лишь направление движения частиц. Действие этой силы не приводит к изменению энергии заряженной частицы, т.е. эта сила не совершает работы.

Попадание ле­тящей частицы в магнитное поле вызывает изменение ее траектории в зависимости от знака заряда (рис.). На рис. вектор индукции магнитного поля направлен перпендикулярно плоскости чертежа (на нас). Частица будет двигаться по окружности, радиус R которой можно опре­делить из равенства центростремительной силы и силы Лоренца: ,откуда .

 







Дата добавления: 2015-10-01; просмотров: 1474. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!




Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...


Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...


Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...


Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Характерные черты официально-делового стиля Наиболее характерными чертами официально-делового стиля являются: • лаконичность...

Этапы и алгоритм решения педагогической задачи Технология решения педагогической задачи, так же как и любая другая педагогическая технология должна соответствовать критериям концептуальности, системности, эффективности и воспроизводимости...

Понятие и структура педагогической техники Педагогическая техника представляет собой важнейший инструмент педагогической технологии, поскольку обеспечивает учителю и воспитателю возможность добиться гармонии между содержанием профессиональной деятельности и ее внешним проявлением...

Общая и профессиональная культура педагога: сущность, специфика, взаимосвязь Педагогическая культура- часть общечеловеческих культуры, в которой запечатлил духовные и материальные ценности образования и воспитания, осуществляя образовательно-воспитательный процесс...

Устройство рабочих органов мясорубки Независимо от марки мясорубки и её технических характеристик, все они имеют принципиально одинаковые устройства...

Ведение учета результатов боевой подготовки в роте и во взводе Содержание журнала учета боевой подготовки во взводе. Учет результатов боевой подготовки - есть отражение количественных и качественных показателей выполнения планов подготовки соединений...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2025 год . (0.007 сек.) русская версия | украинская версия