Правило левой руки для закона ампера

Блог

Сила действия однородного маг­нитного поля на проводник с током прямо пропорциональна силе тока, длине проводника, модулю вектора индукции магнитного поля, синусу угла между вектором индукции магнитного поля и проводником:

Принцип действия: взаимодействие рамки с током и поля магнита.

можно определить удельный заряд частицы, заряд. массу.

В циклотроне магнитное поле управляет движением заряженной частицы. Период обращения частицы в цикло­троне: .

Электрическое поле между дуантами разгоняет частицы, а магнитное поворачивает поток частиц. В момент попадания частиц в ускоряющий промежуток направление электрического поля меняется так, чтобы оно всегда увеличивало скорость частиц.

Принцип действия: взаимодействие магнитного поля катушки со стальным сердечником, где Fмаг

В циклических ускорителях: 1 — вакуум­ная камера; 2 и 3 – дуанты;

На рамку действует пара сил, в результате чего она поворачивается.

Сила Ампера

Если вектор v частицы перпендикулярен вектору В , то частица описывает траекторию в виде окружности:

Действие магнитного поля на движущийся заряд.

Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, называется силой Ампера.

Схема действия масс-спектрографа Для выделения частиц с одинаковой скоростью используют взаимно перпендикулярные магнитные ( B1 ) и электрические ( E ) поля. Тогда .

Рис. 8. Явление электромагнитной индукции

Силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля, называют силой Лоренца. Опытным путём установлено, что сила, действующая в магнитном поле на заряд , перпендикулярна векторам и , а ее модуль определяется формулой:

Магнитный поток наглядно можно истолковать как величину, пропорциональную числу линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность площадью .

если вытянутые пальцы расположить по направлению скорости положительного заряда, а силовые линии магнитного поля будут входить в ладонь, то отогнутый большой палец укажет направление силы , действующей на заряд со стороны магнитного поля.

Индукционный ток возникает и в том случае, когда магнит неподвижен, а движется катушка (вверх или вниз), т.е. важна лишь относительность движения.

Индукционный ток препятствует внешнему потоку при его увеличении и поддерживает внешний поток при его убывании.

Магнитный поток в 1 Вб создается однородным магнитным полем с индукцией 1 Тл через поверхность площадью 1 м 2 , расположенную перпендикулярно вектору магнитной индукции:

Для отрицательного заряда направление следует изменить на противоположное.

Экспериментально установлено, что на проводник с током, находящийся в магнитном поле, действует сила, получившая название силы Ампера (см. п. 1.3.). Направление силы Ампера (рис. 4) определяется правилом левой руки (см. п. 1.3).

Но не при всяком движении возникает индукционный ток. При вращении магнита вокруг его вертикальной оси тока нет, т.к. в этом случае магнитный поток сквозь катушку не изменяется (рис. 8, в), в то время как в предыдущих опытах магнитный поток меняется: в первом опыте он растет, а во втором – уменьшается (рис. 8, а, б).

Направление силы Лоренца определяется правилом левой руки (рис. 6):

Индукционный ток можно получить, например, если постоянный магнит вдвигать внутрь катушки, к которой присоединен гальванометр (рис. 8, а). Если магнит вынимать из катушки, возникает ток противоположного направления (рис. 8, б).

В электродинамике нет закона Ампера для определения силы, возникающей на участке цепи — источнике тока (правило правой руки).

Правило левой руки для закона ампера

Сила Ампера на участке цепи – источнике тока меняет своё направление на противоположное, поэтому закон Ампера для участка цепи – источника тока может быть представлен в виде:

— электрическое сопротивление проводника. Это также физическая величина.

где — сила Ампера (вектор напряженности неизвестного поля),

Физическую природу силы Ампера можно показать при квантовом моделировании силы Ампера.

Однако это не даёт возможность раскрыть физическую природу силы Ампера.

Закон Ампера для полной цепи электрического тока должен отражать возможность смены направления силы Ампера:

где — вектор, по модулю равный и совпадающий по направлению с током, — вектор магнитной индукции.

Направление вектора может быть найдено, согласно (1), по общим правилам векторного произведения, откуда следует правило левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы в неё входил вектор , а четыре вытянутых пальца расположить по направлению тока в проводнике, то отогнутый большой палец покажет направление силы, действующей на ток». [1]

— вектор напряженности электрического поля. Этот вектор направлен вдоль проводника и является величиной, имеющей физический смысл.

3. для полной цепи электрического тока (6).

«Обобщая результаты исследования действия магнитного поля на различные проводники с током, Ампер установил, что сила , с которой магнитное поле действует на элемент проводника с током, находящимся в магнитном поле, равна

h/D << 1 т. е. геометрическая оптика, строго говоря, применима лишь к бесконечно коротким волнам.

Обобщением закона Фарадея и правила Ленца является закон Фарадея — Ленца: Электродвижущая сила электромагнитной индукции в замкнутом проводящем контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную контуром:

Итак, направление индукционного тока определяется правилом Ленца: При всяком изменении магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную замкнутым проводящим контуром, в последнем возникает индукционный ток такого направления, что его магнитное поле противодействует изменению магнитного потока.

При скорости изменения магнитного потока 1Вб/с в контуре индуцируется э.д.с. в 1 В.

Закон Ампера

Модуль вектора магнитной индукции (1) находится по формуле

5) Закон обратимости света (его можно вывести из закона 4). Если направить свет в обратном направлении, он пройдёт по тому же пути.

предмета, находящегося на пути волны. Геометрическая оптика является предельным случаем волновой оптики и ее принципы выполняются при соблюдении условия:

Электромагнитные волны охватывают большой спектр длин волн от 105 до 10 м и по частотам от 104 до 1024 Гц. По названию электромагнитные волны разделяются на радиоволны, инфракрасное, видимое и ультрафиолетовое излучения, рентгеновские лучи и -излучение. В зависимости от длины волны или частоты свойства электромагнитных волн меняются, что является убедительным доказательством диалектико-материалистического закона перехода количества в новое качество.

Закон Ампера показывает, с какой силой действует магнитное поле на помещенный в него проводник. Эту силу также называют силой Ампера.

3) Закон отражения. луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр к поверхности раздела, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости, называемой плоскостью падения; угол падения равен углу

где к – коэффициент пропорциональности. Данная э.д.с. не зависит от того, чем вызвано изменение магнитного потока – либо перемещением контура в постоянном магнитном поле, либо изменением самого поля.

В основе геометрической оптики лежит так же принцип независимости световых лучей: лучи при перемещении не возмущают друг друга. Поэтому перемещения лучей не мешают каждому из них распространяться независимо друг от друга.

Вихревые токи или токи Фуко́ (в честь Ж. Б. Л. Фуко)— вихревые индукционные токи, возникающие в проводниках при изменении пронизывающего их магнитного потока

Индукти́вность (или коэффициент самоиндукции) — коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре, и магнитным потоком, создаваемым этим током через поверхность[1], краем которой является этот контур.

Ферромагнетики — вещества (как правило, в твёрдом кристаллическом или аморфном состоянии), в которых ниже определённой критической температуры (точки Кюри) устанавливается дальний ферромагнитный порядок магнитных моментов атомов или ионов (в неметаллических кристаллах) или моментов коллективизированных электронов (в металлических кристаллах).

ЛЕВОЙ РУКИ ПРАВИЛО– если вектор магнитной индукции входит в левую ладонь перпендикулярно, 4 пальца направлены по току то оставленный на 90 градусов большой палец , большой палец укажит направление силы Ампера.

Правило Ленца – индукционный ток в замкнутой катушки, имеет такое направление, что созданный им магнитный поток, припятствует изменению магнитного поля, вызвало данный ток.

Самоиндукция – порождение индукционного тока в том же самом проводнике, по которому течет переменный ток

Гипотеза Ампера – о происхождении магнитных свойств: каждый атом имеет свое собственное магнитное поле, т.е. движение электронов по орбитам направленное и его и его можно применить за круговой ток.

Токи Фуко(в честь Фуко, Жан Бернар Леон) — это вихревые замкнутые электрические токи в массивном проводнике, которые возникают при изменении пронизывающего его магнитного потока. Вихревые токи являются индукционными токами и образуются в проводящем теле либо вследствие изменения во времени магнитного поля, в котором находится тело, либо вследствие движения тела в магнитном поле, приводящего к изменению магнитного потока через тело или какую-либо его часть. Величина токов Фуко тем больше, чем быстрее меняется магнитный поток.

Опыт Фарадея.Индукционный ток появляется при относительном движении катушки и магнита

Вехривое электрическое поле – 1. Создается переменным магнитным полем; 2. Силовые линии замкнуты, нет ни начала ни конца.; 3. Работа на замкнутом пути равна ЭДС и не равна 0

Электромагнитная индукция— явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него.

1.Переменное магнитное поле порождает в пространстве вихревое переменное магнитное поле

3. Сделайте общий вывод из всех опытов и запишите его в виде формулы, используя физические обозначения;

Способствовать овладению учащимися навыками контроля и оценки своей деятельности и деятельности других субъектов; своего физического и эмоционального состояния.

Активизировать познавательные и творческие способности

Способствовать овладению учащимися навыками самостоятельного приобретения новых знаний;

Воспитывать у учащихся стремление к здоровому образу жизни.

2. Каждая рабочая группа проверяет одну гипотезу:

Конспект урока по физике Действие магнитного поля на проводник с током

Формировать умение самостоятельной исследовательской работы

Создавать условия для развития у учащихся мышления, внимания, умения вступать в речевое общение, понимать точку зрения своего собеседника, признавать право на иное мнение, аргументировано обосновывать свою точку зрения, отражать в устной или письменной речи результаты своей деятельности;

Формировать познавательный интерес к физике и учебе в целом

Нашу Землю окружает магнитное поле, мы живем как бы в нем. Его изменения очень влияют на жизнь человека, его самочувствие. Что же мы знаем о магнитном поле? Вспомним и заполним таблицу1

Понимать смысл закона Ампера, силы Ампера, как физической величины.

организация продуктивной деятельности учащихся для достижения результатов, отражённых в задачах урока, использование эксперимента для достижения дидактической цели и мотивации обучающихся при изучении физики.

1. Явление электромагнитной индукции открыл А. Ампер.

Модуль вектора магнитной индукции. Закон Ампера

Задачи: Модуль вектора магнитной индукции

Магнитный поток через замкнутый контур сопротивлением 10 Ом изменился с 35 мВб до 15 мВб. Определите заряд, который пройдет по контуру.

Максимальный вращающий момент, действующий на рамку с силой тока 1 А и площадью 1 см 2 , которая находится в магнитном поле, равен 2 мкН*м. Какова индукция магнитного поля?

Найдите амплитуду ЭДС, наводимой в рамке, вращающейся в однородном магнитном поле, если частота вращения составляет 120 об/с, площадь рамки 50 см 2 и магнитная индукция 0,5 Тл.

В горизонтально расположенном проводнике длиной 49 см и массой 20 г сила тока равна 5 А. Найдите индукцию магнитного поля, в которое следует поместить проводник, чтобы сила тяжести и сила Ампера уравновесились:

Между полюсами магнита подвешен горизонтально на двух невесомых нитях прямой проводник длиной 0,3 м и массой 20 г. Вектор индукции однородного магнитного поля перпендикулярен проводнику и направлен вертикально, при этом В=147 мТл. Найти тангенс угла α, на который от вертикали отклоняются поддерживающие проводник нити, если по нему пропустить электрический ток силой 2,5 А?

Французский ученый, член Парижской академии наук, один из основоположников электродинамики. На его счету множество экспериментов в области электромагнетизма, закон механического взаимодействия электрических токов, теория магнетизма, правило определения направления действия магнитного поля на магнитную стрелку, открытие магнитного эффекта катушки с током:

Магнитный поток внутри контура равен 0,3 мВб. Найти индукцию поля внутри контура, если площадь его поперечного сечения равна 150 см 2 . Поле считать однородным и перпендикулярным плоскости проводника.

Направление вектора магнитной индукции (для прямолинейного проводника с током) можно установить с помощью:

Как будет меняться магнитное поле, если сила тока в цепи уменьшится?

Силовую характеристику магнитного поля называют:

Сила Ампера действует на про­водник с током в магнитном поле.

Максимальной сила будет тогда, когда между магнитной индукцией и проводни­ком угол α = 90°. Если же этот угол равен нулю, то есть магнитная индукция будет па­раллельной проводнику, то сила будет равна нулю. Отсюда нетрудно сделать вывод о за­висимости силы Ампера от угла между маг­нитной индукцией и проводником.

Магнитное поле действует на проводник с током. Силу, которая возникает при этом, называют силой Ампера.

Легкая, но жесткая тяга соединяет про­водник с чувствительным измерителем силы.

Сила увеличится также тогда, когда при­меним другой, более «сильный» магнит с большей магнитной индукцией. Это позво­ляет сделать вывод о зависимости силы F от магнитной индукции поля B:

Исследуем, от чего зависит модуль и направление данной силы. С этой целью используем установку, в которой прямо­линейный проводник подвешен на тонких проволочках в магнитном поле постоянного магнита (рис. 6.16). Гибкие проволочки, присоединенные к концам проводника, по­зволяют включать его в электрическую цепь, сила тока в которой регулируется с помощью реостата и измеряется ампермет­ром.

Сила Ампера пропорциональна силе тока в проводнике.

Замкнув электрическую цепь, в которую входит исследуемый проводник, увидим, что он отклонится от положения равно­весия, а измеритель покажет определенное значение силы. Увеличим силу тока в про­воднике в 2 раза и увидим, что сила, дейст­вующая на проводник, также увеличится в 2 раза. Любые другие изменения силы тока в проводнике вызовут соответствующие изме­нения силы, которая действует на провод­ник. Сопоставление полученных результатов позволяет сделать вывод, что сила F, дейст­вующая в магнитном поле на проводник с током, пропорциональна силе тока I в нем:

Сила Ампера пропорциональна длине активной части провод­ника.

Расположим еще один магнит рядом с первым. Длина той части проводника, которая находится в магнитном поле, уве­личится приблизительно в 2 раза. Значение силы, действующей на проводник, также увеличится приблизительно в два раза. Та­ким образом, сила F, действующая на про­водник с током в магнитном поле, про­порциональна длине части проводника Δl, которая находится в магнитном поле:

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки (рис. 6.17).

Окончательно формула для расчета силы Ампера будет иметь вид

Грамотно эксплуатировать и ремонтировать электрические двигатели можно, если знаешь принцип их работы. В основу работы всех электродвигателей положен главный принцип – явление силы Ампера. В чем он заключается – мы узнаем на этом уроке.

Разработка урока физики Закон Ампера

 — угол между направлениями вектора индукции магнитного поля и тока в проводнике

Им же было введено правило левой руки для определения направления силы Ампера, действующей на прямолинейный проводник с током со стороны внешнего магнитного поля.

Многочисленные опыты показали, что если направление тока совпадает с вектором магнитной индукции или противоположно ему, то магнитное поле не оказывает никакого действия на ток (между ними угол  = 0 0 ).

Добавив еще один такой же магнит, мы в 2 раза увеличим размеры области, где существует магнитное поле, и тем самым в 2 раза увеличим длину части проводника, на которую действует магнитное поле.

–показать роль физического эксперимента и физической теории в изучении физических

– сформулировать определение магнитной индукции;

Правило утверждает: если расположить левую руку вдоль проводника так, чтобы четыре пальца указывали направление тока в нем, а линии магнитной индукции входили в ладонь, то отогнутый большой палец будет указывать направление силы Ампера, действующий на проводник с током.

Вид урока: урок теоретических и практических самостоятельных работ

При перемене направления тока I проводник движется в обратную сторону, отталкивается от него.

Δ l м длина проводника, который мы поместили в исследуемое внешнее магнитное поле

На экране – презентация, слайд №12, видеоопыт