Чем объясняется взаимодействие двух параллельных проводников с постоянным током

Содержание

Вариант 1

А1. Чем объясняется взаимодействие двух параллельных проводников с постоянным током?

1) взаимодействие электрических зарядов;

2) действие электрического поля одного проводника с током на ток в другом проводнике;

3) действие магнитного поля одного проводника на ток в другом проводнике.

А2. На какую частицу действует магнитное поле?

1) на движущуюся заряженную;

2) на движущуюся незаряженную;

3) на покоящуюся заряженную;

4) на покоящуюся незаряженную.

А3. На каком из рисунков правильно показано направление индукции магнитного поля, созданного прямым проводником с током.

А; 2) Б; 3) В.

А4. Прямолинейный проводник длиной 10 см находится в однородном магнитном поле с индукцией 4 Тл и расположен под углом 30⁰ к вектору магнитной индукции. Чему равна сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля, если сила тока в проводнике 3 А?

1) 1,2 Н; 2) 0,6 Н; 3) 2,4 Н.

А5. В магнитном поле находится проводник с током. Каково направление силы Ампера, действующей на проводник?

от нас; 2) к нам; 3) равна нулю.

А6.Электромагнитная индукция – это:

1) явление, характеризующее действие магнитного поля на движущийся заряд;

2) явление возникновения в замкнутом контуре электрического тока при изменении магнитного потока;

3) явление, характеризующее действие магнитного поля на проводник с током.

А7. На квадратную рамку площадью 1 м² в однородном магнитном поле с индукцией 2 Тл действует максимальный вращающий момент, равный 4 Н?м. чему равна сила тока в рамке?

1) 1,2 А; 2) 0,6 А; 3) 2А.

В1. Установите соответствие между физическими величинами и единицами их измерения

ВЕЛИЧИНЫ		ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ
А)	индуктивность	1)	тесла (Тл)
Б)	магнитный поток	2)	генри (Гн)
В)	индукция магнитного поля	3)	вебер (Вб)
		4)	вольт (В)

В2. Частица массой m, несущая заряд q, движется в однородном магнитном поле с индукцией B по окружности радиуса R со скоростью v. Что произойдет с радиусом орбиты, периодом обращения и кинетической энергией частицы при увеличении скорости движения?

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ		ИХ ИЗМЕНЕНИЯ
А)	радиус орбиты	1)	увеличится
Б)	период обращения	2)	уменьшится
В)	кинетическая энергия	3)	не изменится

С1. В катушке, индуктивность которой равна 0,4 Гн, возникла ЭДС самоиндукции, равная 20 В. Рассчитайте изменение силы тока и энергии магнитного поля катушки, если это произошло за 0,2 с .

Ответы. Вариант №1

А1	А2	А3	А4	А5	А6	А7	В1	В2	С1
3	1	3	2	2	2	3	231	131	10 А;20 В

Решение задачи С 1

Используя закон электромагнитной индукции ?_is= -L?I/?t получаем ?I=??t/L=10 A .

Энергия магнитного поля W= LI²/2 = 20 В

Ответы. Вариант №2

А1	А2	А3	А4	А5	А6	А7	В1	В2	С1
3	1	3	3	2	2	2	231	131	10 А;20 В

Решение задачи С 1

Используя закон электромагнитной индукции ?_is= -L?I/?t получаем ?I=??t/L=10 A .

Энергия магнитного поля W= LI²/2 = 10 В

Вариант 2

А1. Чем объясняется взаимодействие двух параллельных проводников с постоянным током?

1) взаимодействие электрических зарядов;

2) действие электрического поля одного проводника с током на ток в другом проводнике;

3) действие магнитного поля одного проводника на ток в другом проводнике.

А2. На какую частицу действует магнитное поле?

1) на движущуюся заряженную;

2) на движущуюся незаряженную;

3) на покоящуюся заряженную;

4) на покоящуюся незаряженную.

А; 2) Б; 3) В.

А4. Прямолинейный проводник длиной 20 см находится в однородном магнитном поле с индукцией 6 Тл и расположен под углом 30⁰ к вектору магнитной индукции. Чему равна сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля, если сила тока в проводнике 2 А?

1) 1,2 Н; 2) 1 Н; 3) 1,2 Н.

А5. В магнитном поле находится проводник с током. Каково направление силы Ампера, действующей на проводник?

от нас; 2) к нам; 3) равна нулю.

А6.Электромагнитная индукция – это:

1) явление, характеризующее действие магнитного поля на движущийся заряд;

2) явление возникновения в замкнутом контуре электрического тока при изменении магнитного потока;

3) явление, характеризующее действие магнитного поля на проводник с током.

А7. На квадратную рамку площадью 2 м² в однородном магнитном поле с индукцией 4 Тл действует максимальный вращающий момент, равный 8 Н*м. чему равна сила тока в рамке?

1) 1,2 А; 2) 1 А; 3) 0,6А.

В1. Установите соответствие между физическими величинами и единицами их измерения

ВЕЛИЧИНЫ		ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ
А)	индуктивность	1)	тесла (Тл)
Б)	магнитный поток	2)	генри (Гн)
В)	индукция магнитного поля	3)	вебер (Вб)
		4)	вольт (В)

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ		ИХ ИЗМЕНЕНИЯ
А)	радиус орбиты	1)	увеличится
Б)	период обращения	2)	уменьшится
В)	кинетическая энергия	3)	не изменится

С1. В катушке, индуктивность которой равна 0,2 Гн, возникла ЭДС самоиндукции, равная 10 В. Рассчитайте изменение силы тока и энергии магнитного поля катушки, если это произошло за 0,1 с .

velikol.ru

Взаимодействие параллельных проводников с током | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко

Тема:

Магнитостатика

Рис. 6.18. На каждый из параллельных проводников с током действует сила Ампера в магнитном поле другого проводника

Действием силы Ампера объясняется взаимодействие параллельных проводников с током (рис. 6.18).

Каждый из этих проводников имеет свое магнитное поле, действующее на соседний проводнике током. Так, проводник AA’, по которому проходит ток I₁, имеет магнитное поле, модуль индукции которого, как указывалось раньше, равен

B₁ = μ₀I₁ / 2πr.

где r — расстояние от проводника до точки наблюдения.

Если проводник CC’ имеет длину Δl, находится на расстоянии

r от проводника AA’ и по нему проходит ток I₂, то на него действует сила Ампера F̅₂₁ поскольку он находится в магнитном поле проводника AA’. Значение этой силы равно

F₂₁ = B₁I₂Δl sin α.

Поскольку проводники параллельные и угол между проводником CC’ и вектором магнитной индукции равен 90°, то sin α = 1.

Подставив значение магнитной индукции поля проводника AA’, получим Материал с сайта http://worldofschool.ru

F = μ₀I₁I₂Δl / 2πr.

Силу взаимодействия двух параллельных проводников с током можно вычислить, зная лишь расстояние между ними и силы токов в них.

Как и при любом взаимодействии, для взаимодействующих параллельных проводников с током выполняется

III закон динамики Ньютона: модули сил, действующих на проводники, одинаковые, а направления — противоположные.

На этой странице материал по темам:

Теорема по физике о параллельных проводниках
Решение задач по теме » магнитног
Школьный учебник физики. взаимодействие проводников с током
Механизм и природа взаимодействия параллельных проводников с током токов
Реферат электромагнитные явления

Вопросы по этому материалу:

Какое значение угла между направлением тока и силой Ампера при взаимодействии параллельных проводников?

worldofschool.ru

1.4. Взаимодействие двух параллельных проводников с током.@

определяется правилом правого винта, а его модуль по закону Био – Савара – Лапласа . Согласно проведенным выше расчетам модуль равен с

Тогда, согласно закону Ампера, dF1=I2B1dl или

и аналогично. Направление силы

, с которой поле

действует на участокdℓ второго проводника с током I₂ (рис.1.10), определяется по правилу левой руки (см. разд. 1.2). Как видно из рис.1.10 и расчетов, силы

одинаковы по модулю и противоположны по направлению. В нашем случае они направлены навстречу друг другу и проводники притягиваются. Если токи текут в противоположных направлениях, то возникающие между ними силы отталкивают проводники друг от друга. Итак, параллельные токи (одного направления) притягиваются, а антипараллельные ( противоположных направлений ) — отталкиваются. Для определения силы F, действующей на проводник конечной длины ℓ, необходимо проинтегрировать полученное равенство по ℓ от 0 до ℓ :

При магнитном взаимодействии выполняется закон действия и противодействия, т.е. третий закон Ньютона:

1.5. Действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу.@

Как уже было отмечено, важнейшая особенность магнитного поля состоит в том, что оно действует только на движущиеся электрические заряды. В результате опытов было установлено, что любая заряженная частица, движущаяся в магнитном поле, испытывает действие силы F, которая пропорциональна величине магнитного поля в этой точке. Направление этой силы всегда перпендикулярно скорости движения частицы и зависит от угла между направлениями . Эта сила называетсясилой Лоренца. Модуль данной силы равен гдеq – величина заряда; v – скорость его движения;

– вектор магнитной индукции поля; α – угол между векторами

. В векторной форме выражение для силы Лоренца имеет вид.

Для случая когда скорость заряда перпендикулярна вектору магнитной индукции, направление данной силы определяется с помощью правила левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы векторвходил в ладонь, а пальцы направить вдоль (для q>0), то отогнутый под прямым углом большой палец укажет направление силы Лоренца для q>0 (рис.1.11, а). Для q < 0 сила Лоренца имеет противоположное направление (рис.1.11,б).

Поскольку данная сила всегда перпендикулярна скорости движения частицы, она изменяет только направление скорости, а не ее модуль, и поэтому сила Лоренца работы не совершает. То есть магнитное поле не совершает работы над движущейся в нем заряженной частицей и ее кинетическая энергия при таком движении не изменяется.

) или если частица движется вдоль силовой линии магнитного поля. В этом случае векторы

параллельны иsinα=0. Если вектор скорости

перпендикулярен

, то сила Лоренца создает центростремительное ускорение и частица будет двигаться по окружности. Если скорость направлена под углом к

, то заряженная частица движется по спирали, ось которой параллельна магнитному полю.

На данном явлении основана работа всех ускорителей заряженных частиц – устройств, в которых под действием электрических и магнитных полей создаются и ускоряются пучки высокоэнергетических частиц.

Действие магнитного поля Земли вблизи земной поверхности изменяет траекторию движения частиц, испускаемых Солнцем и звездами. Этим объясняется так называемый широтный эффект, заключающийся в том, что интенсивность космических лучей, доходящих до Земли, вблизи экватора меньше, чем в более высоких широтах. Действием магнитного поля Земли объясняется тот факт, что полярное сияние наблюдается только в самых высоких широтах, на Крайнем Севере. Именно в том направлении магнитное поле Земли отклоняет заряженные космические частицы, которые вызывают свечение атмосферы, называемое полярным сиянием.

Кроме магнитной силы, на заряд может действовать также уже знакомая нам электрическая сила , и результирующая электромагнитная сила, действующая на заряд, имеет вид

Эта формула называетсяформулой Лоренца. Действию такой силы подвергаются, например, электроны в электронно-лучевых трубках телевизоров, радиолокаторов, электронных осциллографов, электронных микроскопах.

studfiles.net

Взаимодействие параллельных проводников с током

Содержание

Введение……………………………………………………………………….3

I. Знакомство с явлением ………………………………………………..5

1.1. Экспериментальная установка……………………………..5

1.2. Сила взаимодействия параллельных токов………………6

1.3.Магнитное поле вблизи двух параллельных проводников……………………………………………….…………….9

II. Количественная величина сил ……………………………………10

2.1 Количественный расчет силы, действующей на

ток в магнитном поле…………………………………………..10

III. Электрическое взаимодействие…………………………………13

3.1 Взаимодействие параллельных проводников……………13

Заключение…………………………………………………………………..15

Список использованой литературы…………………………………16

Введение

Актуальность:

Для более полного понимания темы электромагнетизм, необходимо детальнее рассмотреть раздел взаимодействия двух параллельных проводников с током. В данной работе рассматриваются особенности взаимодействия двух параллельных проводников с током. Объясняется их взаимное притягивание и отталкивание. Рассчитывается количественная составляющая сил ампера, для проведенного в ходе работы эксперимента. Описывается действие друг на друга магнитных полей существующих вокруг проводников с током, и наличие электрической составляющей взаимодействия, существованием которой часто пренебрегают.

Цель:

Опытным путем рассмотреть существование сил которые участвуют во взаимодействии двух проводников с током и дать им количественную характеристику.

Задачи:

— Рассмотреть на опыте наличие сил ампера в проводниках, по которым проходит электрический ток.

— Описать взаимодействие магнитных полей вокруг проводников с током.

— Дать объяснение происходящим явлениям притяжения и отталкивания проводников.

— Сделать количественный расчет сил взаимодействия двух проводников.

— Теоретически рассмотреть наличие электрической составляющей взаимодействия двух проводников с током.

Предмет исследования:

Электромагнитные явления в проводниках.

Объект исследования:

Сила взаимодействия параллельных проводников с током.

Методы исследования:

Анализ литературы,наблюдение и экспериментальное исследование.

I. Знакомство с явлением

1.1 Знакомство с явлением

Для нашей демонстрации нам необходимо взять две очень тонкие полоски алюминевой фольги длиной около 40 см. Укрепив их в картонной коробке, как показано на рисунке 1. Полоски должны быть гибкими, ненатянутыми, должны находиться рядом, но не соприкасаться. Расстояние между ними должно быть всего 2 или 3 мм. Соеденив полоски с помощью тонких проводов, подсоеденим к ним батарейки, так чтобы в обеих полосках ток шел в противоположных направлениях. Такое соединение будет закорачивать батарейку и вызовет кратковременный ток » 5А[1] .

Чтобы батарейки не вышли из строя их нужно подключать на несколько секунд каждый раз.

Подсоеденим теперь одну из батарей противоположными знаками и пропустим ток в одном направлении.

При удачном подключении видимый эффект мал, но зато легко наблюдаем.

Обратим внимание на то, что этот эффект никак не связан с сообщениям заряда полоскам. Электростатически они остаются нейтральными.[2] Чтобы в этом убедиться, что с полосками ничего не происходит когда они действительно заряжаются до этого низкого напряжения, подсоеденим обе полоски к одному полюсу батарейки, или одну из них к одному полюсу, а другую ко второму. (Но не будем замыкать цепь во избежании появления токов в полосках.)

1.2 Сила взаимодействия параллельных токов

В ходе эксперимента мы наблюдали силу, которую нельзя обЪяснить в рамках электростатики. Когда в двух параллельных проводниках ток идет только в одном направлении, между ними существует сила притяжения. Когда токи идут в противоположных направлениях, провода отталкиваются друг от друга.

Фактическое значение этой силы действующей между параллельными токами, и ее зависимость от расстояния между проводами могут быть измерены с помощью простого устройства в виде весов.[3] В виду отсутствия таковых, примим на веру, результаты опытов которые показывают, что эта сила обратно пропорциональна расстоянию между осями проводов: F ~ 1/r .

Поскольку эта сила должна быть обусловлена каким – то влиянием, распространяющимся от одного провода к другому, то такая цилиндрическая геометрия создаст силу, зависящую обратно пропорционально первой степени расстояния. Вспомним, что электростатическое поле распространяется от заряженного провода тоже с зависимостью от расстояния вида 1/r.

Исходя из опытов видно также что сила взаимодействия между проводами зависит от произведения протекающих по ним токов. Из симметрии можно сделать вывод что если эта сила пропорциональна I₁ , она должна быть пропорциональна и I_2. То, что эта сила прямо пропорциональна каждому из токов, представляет собой просто экспериментальный факт[4] .

Добавляя коэффициент пропорциональности, можем теперь записать формулу для силы взаимодействия двух параллельных проводов: F ~ l/r , F ~I₁ I₂ ; следовательно,
Коэффициент пропорциональности будет содержать связанный с ним множетель 2p , не в саму константу.[5]
Взаимодействие между двумя парралельными проводами выражается в виде силы на еденицу длины. Чем длиннее провода тем больше сила:

Расстояние r между осями проводов F / l измеряется в метрах. Сила на 1 метр длины измеряется в ньютонах на метр, и токи I₁ I₂ – в амперах. В этом случае значение m ₀ в точности равно 4 p *10^-7 .

В школьном курсе физики первым дается определение кулону через ампер, не давая при этом определения амперу, и затем принимается на веру значение константы k , появляющейся в законе Кулона.

Только теперь возможно перейти ктому, чтобы рассмотреть определение ампера.

Когда полагается что m ₀ =4 p *10^-7 , уравнение для F / l определяет ампер. Константа m ₀ называется магнитной постоянной. Она аналогична константе e ₀ — электрической постоянной. Однако в присвоении значений этим двум константам имеется операционное различие. Мы можем выбирать для какой-нибудь одной из них любое произвольное значение. Но затем вторая константа должна определяться на опыте, поскольку кулон и ампер связаны между собой. В (СИ) выбирается m ₀ и затем измеряетсяe ₀ .

Исходя теперь из выше описанной формулы значение ампера можно выразить словами: если взаимодействие на 1м длины двух длинных параллельных проводов, находящихся на расстоянии 1м друг от друга, равна 2*10^-7 Н, то ток в каждом проводе равен 1А.

В случае, когда взаимодействующие провода находятся перпендикулярно друг к другу, имеется лиш очень небольшая область влияния, где провода проходят близко друг к другу, и поэтому можно ожидать, что будет мала и сила взаимодействия между проводами. На самом деле эта сила равна нулю. Поскольку силу можно считать положительной, когда токи параллельны, и отрицательной, когда токи антипараллельны, вполне правдоподобно, что эта сила должна быть равна нулю, когда провода перпендикулярны, ибо это нулевое значение лежит посередине между положительными и отрицательными значениями.

1.3 Магнитное поле вблизи двух параллельных

проводников

Как уже было рассмотрено выше, между параллельными токами действует сила притяжения. Картина линий поля показана на рисунке 3 показывает, что вокруг двух параллельных токов поле усиливается, в то время как между проводами ослабляется. Если воспользоваться предложенной Фарадеем моделью, в которой линии поля рассматриваются как упругие нити, стремящиеся сократиться и в то же время отталкивающие друг друга, то мы придем к заключению, что линии магнитного поля пытаются стянуть два провода вместе в центральную область, где их поля взаимно уничтожаются.

На рисунке 4 видим противоположную ситуацию. Провода и здесь параллельны, но токи в них антипараллельны. Теперь поля между проводами складываются конструктивно, в то время как во внешних областях происходит частичная компенсация полей. Линии поля отталкивают друг друга и поэтому пытаются раздвинуть провода.

II. Количественная величина сил

комментарии

скачать за 50 руб

после оплаты нажмите на кнопку «Вернуться на сайт» — документ будет скачан автоматически
Скачанный документ будет содержать только материал уже воспроизведенный на сайте.

mirznanii.com

1.4. Взаимодействие двух параллельных проводников с током.@

Законы Био – Савара – Лапласа и Ампера применяются для определения силы взаимодействия двух параллельных проводников с током. Рассмотрим два бесконечных прямолинейных проводника с токами I1 и I2 , расстояние между которыми равно а. На рис. 1.10 проводники расположены перпендикулярно чертежу. Токи в них направлены одинаково (из-за чертежа на нас) и обозначены точками. Каждый из проводников создает магнитное поле, которое действует на другой проводник. Ток I1 создает вокруг себя магнитное поле, линии магнитной индукции которого представляют собой концентрические окружности. Направлениеопределяется правилом правого винта, а его модуль по закону Био – Савара – Лапласа . Согласно проведенным выше расчетам модуль равен сТогда, согласно закону Ампера, dF1=I2B1dl илии аналогично. Направление силы , с которой поле действует на участокdℓ второго проводника с током I₂ (рис.1.10), определяется по правилу левой руки (см. разд. 1.2). Как видно из рис.1.10 и расчетов, силы одинаковы по модулю и противоположны по направлению. В нашем случае они направлены навстречу друг другу и проводники притягиваются. Если токи текут в противоположных направлениях, то возникающие между ними силы отталкивают проводники друг от друга. Итак, параллельные токи (одного направления) притягиваются, а антипараллельные ( противоположных направлений ) — отталкиваются. Для определения силы F, действующей на проводник конечной длины ℓ, необходимо проинтегрировать полученное равенство по ℓ от 0 до ℓ : При магнитном взаимодействии выполняется закон действия и противодействия, т.е. третий закон Ньютона:

1.5. Действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу.@

Вызываемое силой Лоренца отклонение частицы зависит от знака q. На этом основано определение знака заряда частиц, движущихся в магнитных полях. Магнитное поле не действует на заряженную частицу () в двух случаях: если частица неподвижна () или если частица движется вдоль силовой линии магнитного поля. В этом случае векторыпараллельны иsinα=0. Если вектор скорости перпендикулярен, то сила Лоренца создает центростремительное ускорение и частица будет двигаться по окружности. Если скорость направлена под углом к, то заряженная частица движется по спирали, ось которой параллельна магнитному полю.

studfiles.net