Действие магнитного поля на проводник с током. Л.р.№1
«Только кухарка прибавляет соли на глаз,
а физики должны все рассчитывать»
П.Л. Капица
В данной теме разговор пойдёт о том, какое же действие оказывает магнитное поле на проводник с током. В конце урока, для закрепления полученных знаний, будет проведена лабораторная работа по наблюдению действия магнитного поля на ток.
Магнитное поле — это особый вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами. Магнитное поле порождается электрическим током и обнаруживается по действию на электрический ток. Для количественного описания магнитного поля вводится физическая величина, называемая.
Магнитная
индукция — это векторная физическая величина, являющаяся
силовой характеристикой магнитного поля, численно равная максимальному
вращающему моменту, действующему на контур с единичным магнитным моментом, и
направленная вдоль положительной нормали к контуру.
Магнитное поле — это вихревое поле, т.е. линии индукции магнитного поля замкнуты. Замкнутость линий говорит нам о том, что магнитных зарядов в природе не существует, источником магнитного поля являются движущиеся заряды и переменные электрические поля.
Опыты Ампера показали, что два проводника притягиваются или отталкиваются в зависимости от направления тока в них. Это объясняется тем, что сила, которую испытывает каждый из проводников, обусловлена магнитным полем, создаваемым током другого проводника.
Магнитное поле действует с некоторой силой на любой проводник с током, находящийся в этом поле.
Действительно,
расположим проводник с током так, чтобы только один его прямолинейный участок
оказался в сильном магнитном поле (например, между полюсами подковообразного
магнита), а остальные части цепи находились в областях пространства, где
магнитное поле слабое и его действием на эти части цепи можно пренебречь.
Как показывают многочисленные опыты, проводник может двигаться влево или вправо, вверх или вниз, в зависимости от направления тока и от расположения полюсов магнита. Но если проводник расположить вдоль направления магнитного поля, то никакие силы на него действовать не будут.
Закон, определяющий силу, действующую на отдельный небольшой участок проводника с током в магнитном поле, был установлен в 1820 году французским физиком Андре-Мари Ампером, поэтому эту силу называют силой Ампера.
От чего зависит сила Ампера?
Возьмем свободно подвешенный горизонтальный проводник и поместим его в поле постоянного подковообразного магнита. Поле такого магнита в основном сосредоточено между его полюсами, поэтому магнитная сила действует только на часть проводника, расположенную непосредственно между полюсами.
Сила
измеряется с помощью специальных весов, связанных с проводником двумя
стержнями.
Она будет направлена горизонтально, перпендикулярно проводнику и
линиям магнитной индукции.
Если увеличить силу тока в 2 раза, то можно заметить, что и действующая на проводник сила также увеличится в 2 раза. Если же добавить еще один такой же магнит, то в 2 раза увеличится размер области существующего магнитного поля, и тем самым в 2 раза увеличится длина той части проводника, на которую это поле будет действовать.
Как и любая другая сила, сила Ампера будет зависеть от угла образованного вектором магнитной индукции с проводником.
Таким образом, максимальная сила, действующая на отрезок проводника с током, прямо пропорциональна произведению силы тока на длину участка проводника:
Этот
опытный факт можно использовать для определения модуля вектора магнитной
индукции. Действительно, поскольку сила прямо пропорциональна
произведению силы тока и длины участка проводника, то их отношение не будет
зависеть ни от силы тока в проводнике, ни от длины участка проводника, на
которое действует магнитное поле.
Таким образом, модуль вектора магнитной индукции определяется отношением максимальной силы, действующей со стороны магнитного поля на отрезок проводника с током, к произведению силы тока на длину этого отрезка.
Вектор магнитной индукции полностью характеризует магнитное поле. В каждой точке магнитного поля можно определить его направление и модуль.
Силу, действующую на проводник с током в магнитном поле, называют силой Ампера.
Сила
Ампера равна произведению модуля силы тока, модуля
вектора магнитной индукции, длины отрезка проводника и синуса угла между
направлениями вектора магнитной индукции и тока.
Это выражение еще называют законом Ампера. Им можно пользоваться только тогда, когда длина проводника такова, что
Направление силы Ампера можно определить, пользуясь правилом левой руки: руку располагают так, чтобы нормальная составляющая магнитной индукции входила в ладонь, четыре вытянутых пальца были направлены по току; тогда отогнутый на 900 большой палец укажет направление действующей на проводник силы Ампера.
Силы,
действующие на проводник с током в магнитном поле, широко используются в
технике. Электродвигатели и генераторы, телефоны и микрофоны — во всех этих и
множестве других приборах используется взаимодействие токов, токов и магнитов и
т.
Разберемся с принципом работы громкоговорителя, который является одним из самых знаменитых изобретений ХХ века. Именно его появление (наряду с микрофоном) обеспечило возможность развития систем звукозаписи и звуковоспроизведения. В настоящее время громкоговорители относятся к самым массовым видам звуковой аппаратуры (по приблизительным подсчетам их промышленный выпуск достигает 500 млн. штук в год). От качества звучания громкоговорителей в значительной степени зависит качество звука в системах звукоусиления, радиовещания, телевидения, звукозаписи и домашнего воспроизведения. Именно поэтому исследованием физических процессов преобразования звука в громкоговорителях, созданием их математических моделей и алгоритмов, программных продуктов для их расчета и проектирования занимаются десятки университетов и научных центров, а производством — сотни крупнейших фирм.
Громкоговоритель
— это прибор, который служит для возбуждения звуковых волн под действием
переменного электрического тока, меняющегося со звуковой частотой.
История устройства, преобразующего энергию электрического сигнала в энергию звукового поля, началась в конце 19 века, задолго до появления усилителей мощности. В 1849 году на Кубе изобретатель итальянского происхождения Антонио Меуччи сконструировал, как он говорил, «Говорящий телеграф». Однако данное устройство он не смог запатентовать из-за достаточной бедности.
26 октября 1861 года преподаватель физики Фридрихсдорфского института
В 1874 году немецкий инженер Эрнст Вернер фон Сименс, основатель компании Siemens, описал магнитоэлектрический аппарат, в котором круглая катушка с намотанной проволокой располагается в радиальном магнитном поле со специальной поддержкой для обеспечения возможности вертикального смещения. Он указал тогда, что этот двигательный механизм может использоваться для получения звука, но не продемонстрировал это на практике.
В 1876 году американский ученый Александр Белл запатентовал телефон и продемонстрировал его звучание с использованием преобразователя очень похожего типа.
Когда,
в 1876 г. американские газеты сообщили об изобретении телефона Александром
Беллом, Меуччи заподозрил, что у него просто украли идею, и подал в суд на
«Вестерн Юнион». После многолетней тяжбы он все-таки выиграл процесс. Но к тому
времени патент на изобретение уже истек, и итальянец смог получить разве что
моральное удовлетворение.
Только 11 июня 2002 года Конгресс США вынес решение о
том, что именно Меуччи, а не Белл, является изобретателем телефона.
В 1915-1918 гг. эти разработки продолжили инженеры фирмы Белла, и вскоре на улицах городов появились первые рупорные громкоговорители.
Но диапазон частот у этих устройств был очень узким. Выход нашли американцы Честер Рейс и Эдвард Келлог из компании «Дженерал электрик». В 1924 г. они сконструировали электродинамический излучатель, в котором диафрагма могла работать в диапазоне выше своей резонансной частоты. Уже через два года это устройство появилось в промышленных громкоговорителях Radiola Model 104, а также в радиоприемнике Radiola 28. В 1927 г. в конструкции головки громкоговорителя появился постоянный магнит, что способствовало улучшению качества звука.
Интересно
отметить, что почти одновременно работы по созданию электродинамических
громкоговорителей велись и в России.
В 1923 году в Петрограде была создана
Центральная радиолаборатория, позднее переименованная в Институт радиовещательного
приема и акустики. С первых дней создания в ИРПА проводились разработки
громкоговорителей. В 1926 году был создан электромагнитный громкоговоритель
“Рекорд” и электромагнитный рупорный уличный громкоговоритель ТМ,
которые начали выпускаться на заводе им. Кулакова. Уже в 1930-32 годах были
созданы первые мощные громкоговорители для звукоусиления на Красной площади в
Москве (мощностью 100 Ватт). С тех пор акустические системы претерпели массу
изменений, но принцип их работы до сих пор остается все тем же.
Устройство громкоговорителя. У громкоговорителя есть подвижная и неподвижная части, которые и образуют его функциональную систему.
Подвижную
часть, закрытую пылезащитным колпачком, называют диффузором. Он создает
механические колебания — вибрацию воздуха, который мы воспринимаем как звук, и
чем больше площадь соприкосновения подвижной части с воздухом, тем сильнее
будет излучаемый звуковой сигнал.
За диффузором располагается центрирующая шайба, в которой находится электромагнитная катушка. Она влияет на мощность звука и его качество. Каркас такой катушки изготавливают из плотной бумаги или медной, или алюминиевой фольги и прикрепляют к диффузору с тыльной стороны. Выводы катушки подключаются к выходному каскаду усилителя звуковой частоты.
Эта катушка (еще ее называют звуковой) имеет свободный ход на металлическом стержне, расположенном в магнитном поле мощного постоянного магнита, кольцевой формы, который крепится к корзине. При прохождении через обмотку звуковой катушки усиленного звукового сигнала, создается переменное электромагнитное поле, которое суммируется воедино витками намотанного на каркас провода и взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита.
В
зависимости от силы поступаемого на обмотку электрического
сигнала, прочно прикрепленная к диффузору катушка приводит диффузор в
колебательные движения, который возбуждает окружающий его воздух, образовывая
направленную звуковую волну.
Высококачественные громкоговорители воспроизводят звуковые колебания в диапазоне от 20 до 20000 Герц. Но такие устройства довольно сложны. Чаще применяют системы из нескольких громкоговорителей с разделёнными диапазонами воспроизведения звука. Это улучшает слышимое качество звука и перераспределяет электрическую и механическую нагрузку между динамиками, увеличивая общую громкость воспроизведения. Для домашних условий вполне достаточной может быть мощность около 1–5 электрических ватт. Для вечеринки – около 20–100 ватт. Небольшой актовый зал или дискотека – 300–500 ватт. И далее по возрастающей. Общим недостатком всех громкоговорителей является малый КПД – 1-3 %. Но и этих процентов на практике хватает для слушания музыки, речи и других звуков окружающего нас мира.
Лабораторная работа №1. Наблюдение действия магнитного поля на ток.
Цель
работы: наблюдение действия магнитного поля на проводник с
током.
Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, реостат, ключ, источник постоянного тока, соединительные провода, дугообразный магнит и, конечно же, проволочный моток.
Ход работы:
1. Необходимо подвесить проволочный моток к штативу, предварительно присоединив его к источнику тока последовательно с реостатом и ключом. Предварительно ключ должен быть разомкнут, а движок реостата должен быть установлен на максимальное сопротивление. Начертите схему.
2 .Замкните цепь и расположите магнитную стрелку под мотком, определите полярность магнитного поля мотка.
3. Поднесите к висящему мотку магнит и, замыкая ключ, пронаблюдайте движение мотка. Сделайте рисунок.
4. Ответьте на вопросы:
Каково направление тока в мотке?
Каково направление магнитного поля мотка?
И каково направление магнитного поля магнита?
5.
Поменяйте направление тока в мотке и опять пронаблюдайте за его движением.
Сделайте соответствующий рисунок, и ответьте на вопросы из предыдущего пункта.
Сделайте самостоятельно выводы по данной теме.
ГДЗ Лабораторные Работы 11 Класс – Telegraph
>>> ПОДРОБНЕЕ ЖМИТЕ ЗДЕСЬ <<<
ГДЗ Лабораторные Работы 11 Класс
Решебник (ГДЗ ) по Физике за 11 (одиннадцатый ) класс лабораторные работы авторы: Жилко, Маркович, Егорова издательство Аверсэв, 2019 год . Ответы к лабораторным вопросам по Физике за 11 класс авторов Жилко, Маркович, Егорова помогут выпускнику подготовиться к . .
Белорусские ГДЗ и Решебник за 11 класс по Физике лабораторные работы поможет Вам найти верный ответ на самый сложный номер задания онлайн . Автор учебника: Жилко В .В ., Маркович Л .Г ., Егорова Л .П . от издательства Аверсэв 2019 .
Физика 11 класс . Рабочая Тетрадь . Быстрая навигация: Лабораторные Контрольные .
Онлайн решебник лабораторные работы по Физике для 11 класса Жилко В .
В ., Маркович Л .Г ., Егорова Л .П ., гдз и ответы к домашнему заданию .
ГДЗ 11 класс Физика Мякишев, Буховцев, Чаругин Лабораторная работа №1 . Наблюдение действия магнитного поля на ток . Лабораторные работы . №1 . Наблюдение действия магнитного поля на ток .
Ответы к учебнику по физике для 11 класса Мякишев . Добавить книги в список » По зосу «» не найдено ни одной книги . Физика . 11 класс .
11 класс Физика Решебник Задание . Популярные решебники 11 класс Все решебники .
ГДЗ по биологи 11 класс , ответы на лабораторные и практические работы по биологии 11 класс Хруцкая, решение экскурсий . Содержание: Лабораторная работа #1 Изучение особенностей строения растений разных экологических групп (по отношению к свету и воде) . .
Решебник, готовые домашние задания (ГДЗ ) по физике для учащихся 11 класса, авторов Жилко В .В ., Маркович Л .Г . Учебное пособие по физике в 11 классе содержит не более 25 задач . Для их решения необходимы глубокие знания дисциплины .
ГДЗ и решебник по физике за 11 класс к учебнику Мякишева, Буховцева, Чаругина . . Грамотно решать задачи и выполнять лабораторные работы Смотреть и сверять верное решение с самостоятельно выполненным заданием
Использование тетради сокращает и облегчает работу учащегося и учителя при оформлении и проверке работ , освобождает время для выполнения творческих заданий . ✅ Большой выбор учебной литературы Беларуси . ✅ . Группа: Рабочие тетради . Класс : 11 .
О сервисе Прессе Правообладателям Связаться с нами Авторам Рекламодателям . .
11 класс . Лабораторный практикум №2 . Измерение фокусного расстояния и оптической силы рассеивающей линзы . Цель работы: определение емкости конденсатора на основе измерения его сопротивления в цепи переменного тока .
Дата выполнения . Фамилия и имя учащегося . Класс . Номер лабораторной работы . Тема . Цель . Оборудование . Теоретическая часть . Порядок выполнения работы . Вычисления, таблица результатов измерений и вычислений, графики (при необходимости) .
Дополнительное задание .
Пособие предназначено для проведения лабораторных работ по физике в 11 классе УМК Мякишев Г .Я . Тетрадь для лабораторных работ (на печатной основе) содержит фронтальные и домашние лабораторные работы по курсу 7 класса .
Решебник (ГДЗ ) по Физике за 11 (одиннадцатый ) класс лабораторные работы авторы: Жилко, Маркович, Егорова издательство Аверсэв, 2019 год . Ответы к лабораторным вопросам по Физике за 11 класс авторов Жилко, Маркович, Егорова помогут выпускнику подготовиться к . .
Белорусские ГДЗ и Решебник за 11 класс по Физике лабораторные работы поможет Вам найти верный ответ на самый сложный номер задания онлайн . Автор учебника: Жилко В .В ., Маркович Л .Г ., Егорова Л .П . от издательства Аверсэв 2019 .
Физика 11 класс . Рабочая Тетрадь . Быстрая навигация: Лабораторные Контрольные .
Онлайн решебник лабораторные работы по Физике для 11 класса Жилко В .В ., Маркович Л .Г ., Егорова Л .П ., гдз и ответы к домашнему заданию .
ГДЗ 11 класс Физика Мякишев, Буховцев, Чаругин Лабораторная работа №1 . Наблюдение действия магнитного поля на ток . Лабораторные работы . №1 . Наблюдение действия магнитного поля на ток .
Ответы к учебнику по физике для 11 класса Мякишев . Добавить книги в список » По зосу «» не найдено ни одной книги . Физика . 11 класс .
11 класс Физика Решебник Задание . Популярные решебники 11 класс Все решебники .
ГДЗ по биологи 11 класс , ответы на лабораторные и практические работы по биологии 11 класс Хруцкая, решение экскурсий . Содержание: Лабораторная работа #1 Изучение особенностей строения растений разных экологических групп (по отношению к свету и воде) . .
Решебник, готовые домашние задания (ГДЗ ) по физике для учащихся 11 класса, авторов Жилко В .В ., Маркович Л .Г . Учебное пособие по физике в 11 классе содержит не более 25 задач . Для их решения необходимы глубокие знания дисциплины .
ГДЗ и решебник по физике за 11 класс к учебнику Мякишева, Буховцева, Чаругина ._images/prezentaciya_(1)_7.jpg)
. Грамотно решать задачи и выполнять лабораторные работы Смотреть и сверять верное решение с самостоятельно выполненным заданием
Использование тетради сокращает и облегчает работу учащегося и учителя при оформлении и проверке работ , освобождает время для выполнения творческих заданий . ✅ Большой выбор учебной литературы Беларуси . ✅ . Группа: Рабочие тетради . Класс : 11 .
О сервисе Прессе Правообладателям Связаться с нами Авторам Рекламодателям . .
11 класс . Лабораторный практикум №2 . Измерение фокусного расстояния и оптической силы рассеивающей линзы . Цель работы: определение емкости конденсатора на основе измерения его сопротивления в цепи переменного тока .
Дата выполнения . Фамилия и имя учащегося . Класс . Номер лабораторной работы . Тема . Цель . Оборудование . Теоретическая часть . Порядок выполнения работы . Вычисления, таблица результатов измерений и вычислений, графики (при необходимости) . Дополнительное задание .
Пособие предназначено для проведения лабораторных работ по физике в 11 классе УМК Мякишев Г .
Я . Тетрадь для лабораторных работ (на печатной основе) содержит фронтальные и домашние лабораторные работы по курсу 7 класса .
Ваулина Дули 5 Класс Решебник
ГДЗ По Чтению 2 Класс 2 Часть
ГДЗ По Английскому 8 Класс Просвещение
Егэ Физика Решебник Демидова 2020
ГДЗ Онлайн По Математике 3 Класс Петерсон
ГДЗ По Математике 3 Класс Учебник Александрова
ГДЗ Арифметика 5 Класс
ГДЗ По Алгебре 7 Класс Ладыженская Баранов
ГДЗ Математика 5 Класс Виленкин Самопроверка
ГДЗ По Истории 9 Класс Юдовская Еуроки
ГДЗ По Рус Языку 5 Класс Мерзляк
ГДЗ Математика 4 Класс Начальная
ГДЗ Математика Страница 89 Номер 2
Упражнение 3 ГДЗ
ГДЗ По Матем 3 Класс Петерсон
ГДЗ Решение Задач 5 Класса
ГДЗ По Биологии Пасечник Суматохин
ГДЗ По Истории Средних Веков Рабочая
ГДЗ Контрольные По Математике 5
ГДЗ По Географии 6 Летягин Учебник
Купить Решебник По Математике 4 Класс
ГДЗ По Физике Седьмой Класс Генденштейн
ГДЗ По Англ 5
ГДЗ Александрова Самостоятельные Работы 9
Литература 8 Класс Коровина ГДЗ Ответы
ГДЗ Плешакова Новицкая 2 Часть
ГДЗ По Истории России 6 Чернова
ГДЗ По Математике Горецкий
Язык 6 Класс Решебник Баранов Ладыженская
ГДЗ По Математике 3 Петерсон 2
ГДЗ Математика 3 Проверочные Работы Волкова
ГДЗ Обществознание 6 Иванова Учебник
ГДЗ 6 Класс Литература Ответы На Вопросы
Лукашик 7 9 Класс Физика Решебник ГДЗ
Русский Язык 4 Класс ГДЗ Упр
Решебник По Математике 4 Класс Т
ГДЗ Баранова 6
Решебник По Математике 5 Класс Вентана
Решебник Никольский 9
ГДЗ По Литературе 5 Класс Рыжкова
ГДЗ Раб Тетрадь 5 Класс
Решебник Горизонты 6 Класс Учебник
Скачать ГДЗ Решебник 4 Класс
ГДЗ По Математике 3 Класс 21 Век
Химия 10 Класс Задачник Кузнецова Левкин ГДЗ
Скачать Бесплатно ГДЗ Математика 2 Часть
ГДЗ По Географии 8 Класс Дронова
ГДЗ Петерсон Первый Класс
ГДЗ Потапов Шевкин Дидактические Материалы 5
ГДЗ Родной Язык 4 Класс Александрова Ответы
Гдз Учебник Виленкин
ГДЗ Решебник По Русскому Языку 3
6 Класс ГДЗ Агибалова Учебник Ответы
ГДЗ По Химии 9 Класс Вопросы
ГДЗ По Русск Яз 7 Класс Ладыженская
10.
2 Магнитное поле, связанное с током | Электромагнетизм10.2 Магнитное поле, связанное с током (ESBPS)
Если поднести компас к проводу, по которому течет ток течет, стрелка компаса будет отклоняться.
Поскольку компасы работают, указывая вдоль силовых линий магнитного поля, это означает, что магнитное поле должно быть вблизи провод, по которому течет ток.
Магнитное поле, создаваемое электрическим током, всегда ориентированы перпендикулярно направлению течения. Ниже приведен эскиз того, что магнитное поле вокруг провод выглядит так, как будто по проводу течет ток. Мы используем \(\vec{B}\) для обозначения магнитного поля и стрелки на силовых линиях показывают направление магнитного поля. Заметьте , что если нет тока, не будет и магнитного поля.
Направление тока в проводнике (проводе) показано центральной стрелкой. Кружки — это линии поля.
и они также имеют направление, указанное стрелками на линиях.
Аналогично ситуации с электрическим полем
линий, чем больше линий (или чем ближе они друг к другу) в области, тем сильнее магнитное
поле.
Важно: все наши обсуждения направлений полей предполагают, что мы имеем дело с условный ток .
Чтобы лучше представить себе эту ситуацию, поставьте ручку или карандаш прямо на стол. Круги сосредоточены вокруг карандашом или ручкой и будут нарисованы параллельно поверхности стола. Кончик ручки или карандаша будет указывать в направлении течения.
Вы можете посмотреть на карандаш или ручку сверху, и карандаш или ручка будут точкой в центре кругов. Направление силовых линий магнитного поля в этой ситуации против часовой стрелки.
Чтобы было легче увидеть, что происходит, мы собираемся нарисовать только один набор линий круглых полей, но обратите внимание что это просто для иллюстрации.
Если положить лист бумаги за карандаш и посмотреть на него сбоку, то вы увидите круглую
силовые линии обращены друг к другу, и трудно понять, что они круглые.
Они проходят через бумагу. Запомни это поле
линии имеют направление, поэтому, когда вы смотрите на лист бумаги сбоку, это означает, что круги идут
в бумагу с одной стороны карандаша и выйти из бумаги с другой стороны.
Когда мы рисуем направления магнитных полей и токов, мы используем символы \(\odot\) и \(\otimes\). Символ \(\одот\) представляет собой стрелка, выходящая из страницы, и символ \(\отаймс\) представляет собой стрелку, уходящую на страницу.
Легко запомнить значения символов, если подумать о стрела с острым наконечником на голове и хвостом с перьями в форме креста.
Датский физик Ганс Христиан Эрстед однажды в 1820 году читал лекцию о возможности электричества
и магнетизм связаны друг с другом, и в процессе убедительно продемонстрировали это с помощью эксперимента
перед всем своим классом. Путем пропускания электрического тока через металлическую проволоку, подвешенную над магнитным
компас, Эрстед смог произвести определенное движение стрелки компаса в ответ на течение.
Что
началось как догадка в начале занятия, а в конце подтвердилось как факт. Излишне говорить, что Эрстед
пришлось пересмотреть свои конспекты лекций для будущих занятий. Его открытие проложило путь к целой новой ветви
наука – электромагнетизм.
Теперь мы рассмотрим три примера проводов с током. Для каждого примера определим магнитную поля и начертите силовые линии магнитного поля вокруг проводника.
Магнитное поле вокруг прямого провода (ESBPT)
Направление магнитного поля вокруг токоведущего проводник показан на рисунке 10.1.
Рисунок 10.1: Магнитное поле вокруг проводника, когда вы смотрите на проводник с одного конца. (а) Ток вытекает из страницы и магнитное поле против часовой стрелки. (b) Ток течет в страница и магнитное поле по часовой стрелке. Рисунок 10.2: Магнитные поля вокруг проводника смотрят вниз на проводник. а) Ток течет по часовой стрелке.
(б) текущий
течет против часовой стрелки.Направление магнитного поля
Используя указания, данные на рис. 10.1 и рис. 10.2, попытайтесь найти правило, которое легко подскажет вам направление магнитного поля.
Подсказка: используйте пальцы. Держите провод в руках и попытайтесь найти связь между направлением вашего большой палец и направление, в котором сгибаются пальцы.
Существует простой метод нахождения зависимости между направлением тока, протекающего в проводника и направления магнитного поля вокруг того же проводника. Метод называется 9.0047 Право Правило руки . Проще говоря, правило правой руки гласит, что линии магнитного поля, создаваемые токонесущий провод будет ориентирован в том же направлении, что и загнутые пальцы правой руки человека (в положение «автостоп»), при этом большой палец указывает в направлении течения.
Ваша правая рука и левая рука уникальны в том смысле, что вы не можете повернуть одну из них, чтобы оказаться в одном и том же месте.
положение как другой. Это означает, что правая часть правила является существенной. Вы всегда получите
неправильный ответ, если вы используете не ту руку.
Правило правой руки
Используйте Правило правой руки, чтобы нарисовать направления магнитных полей для следующих проводников с токи текут в направлениях, указанных стрелками. Первая задача для вас решена.
1. | 2. | 3. | 4. | ||||
5. | 6. | 7. | 8. | ||||
9. | 10. | 11. | 12. |
Магнитное поле вокруг проводника с током
Аппарат
один \(\text{9}\) \(\text{V}\) батарея с держателем
два соединительных провода с зажимами типа «крокодил»
компас
секундомер
Метод
Подсоедините провода к аккумулятору, оставив один конец каждого провода неподключенным, чтобы цепь не закрыто.
Не забудьте ограничить текущий поток до \(\text{10}\) \(\text{секунд}\) за раз (Почему вы можете спросить, провод сам по себе имеет очень малое сопротивление, поэтому батарея очень быстро разряжается). Это для сохранить срок службы батареи, а также предотвратить перегрев проводов и контактов батареи.
Поместите компас рядом с проводом.
Замкните цепь и посмотрите, что происходит с компасом.
Поменяйте полярность батареи и замкните цепь. Наблюдайте за тем, что происходит с компасом.
Выводы
Используйте свои наблюдения, чтобы ответить на следующие вопросы:
Создает ли ток, протекающий по проводу, магнитное поле?
Присутствует ли магнитное поле при отсутствии тока?
Зависит ли направление магнитного поля, создаваемого током в проводе, от направления текущий расход?
Как направление тока влияет на магнитное поле?
Магнитное поле вокруг контура с током (ESBPV)
До сих пор мы рассматривали только прямые провода, по которым течет ток, и магнитные поля вокруг них.
Мы
собираюсь изучать магнитное поле, создаваемое круглыми петлями провода, по которому течет ток, потому что поле имеет очень
полезные свойства, например, вы увидите, что мы можем создать однородное магнитное поле.
Магнитное поле вокруг контура проводника
Представьте себе две петли из проволоки, по которым текут токи (в противоположных направлениях) и которые параллельны странице. вашей книги. Используя правило правой руки, нарисуйте, как, по вашему мнению, будет выглядеть магнитное поле в различные точки вокруг каждой из двух петель. В петле 1 ток течет против часовой стрелки. направлении, а в петле 2 ток течет по часовой стрелке.
Если сделать петлю из проводника с током, то направление магнитного поля получится применение правила правой руки к различным точкам цикла.
Обратите внимание на изменение правила правой руки. Если вы сделаете так, чтобы пальцы правой руки следовали за
направление тока в петле, ваш большой палец будет указывать в том направлении, где появляются силовые линии.
Этот
похож на северный полюс (где силовые линии выходят из стержневого магнита) и показывает, с какой стороны
петля будет притягивать северный полюс стержневого магнита.
Магнитное поле вокруг соленоида (ESBPW)
Если мы теперь добавим еще одну петлю с током в том же направлении, то магнитное поле вокруг каждой петли может быть сложены вместе, чтобы создать более сильное магнитное поле. Катушка из множества таких петель называется соленоидом . Соленоид представляет собой цилиндрическую катушку из проволоки, действующую как магнит, когда по проводу протекает электрический ток. картина магнитного поля вокруг соленоида похожа на картину магнитного поля вокруг стержневого магнита, который вы изучаемый в 10-м классе, который имел определенные северный и южный полюса, как показано на рис. 10.3.
Рисунок 10.3: Магнитное поле вокруг соленоида.Реальные приложения (ESBPX)
Электромагниты
Электромагнит представляет собой кусок провода, предназначенный для создания магнитного поля при прохождении
электрический ток через него.
Хотя все проводники с током создают магнитные поля, электромагнит
обычно конструируется таким образом, чтобы максимизировать силу магнитного поля, которое он создает для
спец. Назначение. Электромагниты обычно используются в исследованиях, промышленности, медицине и потребительских товарах. Ан
пример часто используемого электромагнита в защитных дверях, например. на дверях магазина, которые открываются автоматически.
Как электрически управляемый магнит, электромагниты являются частью самых разных «электромеханические» устройства: машины, которые производят механическую силу или движение посредством электрических власть. Возможно, наиболее очевидным примером такой машины является электродвигатель , который будет подробно описано в 12 классе. Другими примерами использования электромагнитов являются электрические звонки, реле, громкоговорители и подъемные краны.
Видео: 23ZP
Электромагниты
Цель
Магнитное поле создается при протекании электрического тока по проводу.
Одиночный провод не производит
сильное магнитное поле, но провод, намотанный на железный сердечник, делает это. Мы будем исследовать это поведение.
Аппарат
батарея и держатель
длина провода
компас
несколько гвоздей
Метод
Если вы еще не проводили предыдущий эксперимент в этой главе, сделайте это сейчас.
Согните провод в несколько витков, прежде чем прикрепить его к батарее. Наблюдайте за тем, что происходит с отклонение стрелки компаса. Отклонение компаса стало сильнее?
Повторите эксперимент, изменив количество и размер витков проволоки.
Наблюдайте за тем, что происходит
к отклонению по компасу.Намотайте проволоку на железный гвоздь, а затем прикрепите катушку к батарее. Наблюдайте за тем, что происходит с отклонение стрелки компаса.
Наблюдайте за тем, что происходит
к отклонению по компасу.Выводы
Влияет ли количество катушек на силу магнитного поля?
Железный гвоздь увеличивает или уменьшает силу магнитного поля?
Воздушные линии электропередач и окружающая среда
Физическое воздействие
Линии электропередач – обычное явление для всей нашей страны. Эти линии передают энергию от электростанций к
наши дома и офисы. Но эти линии электропередач могут оказывать негативное воздействие на окружающую среду. Одна опасность, которая
они представляют для птиц, которые влетают в них.
Защитница природы Джессика Шоу провела последние несколько лет в поисках
при этой угрозе. На самом деле, линии электропередач представляют собой основную угрозу для синего журавля, национального животного Южной Африки.
птица в Кару.
«Нам в Южной Африке повезло, что у нас есть широкий спектр видов птиц, в том числе много крупных птиц, таких как
журавли, аисты и дрофы. К сожалению, здесь также много линий электропередач, которые могут воздействовать на птиц.
двумя способами. Они могут быть поражены электрическим током, когда садятся на некоторые типы пилонов, а также могут быть убиты
столкновение с леской, если они влетят в нее, либо от удара о леску, либо от удара о землю
после. Эти столкновения часто случаются с крупными птицами, которые слишком тяжелы, чтобы избежать столкновения с линией электропередачи.
увидеть его только в последнюю минуту. Другие причины, по которым птицы могут столкнуться, включают плохую погоду, полеты стаями.
и отсутствие опыта у молодых птиц.
В течение последних нескольких лет мы изучали серьезное влияние столкновений с линиями электропередач на Синих.
Журавли и дрофы Людвига. Это два наших эндемичных вида, что означает, что они встречаются только в
Южная Африка. Это крупные птицы с большой продолжительностью жизни и медленным размножением, поэтому популяции могут
не оправиться от высокой смертности. Мы прошли и проехали под линиями электропередач через Оверберг и
Кару для подсчета мертвых птиц. Данные показывают, что тысячи этих птиц погибают в результате столкновений каждый год.
году, и дрофа Людвига теперь занесена в список исчезающих видов из-за высокого уровня
неестественная смертность. Мы также ищем способы уменьшить эту проблему и работаем с Eskom.
для тестирования различных устройств разметки линий. Когда маркеры висят на линиях электропередач, птицы могут видеть
линии электропередач издалека, что даст им достаточно времени, чтобы избежать столкновения».
Воздействие полей
Тот факт, что вокруг линий электропередач создается поле, означает, что они потенциально могут оказать воздействие на расстояние. Это было изучено и продолжает оставаться предметом серьезных дискуссий. На момент написания, рекомендации Всемирной организации здравоохранения по воздействию на человека электрических и магнитных полей указывают, что нет четкой связи между воздействием магнитных и электрических полей, которым подвергается широкая общественность. столкновения с линиями электропередач, потому что это крайне низкочастотные поля.
Шум линии электропередач может мешать радиосвязи и радиовещанию. По сути, линии электропередач или
связанное оборудование неправильно генерирует нежелательные радиосигналы, которые перекрывают или конкурируют с желаемым радио
сигналы. Шум в линии электропередач может повлиять на качество приема радио и телевидения.
Нарушение радио
связь, такая как любительское радио, также может иметь место. Потеря важных коммуникаций, таких как полиция,
пожарные, военные и другие подобные пользователи радиочастотного спектра могут привести к еще более серьезным последствиям.
Групповое обсуждение:
Когда молния попадает в корабль или самолет, она может повредить или иным образом изменить его магнитный компас. Там были зарегистрированы случаи, когда удар молнии менял полярность компаса так, что стрелка указывала юг вместо севера.
Магнитные поля
Учебник Упражнение 10.1
Приведите доказательства существования магнитного поля вблизи провода с током.
Если поднести компас к проводу, по которому течет ток, стрелка компаса будет
отклонено. Поскольку компасы работают, указывая вдоль силовых линий магнитного поля, это означает, что должен быть
магнитное поле вблизи провода, по которому течет ток.
Если ток перестанет течь
компас возвращается в исходное направление. Если ток снова начинает течь, то отклонение
происходит снова.
Опишите, как бы вы использовали правую руку, чтобы определить направление магнитного поля вокруг проводник с током.
Мы используем правило правой руки, которое гласит, что линии магнитного поля, создаваемые проводом с током будут ориентированы в том же направлении, что и согнутые пальцы правой руки человека (в положение «автостоп»), большим пальцем по направлению течения:
Вне страницы
на страницу
Используйте правило правой руки, чтобы найти направление магнитных полей в каждой из точек, отмеченных буквой A – Н на следующих диаграммах.
- А: против часовой стрелки
- B: против часовой стрелки
- С: против часовой стрелки
- D: против часовой стрелки
- E: по часовой стрелке
- F: по часовой стрелке
- G: по часовой стрелке
- H: по часовой стрелке
Назначение Целью этого лабораторного эксперимента является исследование магнитной силы
провод с током. Фон Если заряженная частица движется с некоторой скоростью, , через однородное магнитное поле, , он испытывает магнитную силу, заданную
где , есть заряд частицы. Если угол между частицей вектор скорости и направление магнитного поля , величина магнитной силы может быть переписана как
Направление вектора магнитной силы может быть найдено с помощью
знакомое правило правой руки . Обратите внимание, что величина силы
максимум, когда и тождественно равен нулю, когда
. На рис. 1 показаны две заряженные частицы, входящие в однородное магнитное поле. . Вектор скорости каждой частицы задается как , Это означает, что оба вектора скорости перпендикулярны направление магнитного поля. Поэтому количество становится , или вверх для обеих частиц. Однако из уравнения 1 мы видим, что направление магнитной силы зависит от заряд частиц. Как видно из рисунков 2 и 3, положительный заряженная частица испытывает направленную вверх силу, , в то время как отрицательно заряженная частица испытывает направленную вниз силу, . Проявление этих магнитных сил показано на рис. отклонение положительно заряженной частицы вверх и движение вниз отклонение отрицательно заряженной частицы.
где скорость дрейфа заряженных частиц. Объем проволоки которая существует в магнитном поле, , где площадь поперечного сечения провода и длина провода , встроенного в магнитное поле . Если мы определим число заряженных частиц в единице объема, в любой момент заряды в пределах этого сегмента провода. Следовательно, из уравнения 3 мы можем напишите магнитную силу на проводе длиной как
Так как ток, текущий в проводнике, определяется как 1 , приведенное выше уравнение становится
где – векторная длина провода, указывающего в направлении тока
.
 В единицах СИ это называется
Тесла
()
где
Если сила тока измеряется в амперах (), тогда можно показать, что единица Тесла равна
Следует отметить, что напряженность магнитного поля часто указывается в единицы гаусса (), где . В таблице 1 приведены значения напряженности магнитного поля различных тел. дается в единицах тесла и гаусса.
Цели
Оборудование и установка
Советы и предостережения
Помощь онлайн
Шаблон лабораторного отчета Каждая лабораторная группа должна
скачать шаблон лабораторного отчета
и заполните соответствующую информацию во время проведения эксперимента . Например, группа в лаборатории таблица № 5, работающая над экспериментом по закону идеального газа, переименует свой файл шаблона как “5 Закон о газе.doc” . Вопросы о подталкивании Эти подталкивающих вопросов предназначены для вам ответит ваша группа и проверит ваш TA , как вы выполняете лабораторную работу . Они следует ответить в лабораторной тетради. Общие подталкивания
Вопросы Эти вопросы также можно найти в шаблоне описания лабораторной работы.  Примечания ТА
Данные, результаты и графики Введите пароль ТА, чтобы просмотреть образцы данных и результаты этого
эксперимент (формат MS Excel): Лабораторное руководство Введите пароль TA, чтобы просмотреть лабораторное руководство, написанное для этого
эксперимент (формат MS Word): Эксперименты с КУПОЛОМ На данный момент нет
КУПОЛ эксперименты
связанных с этим экспериментом. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
./../purple.gif”>
В этом эксперименте мы исследуем влияние
ток, длина провода и напряженность магнитного поля на магнитную силу.
Когда заряды проходят через магнитное поле,
каждый испытывает магнитную силу,
,
из-за их скорости, направления и силы магнитного
поле и их заряд,
.
Обратите внимание, что здесь положительный заряд испытывает направленное вверх магнитное поле.
сила, и отрицательный заряд испытывает направленную вниз силу.
4 показан отрезок провода, по которому течет ток. находится в однородном магнитном поле,
.
Сила, действующая на каждую заряженную частицу, определяется выражением
Обратите внимание, что направление тока определяется как направление
в котором движутся положительные заряды.
К узлу баланса тока подключен переменный источник тока,
который имеет на одном конце съемную проволочную петлю, вытравленную на печатной плате.
Эта проволочная петля затем помещается в узел постоянного магнита, чтобы
проволочная петля перпендикулярна магнитному полю, но не касается магнитов.
Затем, когда ток течет через проволочную петлю, создается магнитная сила.
Поскольку проволочная петля неподвижна, магнитная сила действует на постоянную.
магнитный узел, заставляющий его вес либо увеличиваться, либо уменьшаться в зависимости от
от направления тока и ориентации магнитного поля. изменение веса магнитного узла связано с магнитным полем.
сила, заданная уравнением 5.
Эта сила действует на узел постоянного магнита, вызывая
изменение его веса. Изменение магнитного узла
вес прямо пропорционален магнитной силе.
Serway and Beichner, стр. 910.
Обратите внимание, что крайняя правая проволочная петля напечатана на спереди и сзади печатной платы, эффективно удваивающие
длина провода показана с одной стороны. Будьте осторожны, когда
удаление и вставка этих несколько хрупких печатных плат. 
держателя, пока через них протекает ток!
Каждый человек в группе
следует распечатать раздел «Вопросы» и ответить на них индивидуально.
Поскольку каждая лабораторная группа сдает электронную копию лабораторного отчета, обязательно переименуйте файл шаблона лабораторного отчета. Соглашение об именах такое же, как
следует:
На них должны ответить
каждой особи группы. Это не командная деятельность. Каждый человек должен
прикрепите свою копию к отчету лаборатории непосредственно перед передачей лабораторной работы вашему
ТА.