Сила Ампера – формула, определение, законы и правила, определение направления кратко
4.2
Средняя оценка: 4.2
Всего получено оценок: 246.
Обновлено 17 Декабря, 2020
4.2
Средняя оценка: 4.2
Всего получено оценок: 246.
Обновлено 17 Декабря, 2020
Взаимодействие магнитного поля и проводника с током состоит в появлении некоторой силы со стороны поля, приложенной к проводнику. Изучением этой силы занимался А. Ампер, и в настоящее время она носит его имя. Кратко познакомимся с силой Ампера.
Вектор магнитной индукции
В качестве силовой характеристики любого поля обычно выступает сила, действующая на пробный заряд в этом поле. Для магнитного поля ситуация осложняется тем, что магнитных зарядов не найдено (хотя теория не запрещает их существование). Но, поскольку магнитное поле взаимодействует с электрическим током, пробный заряд в силовой характеристике поля можно заменить небольшим отрезком проводника с током (иногда используется обозначение «элемент тока»).
$$|B|={F_{max} \over I Δl}$$
где:
- $F_{max}$ — максимальное значение силы, которая может действовать на проводник;
- $I$ — сила тока в проводнике;
- $Δl$ — длина проводника.
За направление вектора магнитной индукции принято направление на северный полюс, которое покажет стрелка компаса, помещенного в это поле. Также для нахождения этого направления существуют специальные мнемонические правила (буравчика и охвата правой рукой).
Из данной формулы можно также получить единицу магнитной индукции — тесла (обозначается Тл).
Магнитное поле с индукцией 1 тесла взаимодействует с проводником длиной 1 метр, по которому течет ток 1 ампер с силой в 1 ньютон.
1 Тл — это очень сильное магнитное поле. Магнитное поле, появляющееся в нескольких сантиметрах вокруг проводов в электрических схемах, имеет индукцию порядка единиц и десятков микротесла. Магнитное поле Земли в среднем имеет индукцию около 0,05 мТл. Индукция магнитного поля бытовых магнитов имеет величину порядка 1–10 мТл. Наибольшая индукция магнитного поля, с которым может иметь дело обычный человек, — это индукция в МРТ-сканере. Она может достигать значения 3 Тл.
Сила Ампера
Зная индукцию магнитного поля, можно получить формулу силы Ампера, действующей на проводник с током. Из приведенного выше выражения следует, что модуль максимальной силы, действующей на элемент тока, равен:
$$F_{max}= I B Δl$$
Сила этой величины действует на элемент тока в случае, когда угол $\alpha$ между линиями магнитного поля и направлением тока в проводнике составляет 90⁰. Если линии магнитного поля будут параллельны элементу тока, то сила будет равна нулю.
$$B_{\perp}= B sin \alpha$$
Следовательно, модуль силы Ампера, действующей со стороны магнитного поля индукцией $B$ на проводник длиной $Δl$, по которому течет ток силой $I$, равен:
$$F= I |\overrightarrow B| Δl sin \alpha$$
Полученное выражение называется законом Ампера. Направление силы Ампера всегда перпендикулярно направлению тока и определяется с помощью мнемонического правила левой руки: если расположить левую руку так, чтобы четыре пальца были направлены по направлению электрического тока, а перпендикулярная составляющая индукции $B_{\perp}$ входила в ладонь, то большой палец покажет направление силы Ампера.
Что мы узнали?
Сила Ампера — это сила, действующая на проводник с током со стороны магнитного поля. Она зависит от индукции магнитного поля, от направления этой индукции, от тока в проводнике и длины проводника.
Для ее определения используется закон Ампера, а направление находится с помощью правила левой руки.
Тест по теме
Доска почёта
Наталья Блохина
10/10
Оценка доклада
4.2
Средняя оценка: 4.2
Всего получено оценок: 246.
А какая ваша оценка?
Направление силы Ампера – кратко правило для определения направления действия » Kupuk.net
Направление силы Ампера
Опыты показывают, что на проводник с током, помещенный в магнитное поле, со стороны этого поля действует сила, называемая силой Ампера (по имени физика, открывшего ее). Поговорим о направлении силы Ампера.
Закон и сила Ампера
После того как в середине XIX в. Х. Эрстед открыл, что вокруг проводника появляется магнитное поле, многие исследователи стали изучать это явление. Выяснилось, что магнитное поле оказывает силовое действие не только на стрелку компаса, но и на проводник с электрическим током.
Наиболее глубокое исследование силы взаимодействия магнитного поля с электрическим током провел А. Ампер.
Рис. 1. А. Ампер.
Он установил закон, впоследствии названный его именем:
$$F= I |overrightarrow B| Δl sin alpha,$$
где:
- $F$ — модуль силы, действующей на проводник;
- $Δl$ — длина проводника;
- $I$ — величина тока в проводнике;
- $overrightarrow B$ — вектор магнитной индукции;
- $alpha$ — угол между линиями магнитного поля и направлением тока в проводнике.
Сила, определяемая законом Ампера, также носит имя этого исследователя.
В дальнейшем оказалось, что в основе силы Ампера лежит действие магнитного поля на движущиеся заряды. Если носитель заряда двигается в магнитном поле, то со стороны этого поля на него начинает действовать сила Лоренца.
Правило левой руки
В отличие от кулоновских сил, которые направлены вдоль силовых линий поля, сила Ампера направлена иначе. Исследования показывают, что ее направление не совпадает ни с направлением линий магнитной индукции, ни с направлением тока в проводнике. Сила Ампера оказывается перпендикулярна обоим этим направлениям.
То есть, если ток в проводнике течет вперед, а магнитное поле направлено справа налево, то сила Ампера будет направлена вертикально вверх, перпендикулярно обоим направлениям. Если направить вектор магнитной индукции вверх (не меняя направление тока вперед), направление силы Ампера также изменится: она будет направлена слева направо. Наконец, если повернуть проводник так, чтобы ток двигался слева направо (вектор магнитной индукции оставить направленным вверх), то сила Ампера всё равно будет направлена перпендикулярно обоим направлениям, спереди назад.
Для определения направления силы Ампера вывели мнемоническое правило левой руки: если четыре вытянутых пальца левой руки указывают направление тока, а вектор магнитной индукции прокалывает ладонь (входит в ладонь), то отставленный большой палец укажет направление силы Ампера.
Рис. 2. Правило левой руки.
Действительно, отставленный большой палец всегда перпендикулярен как остальным четырем пальцам руки, так и направлению «прокола ладони».
При изменении направления движения тока на обратное сила Ампера также поменяет свое направление на обратное. Этим объясняется ориентирующее действие магнитного поля на рамку с током. В двух сторонах рамки ток течет вдоль одной прямой, но в разных направлениях. В результате сила Ампера, порожденная одним и тем же полем, будет также направлена вдоль одной прямой, но в разных направлениях. Следовательно, на рамку начнет действовать вращающий момент, и его действие прекратится лишь тогда, когда прямая действия силы Ампера не окажется в плоскости рамки.
Рис. 3. Ориентирующее действие магнитного поля на рамку.
Что мы узнали?
На проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила Ампера. Ее величина зависит от силы тока, вектора индукции и определяется законом Ампера. Ее направление перпендикулярно и направлению тока в проводнике, и направлению вектора магнитной индукции. Оно определяется специальным мнемоническим правилом левой руки.
Что такое Ампер? – Определение из WhatIs.com
По
- Участник TechTarget
Ампер — это единица измерения скорости потока электронов или тока в электрическом проводнике. Один ампер тока представляет собой один кулон электрического заряда (6,24 x 10 18 носителей заряда), проходящий через определенную точку за одну секунду.
Физики считают, что ток течет из относительно положительных точек в относительно отрицательные; это называется обычным током или током Франклина.
Ампер назван в честь Андре Мари Ампера, французского физика (1775-1836).
Последнее обновление: декабрь 2021 г.
Продолжить чтение об амперах- Что такое ампер-час (Ач или ампер-час)? – Определение из WhatIs.com
- Что такое ампер на метр (А/м, Э, эрстед)? – Определение из WhatIs.com
- Что такое вольт-ампер (ВА)? – Определение из WhatIs.com
- Сколько ампер на квадратный метр (А/м 2 )? – Определение из WhatIs.com
СИЭМ
Управление информацией и событиями безопасности (SIEM) — это подход к управлению безопасностью, который объединяет функции управления информацией о безопасности (SIM) и управления событиями безопасности (SEM) в одной системе управления безопасностью.
Сеть
- сетевой трафик
Сетевой трафик — это объем данных, которые перемещаются по сети в любое заданное время.
- динамический и статический
В общем, динамический означает «энергичный, способный к действию и/или изменению или сильный», тогда как статический означает «неподвижный или фиксированный».
- MAC-адрес (адрес управления доступом к среде)
MAC-адрес (адрес управления доступом к среде) — это 12-значное шестнадцатеричное число, назначаемое каждому устройству, подключенному к сети.
Безопасность
- контрольная сумма
Контрольная сумма — это значение, представляющее количество битов в передаваемом сообщении, которое используется ИТ-специалистами для обнаружения…
- информация о безопасности и управление событиями (SIEM)
Управление информацией о безопасности и событиями (SIEM) — это подход к управлению безопасностью, который объединяет информацию о безопасности …
- Злая Корпорация
Evil Corp — международная сеть киберпреступников, использующая вредоносное программное обеспечение для кражи денег с банковских счетов жертв и .
..
..ИТ-директор
- зеленые ИТ (зеленые информационные технологии)
Green IT (зеленые информационные технологии) — это практика создания и использования экологически устойчивых вычислений.
- ориентир
Контрольный показатель — это стандарт или точка отсчета, которые люди могут использовать для измерения чего-либо еще.
- пространственные вычисления
Пространственные вычисления широко характеризуют процессы и инструменты, используемые для захвата, обработки и взаимодействия с трехмерными данными.
HRSoftware
- самообслуживание сотрудников (ESS)
Самообслуживание сотрудников (ESS) — это широко используемая технология управления персоналом, которая позволяет сотрудникам выполнять множество связанных с работой …
- платформа обучения (LXP)
Платформа обучения (LXP) — это управляемая искусственным интеллектом платформа взаимного обучения, предоставляемая с использованием программного обеспечения как услуги (.
.. - Поиск талантов
Привлечение талантов — это стратегический процесс, который работодатели используют для анализа своих долгосрочных потребностей в талантах в контексте бизнеса …
..Служба поддержки клиентов
- BOPIS (купить онлайн, забрать в магазине)
BOPIS (купи в Интернете, забери в магазине) — это бизнес-модель, которая позволяет потребителям делать покупки и размещать заказы в Интернете, а затем забирать …
- аналитика в реальном времени
Аналитика в реальном времени — это использование данных и связанных с ними ресурсов для анализа, как только они поступают в систему.
- маркетинг баз данных
Маркетинг баз данных — это систематический подход к сбору, консолидации и обработке данных о потребителях.
Ампер: Введение | NIST
Первые 10 миль линии электропередачи Макнари — Джон Дэй, шоссе 14, штат Вашингтон.
Линии электропередач обычно имеют высокое напряжение, до 750 000 вольт, но относительно низкие токи, до 1000 ампер.
Кредит: Bonneville Power Administration / DOE
Ампер (А), основная единица измерения электрического тока в системе СИ, является привычной и незаменимой величиной в повседневной жизни. Он используется для определения потока электроэнергии в фенах (15 ампер для модели мощностью 1800 Вт), удлинителях (обычно от 1 до 20 ампер), бытовых автоматических выключателях (от 15 до 20 ампер для одной линии), дуговой сварке ( до 200 ампер) и более. В повседневной жизни мы сталкиваемся с широким диапазоном тока: эквивалентная 60-ваттная светодиодная лампа потребляет небольшую долю ампера; удар молнии может нести 100 000 ампер и более.
468-пиксельный криогенный светодиодный картограф для сверхпроводящих детекторов фотонов. Светодиоды очень энергоэффективны; токи для небольшого светодиода могут составлять всего несколько тысячных ампера.
Ампер является международно признанной единицей измерения с 1908 года, и с течением времени его точность измеряется с возрастающей точностью, в последнее время до нескольких частей на десять миллионов.
Но определение ампера было в лучшем случае проблематичным. До 2019 года его официальное определение — общая версия эксперимента, проведенного французским ученым Андре-Мари Ампером в 1820-х годах, — описывало совершенно гипотетическую ситуацию:
Ампер — это такой постоянный ток, который, если его поддерживать в двух прямых параллельных проводниках бесконечной длины, с пренебрежимо малым круглым поперечным сечением, расположенных на расстоянии 1 метра друг от друга в вакууме, будет создавать между этими проводниками силу, равную 2 x 10 -7 ньютона на метр длины.
Поскольку бесконечно длинные провода и вакуумные камеры, как правило, были недоступны, ампер не мог быть физически реализован в соответствии с его собственным определением, хотя его можно было со значительными трудностями аппроксимировать в лаборатории.
Столь же неудовлетворительным был тот факт, что усилитель, хотя и являлся электрической величиной, определялся в механических терминах. Ньютон (единица силы в СИ, кг•м/с 2 ) был получен из единицы массы СИ: килограмм, хранящийся в Севре, Франция. Значение его массы менялось со временем, что ограничивало точность полученных единиц измерения.
Гроза 2013 года в Санта-Фе. Типичные разряды молнии могут нести электрический ток силой 100 000 ампер и более.
Кредит: Ю. Ральченко/NIST
Однако в ноябре 2018 года было утверждено новое определение ампера — наряду с тремя другими основными единицами СИ: килограммом (масса), кельвином (температура) и молем (количество вещества). С 20 мая 2019 г., ампер основан на фундаментальной физической константе: элементарном заряде (е), который представляет собой количество электрического заряда в одном электроне (отрицательном) или протоне (положительном).
Ампер — это мера количества электрического заряда , движущегося в единицу времени ― то есть электрического тока.
Но количество электрического заряда самого , независимо от того, движется он или нет, выражается в другой единице СИ — кулоне (Кл). Один кулон примерно равен 6,241 x 10 18 электрических заряда ( e ). Один ампер — это ток, при котором заряд в один кулон проходит через данную точку за 1 секунду.
Вот почему средняя молния несет заряд около 5 кулонов, даже если ее сила тока может составлять десятки тысяч ампер. Разница в этих цифрах связана с тем, что удар молнии длится всего несколько десятков миллисекунд (тысячных долей секунды).
Одноэлектронный транспортный чип (SET), который можно использовать для подсчета электронов в переопределенном ампер.
Кредит: НИСТ
Определение ампера исключительно с точки зрения элементарного заряда и можно рассматривать как своего рода результат хороших и плохих новостей. С одной стороны, он четко определяет усилитель в терминах только одного инварианта природы, которому было присвоено точное фиксированное значение во время переопределения.