Сила лоренца левая рука: формула, правило левой руки для определения направления силы, применение

1.4. Сила Лоренца. Правило левой руки для определения направления силы Лоренца

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 векторами, а ее модуль определяется формулой:

,

где – угол между векторами и.

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

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.

Для отрицательного заряда направление следует изменить на противоположное.

Рис. 6. Правило левой руки для определения направления силы Лоренца.

1.5. Сила Ампера. Правило левой руки для определения направления силы Ампера

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).

Модуль силы Ампера вычисляется по формуле

_,

где – сила тока в проводнике,- индукция магнитного поля,- длина проводника,- угол между направлением тока и вектором.

1.6. Магнитный поток

Магнитным потоком сквозь замкнутый контур называется скалярная физическая величина, равная произведению модуля вектора на площадьконтура и на косинус угламежду вектором

и нормалью к контуру (рис. 7):

Рис. 7. К понятию магнитного потока

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

Единицей магнитного потока является вебер .

Магнитный поток в 1 Вб создается однородным магнитным полем с индукцией 1 Тл через поверхность площадью 1 м², расположенную перпендикулярно вектору магнитной индукции:

1 Вб =1 Тл·м

2.

2. Электромагнитная индукция

2.1. Явление электромагнитной индукции

В 1831г. Фарадей обнаружил физическое явление, получившее название явления электромагнитной индукции (ЭМИ), заключающееся в том, что при изменении магнитного потока, пронизывающего контур, в нем возникает электрический ток. Полученный Фарадеем ток называется индукционным.

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).

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

е. важна лишь относительность движения.

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 индукционного тока подчиняется правилу Ленца:

возникающий в замкнутом контуре индукционный ток всегда направлен так, чтобы создаваемое им магнитное поле противодействовало причине, его вызывающей.

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

Рис. 8. Явление электромагнитной индукции

Ниже на левом рисунке (рис. 9) индукция внешнего магнитного поля , направленного “от нас” (+) растет (>0), на правом – убывает (<0). Видно, чтоиндукционный ток направлен так, что его собственное магнитное поле препятствует изменению внешнего магнитного потока, вызвавшего этот ток.

Рис. 9. К определению направления индукционного тока

Сила Ампера. Сила Лоренца.Правила левой руки. | Методическая разработка по физике (9 класс) по теме:

1. Сила Ампера.

Мы уже знаем, что магнитное поле образуется вокруг постоянных (природных) магнитов, проводников, по которым течет ток и вокруг движущихся заряженных частиц.

Чтобы отличить это поле от внешнего магнитного поля будем обозначать В0 – вектор магнитной индукции собственного поля и В- вектор магнитной индукции внешнего магнитного поля. Что будет происходить с магнитом, помещенным во внешнее магнитное поле? Магнит и магнитное поле будут взаимодействовать. Сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током, помещенным в это поле,  называется  силой Ампера.

Величина силы находится по формуле:

Fа = I*l*B*sinα  (1)

Где I- сила тока, А

        l- длина проводника, м

        В – вектор магнитной индукции внешнего магнитного поля, Тл.

        α – угол между вектором магнитной индукции и силой тока.

Проанализируем эту формулу: сила Ампера прямо пропорциональна току, длине проводника, вектору магнитной индукции внешнего магнитного поля.

Как влияет угол α на силу Ампера?

Если угол α равен нулю, то магнитное поле не будет действовать на проводник. Если угол будет равен 900, то сила Ампера будет максимальной.

Из формулы №1 находят величину вектора магнитной индукции.

В= Fа/ I*l* sinα

Направление силы Ампера определяется правилом левой руки.

Надо расположить левую руку так, чтобы вектор В колол ладонь, 4 пальца показывали направление силы тока, тогда, отогнутый на 900 большой палец покажет направление силы Ампера.

2. Сила Лоренца.

Сила, с которой внешнее магнитное поле действует на движущуюся заряженную частицу, попавшую в это магнитное поле, называется силой Лоренца.

Fл = q*V*B*sinα  (2)

        q – заряд частицы, Кл

        V – скорость частицы, м/с

        В – вектор магнитной индукции внешнего магнитного поля, Тл.

        α – угол между вектором магнитной индукции и скоростью частицы.

Проанализируем эту формулу: сила Лоренца прямо пропорциональна заряду частицы, скорости движения частицы, вектору магнитной индукции внешнего магнитного поля. Поле не будет действовать на частицу, если та влетела в поле под углом 00, и примет свое максимальное значение, если угол будет равен 900. Кроме того, при угле 900 сила Лоренца заставит частицу двигаться по окружности и сила Лоренца будет являться центростремительной силой.

Fл = maц

Fл = q*V*B

aц = V2/r       , отсюда mV/r = qB

Эта формула позволяет найти массу частицы, ее скорость, радиус окружности, по которой она будет двигаться в магнитном поле, заряд частицы, вектор магнитной индукции внешнего поля.

Для определения направления силы Лоренца используется правило левой руки:

Надо расположить левую руку так, чтобы вектор В колол ладонь, 4 пальца показывали направление скорости частицы, тогда, отогнутый на 900 большой палец покажет направление силы Лоренца. Это правило используют для определения направления положительно заряженной частицы, если частица заряжена отрицательно, то силу перенаправляют в другую сторону.

Сила Лоренца может:

• тормозить частицу,
• разгонять ее,
• двигать по спирали,
• двигать по окружности.

электрических полей – правило правой руки с использованием левой руки?

спросил 11 лет, 4 месяца назад

Изменено 11 лет, 4 месяца назад

Просмотрено 2к раз

$\begingroup$

Я немного запутался, правило правой руки используется, чтобы узнать, куда направлено магнитное поле, создаваемое током.

Есть ли какая-то особая причина, по которой правая рука используется для определения направления магнитного поля?

• электрические поля

$\endgroup$

1

$\begingroup$

Нет, в правой руке нет ничего особенного по сравнению с левой. (Ну, может быть, если вы бейсболист или жених, но в классическом электромагнетизме нет ничего особенного.)

Если вы установите два провода рядом друг с другом и пропустите через них ток, они будут притягиваться, если ток течет в одном направлении, и отталкиваться, если он течет в противоположных направлениях. Пока то, как вы изучаете электромагнетизм, точно воспроизводит этот и другие экспериментальные результаты, ваша система электромагнетизма действительна.

Если вы используете правило левой руки, вы фактически умножаете все перекрестные произведения на $-1$. Это означает, что $B$-поле, рассчитанное по закону вида $\nabla \times B = J + \frac{\partial E}{\partial t}$, будет умножено на $-1$. Однако, если вы посмотрите на закон силы Лоренца, который гласит, что $F = q(E + v\times B)$, появится еще один $-1$, введенный вторым векторным произведением, и сила, действующая на заряженную частицу, составит выходит то же самое. Или, если вы посмотрите на вектор Пойнтинга $E\times B$, он также получает еще один коэффициент $-1$, так что поток энергии получается таким же.

Причина использования правила правой руки заключается в том, что его используют все остальные, поэтому, когда вы видите изображение с нарисованными линиями магнитного поля, автор всегда использовал правило правой руки для создания этого изображения.

$\endgroup$

3

$\begingroup$

Это условность. Если бы Бенджамин Франклин использовал противоположное соглашение для положительных и отрицательных зарядов (электроны положительные, протоны отрицательные), мы, вероятно, использовали бы правило левой руки, чтобы компенсировать изменение знака, которое мы получили бы из $ {\ vec F } = q {{\vec v} \times {\vec B}}$.

Люди, вероятно, впадут в неприятную педантичность, касающуюся звезды Ходжа и того факта, что $\epsilon_{xyz}=1$, но все это было разработано для описания электромагнетизма, а не наоборот. Если бы это было более удобно для начала, мы бы определили другое векторное произведение/символ Леви Чивита/звезду Ходжа, которое отличается от нашего на знак минус, и мы бы использовали правило левой руки.

$\endgroup$

1

$\begingroup$

Первоначально магнитное поле определялось действием, которое оно оказывало на стержневой магнит/компас: направление указывалось северным полюсом, а величина – крутящим моментом, выравнивающим стержневой магнит с магнитным полем. Затем было обнаружено, что провод, по которому течет ток, создает магнитное поле, при этом направление тока определяется как направление, в котором перемещается положительный заряд, когда на провод подается разность потенциалов. Тогда направление магнитного поля задается правилом правой руки.

Таким образом, правило правой руки использовалось из-за способа определения магнитного поля и направления обычного тока, и используется до сих пор, потому что более современные определения все еще совместимы с первоначальными. Определение направления магнитного поля, которое должно указываться южным полюсом, или выбор направления потока отрицательного заряда вместо положительного потока для направления тока означало бы, что сегодня мы будем использовать правило левой руки, тогда как изменение обоих оставит нас по-прежнему с правилом правой руки.

$\endgroup$

1

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Правило левой руки Флеминга или сила Лоренца на проводе JavaScript HTML5 Applet Simulation Model

О

Силы Лоренца

Сила Лоренца на проводе

Эта программа моделирует силу, действующую магнитным полем между двумя магниты на электрический ток через провод.

Провод подвешен на пружине и будет колебаться, когда батарея (который подключен к концам провода) включается и выключается, угол провода по отношению к магнитному полю изменяется, или полюса магнитов меняются местами.

новая ремикс-версия от lookang 20 декабря 2010 г.

оригинальная версия профессора Франсиско (Пако) Эскембре

Кредиты:

Сила Лоренца на проволочной модели была создана Франсиско (Пако). Esquembre, настроенный Лу Кан Ви с использованием Easy Java Simulations (EJS) версии 4. 2 средство разработки и моделирования. Версия апплета эта модель доступна на веб-сайте NTNU < http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/ >.

Вы можете проверить и изменить эту скомпилированную модель EJS, если запустите модель (двойной щелчок на jar-файле модели), щелкните правой кнопкой мыши на графике и выберите «Открыть модель EJS» во всплывающем меню. Вы должны, конечно, иметь EJS установлен на вашем компьютере. Информация о EJS доступна по адресу: < http://www.um.es/fem/Ejs/ > и в коллекции OSP comPADRE < http://www.compadre.org/OSP/>.

Упражнение

Упражнение

Введение

www.bk.psu.edu/faculty/gamberg/mag_lab.doc
A на проводник с током в магнитном поле действует сила. величина и направление этой силы F зависят от четырех переменных:
величина и направление тока (I),
сила и направление магнитного поля (В)
длина провода, подвергаемого воздействию магнитного поля, составляет (L)
угол между текущим I и полем B равен (ϑ)
Дополнительно: Сила может быть описана математически векторным векторным произведением: 9является перекрестным произведением

 
O уровень и уровень А: F = I . B. L.sin ϑ, где ϑ — угол между I и B 

, где
Сила F в ньютонах N
ток I в амперах A
длина L в метрах м
магнитный поле B в теслах T

направление силы F перпендикулярно как току I, так и магнитное поле B, и предсказывается Advanced: правый правило перекрестного произведения.
О level и A level: Правило левой руки Флеминга

Задействовать:
а реальная живая демонстрация лучшая.!!
а видео на YouTube

http://www.youtube.com/watch?v=_X8jKqZVwoI&feature=player_embedded
Задействовать 1: Вы бы поверили, что провод может подпрыгнуть, даже если он не живой?
Задействовать 2: вы думали о том, как постоянный ток может вызвать вращательное движение? которые можно использовать для управления некоторыми простыми игрушками (например, машинами Tamiya)?
http://www. tamiya.com/english/products/42183trf502x/top.jpg

Обзор
1. Исследуйте симуляцию, эта симуляция разработана с поддержкой провода пружиной в системе магнитных полей в направлении y.
2 Кнопка воспроизведения запускает симуляцию, нажмите ее еще раз, чтобы приостановить и сбросить Кнопка возвращает симуляцию в исходное состояние.
3 значения по умолчанию B, I, L, запустить симуляцию. Обратите внимание, что провод находится в он неподвижен в своем предыдущем состоянии движения. Что такое физика Принцип, смоделированный здесь.
подсказка: 1 закон ньютона
4 сбросить симуляцию.
5 используя значения по умолчанию (L = 1 м, ϑ = 90 градусов), отрегулируйте значение By =1 и Ix =1 играть в симуляцию. что вы наблюдали? объяснить движение в с точки зрения влияния магнитного поля (предположим, что гравитационный эффект может пренебречь, в этой компьютерной модели гравитация не является моделью)
6 исследовать ползунок z. что регулирует этот ползунок?
7 исследовать слайдер vz. что регулирует этот ползунок?
8 оставив курсор на ползунке, появятся подсказки, дающие Описание слайдера. вы можете попробовать следующие ползунки, такие как коэффициент аэродинамического сопротивления б.
9 есть некоторое значение времени симуляции t и граф флажка для высота против времени.

 
10 меняйте симуляцию и почувствуйте, что она делает.

11 сбросить симуляцию
Механика
12 используя значения по умолчанию (By = 0, Ix = 0), установите z = -0,6, vz = 0, b = 0). Наблюдать движение провода в отсутствие магнитного поля. Предскажи, что ты увидим. Опишите движение проволоки. Объясните, почему это так?
подсказка: установите флажок, чтобы просмотреть научный график зависимости высоты от t.
13 используя значения по умолчанию (By = 0, Ix = 0), установите z = -0,6, vz = 0, b = 1). Наблюдать движение провода в отсутствие магнитного поля. Предскажи, что ты увидим. Опишите движение проволоки. Объясните, почему это так?
подсказка: установите флажок, чтобы просмотреть научный график зависимости высоты от t.
14 используя значения по умолчанию (By = 0, Ix = 0), установите z = -0,6, vz = 1, b = 0). Наблюдать движение провода в отсутствие магнитного поля. Предскажи, что ты увидим. Опишите движение проволоки. Объясните, почему это так?
подсказка: установите флажок, чтобы просмотреть научный график зависимости высоты от t.
15 используя значения по умолчанию (By = 0, Ix = 0), установите z = -0,6, vz = 1, b = 1). Наблюдать движение провода в отсутствие магнитного поля. Предскажи, что ты увидим. Опишите движение проволоки. Объясните, почему это так?
подсказка: установите флажок, чтобы просмотреть научный график зависимости высоты от t.
16 провести более научное исследование моделирования, если это необходимо, до следующая часть вопроса.
Усложнение 
17 объяснить влияние b, используемая модель: сила сопротивления = bv.

18 сбросить симуляцию
Магнитный Сила
Оценка:
19 Гипотеза ученого «Уровень О и уровень А: F = I.B.L., где ϑ =90 град” играть в симуляцию для различных начальных условий и разработать экспериментировать с таблицами значений, систематически записывать, определять верна ли гипотеза.

20 каково влияние ϑ != 90 градусов?
21 Предложите лучшую гипотезу
22 Эта компьютерная модель не строится на гравитации, укажите причину (причины), почему вы согласны или не согласны с этим утверждением. Вы можете проверить и изменить это скомпилированная модель EJS, если вы запустите модель (двойной щелчок на банке модели файл), щелкните правой кнопкой мыши на графике и выберите «Открыть модель EJS» из всплывающее меню. Разумеется, на вашем компьютере должен быть установлен EJS. Информация о EJS доступна по адресу: и в коллекции OSP comPADRE 

Есть Веселье!

Сила Лоренца на проводе

---

Название и автор:

Сила Лоренца на проволоке

Франсиско (Пако) Эскембре; lookang (Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для его просмотра.)

---

© 2018, Creative Commons Attribution.

Выпущено по лицензии.

Переводы

Код	Язык		Переводчик	Выполнить

Требования к программному обеспечению

Требования к программному обеспечению

	Андроид	iOS	Windows	МакОС
с лучшим с	Хром	Хром	Хром	Хром
поддерживает полноэкранный режим?	Да. Chrome/Opera № Firefox/ Samsung Internet	Еще нет	Да	Да
не работает на	какой-то мобильный браузер, который не понимает JavaScript, например…..		не работает в Internet Explorer 9 и ниже

 

Кредиты

Франциско (Пако) Эскембре; lookang (Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для его просмотра.)

конец часто задаваемых вопросов

Уровень O: правило левой руки Флеминга предсказывает использование левой руки, F (большой палец) B (указательный палец) I (средний палец)

Проводник с током в магнитном поле испытывает силу. Величина и направление этой силы F зависят от четырех переменных:
величины и направления тока (I),
силы и направления магнитного поля (B)
длины провода, подвергаемого воздействию магнитного поля, составляет ( L)
угол между током I и полем B равен (ϑ)
Дополнительно: Сила может быть математически описана векторным векторным произведением:

Эта программа моделирует силу воздействия магнитного поля между двумя магнитами на электрический ток, протекающий по проводу.
Проволока находится в равновесии в отсутствие силы тяжести, подвешена на пружине и будет колебаться, когда батарея (которая подключена к концам проволоки) включается и выключается, угол проволоки по отношению к магнитному поле меняется, или полюса магнитов меняются местами.
ссылка:http://www.walter-fendt.de/ph24e/lorentzforce.htm

На провод с током в магнитном поле действует сила. Величина и направление этой силы F зависят от четырех переменных:
величины и направления тока (I),
силы и направления магнитного поля (B)
длины провода, подвергаемого воздействию магнитного поля, составляет ( L)
угол между текущим I и полем B равен (ϑ)
Продвинутый уровень: Сила может быть описана математически с помощью векторного перекрестного произведения:
Уровень O: Правило левой руки Флеминга предсказывает использование левой руки, F (большой палец ) B (указательный палец) I (средний палец) 9является перекрестным произведением
уровня O и уровня A: F = I . B. L.sin ϑ где ϑ угол между I и B

где
сила F в ньютонах Н
ток I в амперах A
длина L в метрах м
магнитное поле B в теслах T

Направление силы F перпендикулярно как току I, так и магнитному полю B, и предсказывается расширенным правилом перекрестного произведения правой руки.
Уровень O и уровень A: правило левой руки Флеминга
Видео на YouTube http://www.youtube.com/watch?v=_X8jKqZVwoI&feature=player_embedded

Задание 1. Вы поверите, что провод может подпрыгнуть, даже если он не живой?
Engage 2: задумывались ли вы о том, как постоянный ток может вызвать вращательное движение, которое можно использовать для приведения в движение некоторых простых игрушек (например, автомобилей Tamiya)?
http://www.tamiya.com/english/products/42183trf502x/top.jpg

1. Изучите симуляцию, эта симуляция разработана с помощью проволоки, поддерживаемой пружиной в системе магнитных полей в направлении Y.
2 Кнопка воспроизведения запускает симуляцию, нажмите ее еще раз, чтобы приостановить, а кнопка сброса вернет симуляцию в исходное состояние.
3 значения по умолчанию B, I, L, запустить симуляцию. Обратите внимание, что проволока находится в неподвижном состоянии в своем предыдущем состоянии движения. Какой физический принцип моделируется здесь.
подсказка: 1-й закон Ньютона
4 сбросить симуляцию.
5, используя значения по умолчанию (L = 1 м, ϑ = 90 градусов), отрегулируйте значение By =1 и Ix =1, чтобы запустить моделирование. что вы наблюдали? объяснить движение с точки зрения влияния магнитного поля (предположим, что гравитационным эффектом можно пренебречь, в этой компьютерной модели гравитация не является моделью)
6 исследовать ползунок z. что регулирует этот ползунок?
7 исследовать ползунок vz. что регулирует этот ползунок?
8, если оставить курсор на ползунке, появятся подсказки с описанием ползунка. Вы можете попробовать следующие ползунки, такие как коэффициент сопротивления b.
9 есть некоторое значение времени симуляции t и график зависимости высоты от времени.
10 изменить симуляцию и понять, что она делает.

11 сбросить симуляцию
Механика
12 используя значения по умолчанию (By=0, Ix=0) установить z=-0.6, vz=0, b=0). Наблюдайте за движением проволоки в отсутствие магнитного поля. Предскажите, что вы увидите. Опишите движение проволоки. Объясните, почему это так?
подсказка: установите флажок, чтобы просмотреть научный график зависимости высоты от t.
13 используя значения по умолчанию (By =0, Ix=0) установите z = -0,6, vz=0, b=1). Наблюдайте за движением проволоки в отсутствие магнитного поля. Предскажите, что вы увидите. Опишите движение проволоки. Объясните, почему это так?
подсказка: установите флажок, чтобы просмотреть научный график зависимости высоты от t.
14 используя значения по умолчанию (By =0, Ix=0) установите z = -0,6, vz=1, b=0). Наблюдайте за движением проволоки в отсутствие магнитного поля. Предскажите, что вы увидите. Опишите движение проволоки. Объясните, почему это так?
подсказка: установите флажок, чтобы просмотреть научный график зависимости высоты от t.
15 используя значения по умолчанию (By =0, Ix=0) установите z = -0,6, vz=1, b=1). Наблюдайте за движением проволоки в отсутствие магнитного поля. Предскажите, что вы увидите. Опишите движение проволоки. Объясните, почему это так?
подсказка: установите флажок, чтобы просмотреть научный график зависимости высоты от t.
16 при необходимости проведите более научное исследование симуляции, прежде чем переходить к следующей части вопроса.
Разработка
17 объяснить влияние b, используемая модель: сила сопротивления = b.v.

18 сбросить симуляцию
Магнитная сила
Оценка:
19 Гипотеза ученого «Уровень O и уровень A: F = I.B.L., где ϑ =90 градусов» воспроизвести симуляцию для различных начальных условий и спланировать эксперимент с таблицами значений систематически записывать, определять, верна ли гипотеза.

20 каково влияние ϑ != 90 градусов?
21 Предложите лучшую гипотезу
22 Эта компьютерная модель не основана на гравитации, укажите причины, по которым вы согласны или не согласны с этим утверждением.