Вокруг проводника по которому течет ток возникает: 1. Вокруг проводника, по которому течет ток, су­ществует… А. Только магнитное поле. Б. Только электрическое поле. В. Электрическое и магнитное поля. Г. Никакого поля не существует….

Теория электромагнитного поля — урок. Физика, 9 класс.

В \(1820\) году Х. Эрстед провёл опыт, доказывающий, что электрический ток порождает магнитное поле. Фарадей своими опытами доказал, что всякое изменение во времени магнитного поля порождает переменный индукционный ток в замкнутом проводнике. Но электрический ток возникает только при наличии электрического поля.

 

Появилось много вопросов:

 

• имеют ли различия поля, которые созданы подвижным и покоящимся электрическими зарядами?
• Существует ли поле исключительно в проводнике или возникает и в пространстве вокруг него?
• Имеет ли значение замкнутый проводник, по которому течёт ток, для возникновения поля?

Английский физик и математик шотландского происхождения Джеймс Клерк Максвелл в \(1865\) году смог ответить на данные вопросы, когда создал теорию электромагнитного поля. Учёный изложил теорию в своём основном труде «Трактат по электричеству и магнетизму».

 

Рисунок \(1\). Джеймс Клерк Максвелл

 

Теория Максвелла объясняла появление индукционного тока в контуре под воздействием изменяющегося магнитного потока, пронизывающего его. Переменное магнитное поле порождало вихревое электрическое поле, которое и заставляло упорядоченно двигаться в одном направлении свободные заряды, имеющиеся в проводнике. Наличие электрического тока фиксировалось гальванометром. Таким образом, проводник являлся индикатором, который позволил обнаружить наличие электрического поля.

 

Обрати внимание!

Электрическое поле существует в пространстве независимо от наличия проводника.

Вокруг неподвижного заряда создаётся только электрическое поле. Но заряд, находящийся в покое относительно одной системы, может находиться в движении относительно других систем, и значит, порождать магнитное поле.

 

Если магнит лежит на столе, то вокруг него возникает только магнитное поле. Но наблюдатель, движущийся относительно стола, зафиксирует и электрическое поле.
 
Поэтому утверждение о существовании электрического или магнитного полей в заданной точке имеет смысл только при указании системы отсчёта, относительно которой они рассматриваются. Оба поля являются проявлением единого электромагнитного поля.

Электромагнитное поле — это совокупность неразрывно связанных между собой переменных электрического и магнитного полей.

Источники:

Рисунок 1. Джеймс Клерк Максвелл

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/57/James_Clerk_Maxwell.png/274px-James_Clerk_Maxwell.png

Действие магнитного поля на ток. Правило левой руки.

Поместим между полюсами магнита проводник, по кото­рому протекает постоянный электрический ток. Мы тотчас же заметим, что проводник будет выталкиваться полем магнита из междуполюсного пространства.

Объяснить это можно следующим образом. Вокруг провод­ника с током (Рисунок 1.) образуется собственное магнитное поле, силовые линии которого по одну сторону проводника направ­лены так же, как и силовые линии магнита, а по другую сто­рону проводника — в противопо­ложную сторону. Вследствие это­го с одной стороны проводника (на рисунке 1 сверху) маг­нитное поле оказывается сгущен­ным, а с другой его стороны (на рисунке 1 снизу) – разрежен­ным. Поэтому проводник испыты­вает силу, давящую на него вниз. И если проводник не закреплен, то он будет перемещаться.

Рисунок 1. Действие магнитного поля на ток.

Правило левой руки

Для быстрого определения направления движения провод­ника с током в, магнитном поле существует так называемое

правило левой руки (рисунок 2.).

Рисунок 2. Правило левой руки.

Правило левой руки состоит в следую­щем: если поместить левую руку между полюсами маг­нита так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, а четыре пальца ру­ки совпадали с направлением тока в проводнике, то боль­шой палец покажет направ­ление движения проводника.

Итак, на проводник, по которому протекает электри­ческий ток, действует сила, стремящаяся перемещать его перпендикулярно магнитным силовым линиям. Опытным путем можно определить величину этой силы. Оказы­вается, что сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током, прямо пропорциональна силе тока в проводнике и длине той части проводника, которая нахо­дится в магнитном поле (рисунок 3 слева).

Это правило справедливо, если проводник расположен под прямым углом к магнитным силовым линиям.

Рисунок 3. Сила взаимодействия магнитного поля и тока.

Если же проводник расположен не под прямым углом к магнитным силовым линиям, а, например, так, как изобра­жено на рисунке 3 справо, то сила, действующая на проводник, будет пропорциональна силе тока в проводнике и длине проекции части проводника, находящейся в магнитном поле, на плос­кость, перпендикулярную магнитным силовым ли­ниям. Отсюда следует, что если проводник паралле­лен магнитным силовым линиям, то сила, дейст­вующая на него, равна нулю. Если же проводник перпендикулярен направ­лению магнитных силовых линий, то сила, действую­щая на него, достигает наибольшей величины.

Сила, действующая на проводник с током, зави­сит еще и от магнитной индукции. Чем гуще рас­положены магнитные си­ловые линии, тем больше сила, действующая на проводник с током.

Подводя итог всему изложенному выше, мы можем действие магнитного поля на проводник с током выразить следующим правилом:

Сила, действующая на проводник с током, прямо пропорциональна магнитной индукции, силе тока в проводнике и длине проекции части проводника, находящейся в магнитном поле, на плоскость, перпендикулярную маг­нитному потоку.

Необходимо отметить, что действие магнитного поля на ток не зависит ни от вещества проводника, ни от его сечения. Дей­ствие магнитного поля на ток можно наблюдать даже при от­сутствии проводника, пропуская, например, между полюсами магнита поток быстро несущихся электронов.

Действие магнитного поля на ток широко используется в науке и технике. На использовании этого действия основано устройство электродвигателей, превращающих электрическую энергию в механическую, устройство магнитоэлектрических приборов для измерения напряжения и силы тока, электроди­намических громкоговорителей, превращающих электрические колебания в звук, специальных радиоламп — магнетронов, катодно-лучевых трубок и т.

д. Действием магнитного поля на ток пользуются для измерения массы и заряда электрона и даже для изучения строения вещества.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

Эффект близости в проводниках печатной платы

В статье рассматриваются нежелательные явления – поверхностный эффект и эффект близости, которые разработчикам следует учитывать при проектировании печатных плат, а также предлагаются рекомендации по нейтрализации этих эффектов.

Введение

Поверхностный эффект и эффект близости являются проявлениями одного и того же принципа – линии магнитного потока не проникают в идеальный проводник. Разница между этими эффектами в том, что поверхностный эффект представляет собой реакцию на магнитные поля, которые генерируются током в проводнике (см. рис. 1), а эффект близости возникает при протекании тока по рядом расположенным проводникам или слоям. Оба эффекта начинают проявляться на одинаковой частоте.

Рис. 1. Сравнение поверхностного эффекта с эффектом близости

 

Эффект близости

У многослойных печатных плат этот эффект возникает на достаточно низких частотах около 30 МГц. Ниже этого значения напряженность магнитного поля слишком мала, чтобы влиять на протекание тока. На низких частотах обратный ток течет по тракту с наименьшим сопротивлением, заполняя всю площадь поперечного сечения проводника. При возврате к источнику через слои питания или заземления этот ток стремится занять всю медную плоскость. Однако по мере увеличения частоты сигнала напряженность магнитного поля вокруг проводника возрастает, вынуждая обратный ток протекать по цепям с наименьшей индуктивностью. В результате ток течет по узкому тракту непосредственно над или под проводником опорного слоя.

Как видно из рисунка 1, под влиянием магнитного поля ток протекает на небольшой глубине по периметру проводника (эта область показана красным цветом), что увеличивает его кажущееся сопротивление. Данное явление носит название поверхностного эффекта. Под влиянием магнитного поля ток неравномерно распределяется по поверхности двух близко находящихся проводников (см. рис. 1). Так происходит в результате эффекта близости. В результате ток в основном сосредоточен на стороне проводника, обращенной к опорному слою, где наибольшая концентрация тока наблюдается на поверхности непосредственно под проводником.

Рис. 2. Плотность обратного тока в микрополосковой линии

На рисунке 2 показано, как распределена плотность обратного тока в микрополосковой линии. В асимметричной полосковой конфигурации (см. рис. 3) под действием эффекта близости ток распределяется неравномерно между центральной частью проводника и дальними опорными слоями.

Рис. 3. Распределение плотности тока в случае двойной асимметричной полосковой линии

Необходимо точно понимать, куда потечет обратный ток. Особенно важно иметь это представление в случае использования асимметричной полосковой конфигурации, в которой один или два сигнальных слоя находятся между двумя плоскостями.

В первую очередь, следует точно знать, не по какому слою потечет обратный ток, а как он распределится на каждом слое. Кроме того, при наличии разрывов импеданса в тракте обратного тока площадь токового контура увеличивается, возрастает индуктивность и задержка.

Разрыв импеданса возникает из-за сквозных переходных отверстий, через которые осуществляется связь между сигнальными проводниками и опорными слоями с разными потенциалами. Иначе говоря, обратному току приходится «перепрыгивать» через границу между слоями, чтобы замкнуть токовый контур, что увеличивает его индуктивность и ухудшает качество сигнала. При протекании обратного тока возникает режим резонанса в параллельно расположенных слоях, что приводит к сильным электромагнитным помехам из-за краевых эффектов.

Если опорные слои имеют одинаковый потенциал по постоянному току, их можно соединить методом сшивания, расположив рядом с сигнальным переходным отверстием массив переходных отверстий, обеспечивающих более короткий тракт для обратного тока. Если же у опорных слоев – разные потенциалы по постоянному току, между ними устанавливаются развязывающие конденсаторы (см. рис. 4а). Однако в результате такого соединения может возникнуть шум по переменному току между источниками питания. Способ использования двух развязывающих конденсаторов, представленный на рисунке 4б, является намного лучшим решением, т. к. оно позволяет исключить передачу шума от одного источника питания другому. И хотя площадь токового контура в этом случае немного больше, между слоями обеспечивается дополнительная развязка, что уменьшает импеданс схемы разводки питания. Кроме того, некоторая часть обратного тока, замыкая контур, протекает через межслойную емкость.

Рис. 4.
а) пример неправильно установленного развязывающего конденсатора между двумя слоями питания;
б) удаление шума в тракте обратного тока между разделенными слоями питания

 

Уравнения для распределения тока

Распределение тока в трех базовых конфигурациях показано на рисунке 5.

Распределение тока J(D) в случае сплошной микрополосковой линии определяется следующим образом:

где h – высота проводника над/под слоем, мил; d – расстояние по горизонтали от центра проводника, мил.

Рис. 5.
а) микрополосковая;
б) полосковая;
в) сдвоенная полосковая конфигурации

Однако в случае полосковой конфигурации необходимо учитывать соотношение между высотой слоя над проводником h2 и высотой слоя под проводником h3. В этом случае высота h для верхней части слоя определяется следующим образом:

Высота h для нижней части слоя определяется следующим соотношением:

Эти уравнения легко экстраполируются на случай использования двойной полосковой линии путем добавления высоты соответствующих диэлектрических слоев к каждой плоскости. В результате выражение (h2 + h3) из двух предыдущих уравнений заменяется выражением (h2 + h3 + h4). Соответствующее распределение тока мы уже видели на рисунке 3.

Говоря точнее, в полосковых конфигурациях проводник толщиной t полностью погружен в слой препрега, благодаря чему проводник расположен ближе к опорному слою, а его импеданс – меньше. Следовательно, приведенное выше уравнение немного усложняется из-за растекания эпоксидной основы препрега. Однако если известно, какой материал используется как основа, а какой – в качестве препрега, высоту препрега можно считать равной t.

Уравнение для распределения тока позволяет также оценить величину перекрестной помехи (ПП). Эта помеха в случае микрополосковой линии определяется следующим образом:

Перекрестная помеха выражается как отношение шумового напряжения к амплитуде управляющего сигнала. Постоянная k зависит от времени нарастания фронта и длины взаимодействующих участков проводников.

 

Выводы

При моделировании проводника, находящегося над сплошной плоскостью, видно, что максимальная плотность тока больше на той стороне опорной плоскости, которая обращена к проводнику. Тот же принцип действует в отношении параллельных участков двух установленных рядом проводников: максимальный ток сосредоточен на двух обращенных друг к другу поверхностях. Эффект близости является следствием общего правила, в со­ответствии с которым высокочастотный ток сосредотачивается вблизи своего обратного тракта.

---

На заметку

• На низких частотах обратный ток выбирает тракт с наименьшим сопротивлением, заполняя всю площадь поперечного сечения проводника.
• По мере увеличения частоты сигнала напряженность магнитного поля вокруг проводника возрастает, вынуждая обратный ток протекать по цепям с наименьшей индуктивностью.
• Высокочастотный ток течет по тракту с малой площадью сечения непосредственно над или под проводником опорного слоя.
• Под влиянием магнитного поля ток протекает на небольшой глубине по периметру проводника. Это явление носит название поверхностного эффекта.
• При эффекте близости ток под влиянием магнитного поля неравномерно распределяется по поверхности двух близко находящихся проводников.
• Необходимо точно знать путь, по которому потечет обратный ток.
• При наличии разрывов импеданса в тракте обратного тока площадь токового контура увеличивается, возрастает индуктивность и задержка.
• Если опорные слои имеют одинаковый потенциал по постоянному току, их можно соединить методом сшивания, расположив рядом с сигнальным переходным отверстием массив переходных отверстий, позволяющих уменьшить тракт для обратного тока.
• Если у опорных слоев – разные потенциалы по постоянному току, между слоями устанавливаются развязывающие конденсаторы, чтобы обеспечить протекание обратного тока.
• Установка двух развязывающих конденсаторов между слоями питания является намного лучшим решением, т. к. оно позволяет исключить передачу шума от одного источника питания другому.
• Уравнение для расчета распределения тока позволяет определить направление, в котором течет обратный ток.
• Уравнение для распределения тока позволяет также оценить величину перекрестной помехи.

Электрическое поле и электрический ток: напряженность и сила

Взаимодействие электрических зарядов объясняется тем, что вокруг каждого заряда существует электрическое поле.

Электрическое поле

Электрическое поле заряда – это материальный объект, оно непрерывно в пространстве и способно действовать на другие электрические заряды. Электрическое поле неподвижных зарядов называется электростатическим. Электростатическое поле создается только электрическими зарядами, существует в пространстве, окружающем эти заряды и неразрывно с ними связано.

Если к электроскопу, не касаясь его оси, поднести на некотором расстоянии заряженную палочку, то стрелка все равно будет откланяться. Это и есть действие электрического поля.

Напряженность электрического поля

Заряды, находясь на некотором расстоянии один от другого, взаимодействуют. Это взаимодействие осуществляется посредством электрического поля. Наличие электрического поля можно обнаружить, помещая в различные точки пространства электрические заряды. Если на заряд в данной точке действует электрическая сила, то это означает, что в данной точке пространства существует электрическое поле. Графически силовые поля изображают силовыми линиями.

Силовая линия – это линия, касательная в каждой точке которой совпадает с вектором напряженности электрического поля в этой точке.

Напряженность электрического поля – это физическая величина, численно равная силе, действующей на единичный заряд, помещенный в данную точку поля. За направление вектора напряженности принимают направление силы, действующей на точечный положительный заряд.

Однородное электрическое поле – это такое поле, во всех точках которого напряженность имеет одно и то же абсолютное значение и направление. Приблизительно однородным является электрическое поле между двумя разноименно заряженными металлическими пластинами. Силовые линии такого поля являются прямыми одинаковой густоты.

Потенциал. Разность потенциалов. Кроме напряженности, важной характеристикой электрического поля является потенциал j. Потенциал j – это энергетическая характеристика электрического поля, тогда как напряженность E – это его силовая характеристика, потому что потенциал равен потенциальной энергии, которой обладает единичный заряд в данной точке поля, а напряженность равна силе, с которой поле действует на этот единичный заряд.

Диэлектрики в электрическом поле

Диэлектриками или изоляторами называются тела, которые не могут проводить через себя электрические заряды. Это объясняется отсутствием в них свободных зарядов.

Если одни конец диэлектрика внести в электрическое поле, то перераспределения зарядов не произойдет, т. к. в диэлектрике нет свободных носителей заряда. Оба конца диэлектрика будут нейтральны. Притяжение незаряженного тела из диэлектрика к заряженному телу объясняется тем, что в электрическом поле происходит поляризация диэлектрика, т. е. смещение в противоположные стороны разноименных связанных зарядов, входящих в состав атомов и молекул вещества.

Полярные и неполярные диэлектрики

Виды диэлектриков

К неполярным относятся диэлектрики, в атомах или молекулах которых центр отрицательно заряженного электронного облака совпадает с центром положительного атомного ядра. Например, инертные газы, кислород, водород, бензол.

Полярные диэлектрики состоят из молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают. Например, спирты, вода. Их молекулы можно рассматривать как совокупность двух точечных зарядов, равных по модулю и противоположных по знаку, находящихся на некотором расстоянии друг от друга. Такую в целом нейтральную систему называют электрическим диполем.

Проводники в электрическом поле

Проводниками называются тела, способные пропускать через себя электрические заряды. Это свойство проводников объясняется наличием в них свободных носителей заряда. Примерами проводников могут быть металлы и растворы электролитов.

Если взять металлический проводник и один его конец поместить в электрическое поле, то на данном конце появится электрический заряд. Согласно закону сохранения электрического заряда, на другом конце проводника появится равный ему по модулю и противоположный по знаку заряд. Явление разделения разноименных зарядов в проводнике, помещенном в электрическое поле, называется электростатической индукцией.

При внесении в электрическое поле проводника свободные заряды в нем приходят в движение. Перераспределение зарядов вызывает изменение электрического поля. Движение зарядов прекращается только тогда, когда напряженность электрического поля внутри проводника становится равной нулю. Свободные заряды перестают перемещаться вдоль поверхности проводящего тела при достижении такого распределения, при котором вектор напряженности электрического поля в любой точке перпендикулярен поверхности тела. Электростатическое поле внутри проводника равно нулю, весь статический заряд проводника сосредоточен на его поверхности.

Электроемкость и конденсатор

Электроемкость – количественная мера способности проводника удерживать заряд.

Простейшие способы разделение разноименных электрических зарядов – электризация и электростатическая индукция – позволяют получить на поверхности тел не большое количество свободных электрических зарядов. Для накопления значительных количеств разноименных электрических зарядов применяются конденсаторы.

Конденсатор – это система из двух проводников (обкладок), разделенных слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников. Так, например, две плоские металлические пластины, расположенные параллельно и разделенные слоем диэлектрика, образуют плоский конденсатор.

Если пластинам плоского конденсатора сообщить равные по модулю заряды противоположного знака, то напряженность электрического поля между пластинами будет в два раза больше, чем напряженность поля у одной пластины. Вне пластин напряженность электрического поля равна нулю, т. к. равные заряды разного знака на двух пластинах создают вне пластин электрические поля, напряженности которых равны по модулю, но противоположны по направлению.

Электрический ток

Это направленное движение заряженных частиц. В металлах носителями тока являются свободные электроны, в электролитах – отрицательные и положительные ионы, в полупроводниках – электроны и дырки, в газах – ионы и электроны. Количественной характеристикой тока является сила тока.

Источниками могут служить – гальванический элемент(происходят хим. реакции и внутренняя энергия, превращается в электрическую) и аккумулятор(для зарядки через него пропускают постоянный ток, в результате химической реакции один электрод становиться положительно заряженным, другой – отрицательно.

Действия электрического тока: тепловое, химическое, магнитное.

Направление электрического тока: от + к –

Направленное движение заряженных частиц

Поэтому достаточным условием для существования тока является наличие электрического поля и свободных носителей заряда. О наличии тока можно судить по явлениям, которые его сопровождают: Проводник, по которому течет ток, нагревается. Электрический ток может изменять химический состав проводника.

Силовое воздействие на соседние точки и намагниченные тела.

При существовании электрического поля внутри проводника, на концах его существует разность потенциалов. Если она не меняется, то в проводнике устанавливается постоянный электрический ток.

Сила тока

Сила тока – отношение заряда, пронесенного через поперечное сечение проводника за интервал времени, к этому интервалу времени.

Сила тока, как и заряд, величина скалярная. Она может быть как положительной, так и отрицательной. За положительное направление силы тока принято движение положительных зарядов. Если с течением времени сила тока не меняется, то ток называется постоянным.

Электродвижущая сила

Для того, чтобы в проводнике существовал электрический ток длительное время, необходимо поддерживать неизменными условия, при которых возникает электрический ток.

Во внешней цепи электрические заряды движутся под действием сил электрического поля. Но, чтобы поддерживать разность потенциалов на концах внешней цепи, необходимо перемещать электрические заряды внутри источника тока против сил электрического поля. Такое перемещение может осуществляться только под действием сил неэлектростатической природы.

Силы, вызывающие перемещение электрических зарядов внутри источника постоянного тока против направления действия сил электростатического поля, называются сторонними силами. Сторонние силы в гальваническом элементе или аккумуляторе возникают в результате электрохимических процессов, происходящих на границе раздела электрод – электролит. В машине постоянного тока сторонней силой является сила Лоренца.

Последовательное и параллельное соединение проводников

Проводники в электрических цепях постоянного тока могут соединяться последовательно и параллельно.

При последовательном соединении электрическая цепь не имеет разветвлений, все проводники включают в цепь поочередно друг за другом.

Сила тока во всех проводниках одинакова, так как в проводниках электрический заряд не накапливается и через поперечное сечение проводника за определенное время проходит один и тот же заряд.

При последовательном соединении проводников их общее электрическое сопротивление равно сумме электрических сопротивлений всех проводников.

При параллельном соединении электрическая цепь имеет разветвления (точку разветвления называют узлом). Начала и концы проводников имеют общие точки подключения к источнику тока.

При этом напряжение на всех проводниках одинаково. Сила тока равна сумме сил токов во всех параллельно включенных проводниках, так как в узле электрический заряд не накапливается, поступающий за единицу времени в узел заряд равен заряду, уходящему из узла за то же время.

Соединение источников тока

Соединение источников тока

Химические источники э. д. с. (аккумуляторы, элементы) включаются между собой последовательно, параллельно и смешанно.

Последовательное соединение источников э. д. с. На рисунке представлены три соединенных между собой аккумулятора. Такое соединение аккумуляторов, когда минус каждого предыдущего источника соединен с плюсом последующего источника, называется последовательным соединением. Группа соединенных между собой аккумуляторов или элементов называется батареей.

Магнитное поле (страница 1)

Решение:
На проводник действуют: две одинаковые силы натяжения нитей Т, сила тяжести mg и сила

со стороны магнитного поля, где α — угол между направлениями тока I и магнитной индукции (в нашем случае α = 90° и sinα = 1). Подразумевается, что направления тока и магнитной индукции таковы, что сила F направлена вниз (рис. 140). В противном случае силы натяжения нитей при пропускании тока не возрастают, а уменьшаются, и нити не оборвутся.
Если проводник находится в равновесии, то

отсюда

Для разрыва одной из нитей необходимо выполнение условия

или

6 На прямой проводник длины l=0,5 м, расположенный перпендикулярно к линиям индукции магнитного поля, действует сила F=0,15 Н. Найти ток I, протекающий в проводнике, если магнитная индукция B = 20 мТл.

Решение:
Если проводник расположен перпендикулярно к направлению магнитной индукции, то F=BIl, где I-ток в проводнике; отсюда I=F/Bl=15 А.

7 Между полюсами магнита подвешен горизонтально на двух невесомых нитях прямой проводник длины l=0,2 м и массы m=10 г. Индукция однородного магнитного поля B = 49 мТл и перпендикулярна к проводнику. На какой угол α от вертикали отклонятся нити, поддерживающие проводник, если по нему пропустить ток I=2 А?

Решение:
На проводник действуют: силы натяжения двух нитей Т, сила тяжести mg и сила F=BIl со стороны магнитного поля (рис. 371). При равновесии проводника суммы проекций сил (с учетом их знаков) на вертикальное и горизонтальное направления равны нулю:

отсюда

8 Найти напряженность Н и индукцию B магнитного поля прямого тока в точке, находящейся на расстоянии r=4м от проводника, если ток I=100 А.

Решение:

9 ГОСТ 8.417—81 дает такое определение единицы силы тока — ампера: «Ампер равен силе неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожной малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длины 1 м силу взаимодействия, равную ». Исходя из этого определения, вычислить магнитную постоянную mo.

Решение:
Вокруг бесконечно длинного прямолинейного проводника, по которому течет ток I1 образуется магнитное поле, напряженность которого на расстоянии r от проводника

а индукция

При этом векторы Н и В направлены одинаково и лежат в плоскости, перпендикулярной к проводнику. На отрезок второго проводника длины l, по которому течет ток I₂, магнитное поле действует с силой

где α — угол между направлениями отрезка проводника и магнитной индукции. Так как второй проводник параллелен первому, то α = 90° и sinα = 1. Таким образом,

Подставив значения

найдем

10 Индукция однородного магнитного поля B=0,5 Тл. Найти магнитный поток через площадку S=25 см², расположенную перпендикулярно к линиям индукции. Чему будет равен магнитный поток, если площадку повернуть на угол α = 60° от первоначального положения?

Решение:
На рис. 372 показано направление магнитной индукции и положение площадки в обоих случаях. По определению магнитный поток

где α — угол между нормалью n к площадке и направлением магнитной индукции В. В первом случае

во втором случае α=φ (углы с взаимно перпендикулярными сторонами) и

11 Найти магнитную индукцию и магнитный поток через поперечное сечение никелевого сердечника соленоида (рис. 141), если напряженность однородного магнитного поля внутри соленоида H=25 кА/м. Площадь поперечного сечения сердечника S=20 см², магнитная проницаемость никеля μ = 200.

Решение:

12 Магнитный поток через поперечное сечение катушки, имеющей n=1000 витков, изменился на величину ΔФ = 2 мВб в результате изменения тока в катушке от I₁ = 4 А до I₂ = 20А. Найти индуктивность L катушки.

Решение:

13 Виток площади S = 2 см² расположен перпендикулярно к линиям индукции однородного магнитного поля. Найти индуцируемую в витке э.д.с, если за время Δt = 0,05 с магнитная индукция равномерно убывает от B₁=0,5Тл до В₂ = 0,1 Тл.

Решение:

14 Какой магнитный поток пронизывал каждый виток катушки, имеющей n =1000 витков, если при равномерном исчезновении магнитного поля в течение времени Δt = 0,1 с в катушке индуцируется э.д.с. ε = 10 В?

Решение:

15 Рамка в форме равностороннего треугольника помещена в однородное магнитное поле с напряженностью H=64кА/м. Нормаль к плоскости рамки составляет с линиями индукции магнитного поля угол α = 30°. Найти длину стороны рамки а, если в рамке при выключении поля в течение времени Δt = 0,03 с индуцируется э. д. с. ε = 10 мВ.

Решение:
Начальный магнитный поток через рамку

где
площадь рамки и B=µ₀H-магнитная индукция. Конечный магнитный поток Ф₂=0. Изменение магнитного потока

Э. д.с. индукции

отсюда


16 Квадратная рамка со стороной а=10см помещена в однородное магнитное поле. Нормаль к плоскости рамки составляет с линиями индукции магнитного поля угол α = 60°. Найти магнитную индукцию В этого поля, если в рамке при выключении поля в течение времени Δt = 0,01 с индуцируется э.д.с. ε = 50 мВ.

Решение:

17 Плоский виток площади S= 10 см² помещен в однородное магнитное поле перпендикулярно к линиям индукции. Сопротивление витка R=1 Ом. Какой ток I протечет по витку, если магнитная индукция поля будет убывать со скоростью ΔB/Δt = 0,01 Тл/с?

Решение:

18 Плоский виток площади S= 10 см² помещен в однородное магнитное поле с напряженностью H=80 кА/м, перпендикулярное к линиям индукции. Сопротивление витка R = 1 Ом. Какой заряд протечет по витку, если поле будет исчезать с постоянной скоростью?

Решение:

19 Какова индуктивность катушки с железным сердечником, если за время Δt = 0,5 с ток в цепи изменился от I₁ = 10 А до I₂ = 5 А, а возникшая при этом э. д.с. самоиндукции ε = 25 В?

Решение:
Э.д.с. самоиндукции

отсюда

20 Проводник длины l=2 м движется в однородном магнитном поле со скоростью v = 5 м/с, перпендикулярной к проводнику и линиям индукции поля. Какая э. д. с. индуцируется в проводнике, если магнитная индукция B=0,1 Тл?
Решение:
Э.д.с. индукции

магнитный поток через площадь ΔS, «заметаемую» проводником за время Δt (рис. 373). Опуская знак минус, найдем

21 Самолет летит горизонтально со скоростью v = 900 км/ч. Найти разность потенциалов, возникающую между концами крыльев самолета, если вертикальная составляющая индукции земного магнитного поля Bo = 0,5 мкТл и размах крыльев самолета l=12 м.

Решение:
Крылья самолета за время Δt «заметают» площадь

Магнитный поток через эту площадь равен

где

вертикальная составляющая индукции земного магнитного поля (α — угол между вертикалью и направлением магнитной индукции). Разность потенциалов V между концами крыльев самолета равна э.д.с. ε, индуцируемой в металлических крыльях и корпусе самолета при его движении в магнитном поле Земли:

22 С какой скоростью должен двигаться проводник длины l=10 см перпендикулярно к линиям индукции однородного магнитного поля, чтобы между концами проводника возникла разность потенциалов V=0,01 В? Скорость проводника составляет с направлением самого проводника угол α = 30°. Линии индукции перпендикулярны к проводнику, индукция B = 0,2 Тл.

Решение:
Площадь, «заметаемая» за время Δt проводником, скорость которого v направлена под углом а к самому проводнику, представляет собой площадь параллелограмма (рис.374):

Магнитный поток через эту площадь

Разность потенциалов V между концами проводника равна э.д.с. ε, индуцируемой в этом проводнике:

23 Какой ток идет через гальванометр, присоединенный к железнодорожным рельсам, при приближении к нему поезда со скоростью v = 60 км/ч? Вертикальная составляющая индукции земного магнитного поля Bо=50 мкТл. Сопротивление гальванометра R=100 Ом. Расстояние между рельсами l=1,2 м; рельсы считать изолированными друг от друга и от земли.

Решение:

24 Квадратная рамка со стороной l=2 см помещена в однородное магнитное поле с индукцией B = 100 Тл. Плоскость рамки перпендикулярна к линиям индукции поля. Сопротивление рамки R=1 Ом. Какой ток протечет по рамке, если ее выдвигать из магнитного поля со скоростью ν = 1 см/с, перпендикулярной к линиям индукции? Поле имеет резко очерченные границы, и стороны рамки параллельны этим границам.

Решение:
Пока рамка находится в области, где имеется магнитное поле, магнитный поток через поверхность, ограниченную рамкой,
при движении рамки не изменяется. Поэтому э.д.с. индукции в рамке не возникает. После того как одна из сторон рамки вышла за границу поля (рис. 375), магнитный поток через поверхность, ограниченную рамкой, будет изменяться. За время Δt рамка перемещается на расстояние νΔt и часть площади рамки, которую пересекает магнитное поле, уменьшается на величину
Магнитный поток за это время изменяется на величину

Индуцируемая в рамке э. д.с.

и по рамке протечет ток

Когда рамка выйдет из области, где имеется магнитное поле, э.д.с. индукции снова станет равной нулю.

25 Проволочный виток площади S= 1 см², имеющий сопротивление R = 1 мОм, пронизывается однородным магнитным полем, линии индукции которого перпендикулярны к плоскости витка. Магнитная индукция изменяется со скоростью ΔB/Δt = 0,01 Тл/с. Какое количество теплоты выделяется в витке за единицу времени?

Решение:

26 Прямоугольная рамка, подвижная сторона которой имеет длину l, помещена в однородное магнитное поле с индукцией B. Плоскость рамки перпендикулярна к линиям индукции магнитного поля. Подвижную сторону, которая вначале совпадает с противоположной ей неподвижной, начинают двигать равномерно со скоростью ν. Найти зависимость тока I в рамке от времени t. Сопротивление единицы длины проводника равно Rl.

Решение:


27 Два параллельных, замкнутых на одном конце провода, расстояние между которыми l=50 см, находятся в однородном магнитном поле с индукцией B = 5 мТл. Плоскость, в которой расположены провода, перпендикулярна к линиям индукции поля. На провода положен металлический мостик, который может скользить по проводам без трения. Мостик под действием силы F=0,1 мН движется со скоростью ν=10м/с. Найти сопротивление R мостика. Сопротивлением проводов пренебречь.

Решение:

28 Рамка из n = 1000 витков, имеющих площадь S = 5 см², замкнута на гальванометр с сопротивлением R=10 кОм и помещена в однородное магнитное поле с индукцией B=10мТл, причем линии индукции поля перпендикулярны к ее плоскости. Какой заряд q протечет по цепи гальванометра, если направление индукции магнитного поля плавно изменить на обратное?

Решение:
При плавном изменении магнитной индукции в рамке индуцируется э.д.с.

где ΔФ-изменение магнитного потока, Δt — время, в течение которого происходило это изменение. Ток в рамке

Заряд, протекший по цепи за время Δt,

Начальный поток магнитной индукции

При изменении направления магнитного поля на обратное магнитный поток изменяет знак. Поэтому конечный магнитный поток

Изменение магнитного потока

Таким образом,

29 Замкнутая катушка диаметра D с числом витков n помещена в однородное магнитное поле с индукцией В. Плоскость катушки перпендикулярна к линиям индукции поля. Какой заряд q протечет по цепи катушки, если ее повернуть на 180? Проволока, из которой намотана катушка, имеет площадь сечения S и удельное сопротивление ρ.

Решение:

30 В цепь включены последовательно источник тока с э.д.с. ε = 1,2 В, реостат с сопротивлением R=1 Ом и катушка с индуктивностью L=1 Гн. В цепи протекал постоянный ток I₀. С некоторого момента сопротивление реостата начинают менять так, чтобы ток уменьшался с постоянной скоростью ΔI/Δt = 0,2 А/с. Каково сопротивление R, цепи спустя время t = 2 с после начала изменения тока?

Решение:
Сумма э.д.с. источника тока и э.д.с, индуцируемой в цепи при равномерном изменении тока, равна

Ток изменяется
по закону

Сопротивление цепи в любой момент времени

В момент времени t= 2 с искомое сопротивление Rt= 1,75 0м.

31 Какой ток I покажет амперметр в схеме, изображенной на рис. 142, если индукция перпендикулярного к плоскости рисунка однородного магнитного поля меняется с течением времени по закону B = kt? Точки с и d лежат на концах диаметра проволочного кольца. Сопротивление единицы длины проволоки равно Rl; диаметр кольца равен D.

РАДИО – 110 ЛЕТ | Наука и жизнь

(Вехи)

А. С. Попов (1859-1905/06).

Схема радиоприемника А. С. Попова.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Экспонаты Центрального музея связи им. А. С. Попова в Санкт-Петербурге.

Упрощенная схема работы современного радиовещания на длинных (ДВ), средних (СВ), коротких (КВ) и ультракоротких (УКВ) волнах.

Г. Маркони (1874-1937) в лаборатории на собственной яхте “Элеттра”.

1925 год. Передвижная приемопередаточная станция американской BELL-лаборатории.

Передвижная радиостанция Г. Маркони.

1923 год. Э. Х. Армстронг (1890-1954) со своим детищем – портативным супергетеродинным приемником.

Так выглядела Эйфелева башня с радиоантеннами.

Д. А. Флеминг (1849-1945).

Академик А. Л. Минц (1895-1974).

М. А. Бонч-Бруевич (1888-1940).

2005 год. Заставка Интернет-радио на экране компьютера.

‹

›

Ежедневно миллионы людей на земле слушают радио. Пространство насыщено радиоволнами – выбирай что хочешь. Но можно себе представить время, когда лучшие умы человечества не знали того, что знает теперь каждый школьник. Гордитесь, люди, отдайте дань уважения первопроходцам в познании мира сего! Ломоносов, Рихман, Франклин ловили молнию, изучали ее, но о том, что этот мощный электрический разряд порождает электромагнитные волны, не знали.

Первым на долгой дороге, которая привела к изобретению радио, был датчанин Г. Эрстед. Он показал, что вокруг проводника с электрическим током возникает электрическое поле (1820). Англичанин М. Фарадей доказал: магнитное поле рождает электрический ток (1831), а Д. Максвелл в “Трактате по электричеству и магнетизму” (1873) изложил свою электродинамическую теорию: изменяющиеся электрические и магнитные поля, взаимно порождая друг друга, образуют единое переменное электромагнитное поле – электромагнитную волну (ЭМВ). Невидимые волны, возникающие вокруг провода, по которому течет переменный электрический ток, распространяются со скоростью света 300 000 км/с, и они одной природы с волнами света, отличаясь только длиной. Видимый свет – это ЭМВ очень короткой длины.

Получить свет легко, стоит только зажечь спичку. Длинные волны впервые сумел получить немецкий физик Г. Герц (1888). Исследования его были фундаментальны, но широкого практического применения своего открытия он не разглядел.

Прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний (радиоволн, иначе говоря) – первый в мире радиоприемник – придумал и собрал преподаватель минного офицерского класса в Кронштадте, выпускник Петербургского университета А. С. Попов (1895). В качестве источника электромагнитных колебаний был использован вибратор Г. Герца. Демонстрация приборов радиосвязи в действии состоялась 25 апреля (7 мая) 1895 года на заседании Русского физико-химического общества в Петербурге. Впервые для увеличения дальности приема ЭМВ в приемнике использовалась антенна в виде куска металлического провода.

В дальнейшем А. С. Попов использовал приемопередающую аппаратуру для оперативной связи с военными кораблями в Балтийском море и Финском заливе, для получения экстренных сообщений от судов, терпящих бедствие. Морское ведомство, в котором он работал, сразу засекретило проводимые работы.

Патента на конструкцию приемника А. С. Попов не имел, но исследования историков науки, в том числе и иностранцев, подтверждают за А. С. Поповым первенство в работах по изобретению радио. С некоторыми из них можно познакомиться в Интернете (см., например, http://www.britannica.com/).

В 1897 году англичанин О. Д. Лодж получил патент на изобретение колебательного контура, состоящего из индуктивности и емкости и предназначенного для селективного выбора ЭМВ, поступающих на вход приемника * . Патент на изобретение перестраиваемого индуктивно-емкостного контура в 1900 году оформил также и Г. Маркони. Приемник собран по схеме, аналогичной схеме А. С. Попова, но в передатчике Маркони применил антенну, настраивающуюся в резонанс с приемной антенной. В этом состояла практическая изюминка схемы Маркони.

Американский инженер Р. А. Фессенден в 1900 году предложил принцип наложения звуковых колебаний на ЭМВ, впоследствии получивший наименование амплитудной модуляции. Он же осуществил первые пробные беспроводные передачи человеческого голоса по радио. Позднее, в 1902 году, он изложил принцип построения супергетеродинного радиоприемника с помощью промежуточной частоты. Впоследствии несколькими европейскими и американскими учеными этот принцип был доведен до практического исполнения. Однако, благодаря объему выполненных работ и их популяризации, авторство супергетеродинного принципа приема радиосигналов закрепилось за американцем Э. Армстронгом.

Считается, что 24 декабря 1906 года Фессенден осуществил первую уверенную публичную и дальнюю передачу по радио музыкальной и речевой программы из порта Брант Рок (США, штат Массачусетс). Для морских судов, находящихся в Атлантическом океане на расстоянии до 180 км, на длинной волне 3750 м (80 кГц) он передавал в собственном исполнении на скрипке мелодию “О Holy Night” и читал Библию. В Германии первые пробные передачи по радио речевых сообщений (дальностью 40 км) осуществлены Г. Арко также в 1906 году.

Для дальнейшего развития радиовещания были необходимы более мощные передатчики и чувствительные радиоприемники. Разработанная к началу 1900-х годов элементная база этим требованиям удовлетворять не могла. Поэтому велись научные исследования с целью создать активные составляющие радиоконструкций. Первую вакуумную лампу с металлическим электродом, запаянным внутрь стеклянной колбы осветительной лампы, изготовил еще Т. Эдисон в 1883 году. С ее помощью были открыты явления произвольного исхода электронов от нагретой спирали и протекания тока к электроду (в последующем названному анодом) в условиях вакуума. В 1904 году американец Дж. Флеминг обнаружил, что течение тока к электроду прекращается, если на него подать отрицательное напряжение. Стало возможным использовать диодную лампу для детектирования (выпрямления) переменных электрических напряжений. Благодаря значимости выполненных работ именно за Дж. Флемингом закрепилось авторство в создании электровакуумного диода, а 1904 год стал считаться переломным – началом эры радиоэлектроники. За диодом в 1906-м последовала разработка американцем Л. Форестом лампового триода, усиливающего колебания, поступающие на его вход.

Новые радиопередатчики, созданные на основе электровакуумных активных элементов, могли транслировать радиосигналы на огромные расстояния. Установленная в Париже на вершине Эйфелевой башни армейская радиостанция в 1910 году передавала, например, служебную информацию на расстояние до 4000 км.

Один из первопроходцев радиолюбительства и радиовещания американец Ч. Херолд с помощью самодеятельно изготовленного передатчика в 1912 году начал вести регулярные музыкальные и художественно-словесные передачи, рассчитанные на слушателей г. Сан-Хосе (США, штат Калифорния) и прилегающих окрестностей.

К началу 1920-х годов во многих развитых странах были созданы необходимые технические предпосылки для регулярных передач радиовещания. 20 мая 1920 года в Монреале (Канада) пошли в эфир первые регулярные передачи радиостанции “CFCF”. 2 ноября того же года на средней волне 360 м (833 кГц) заработала программа регулярных передач радиостанции “KDKA” в Питтсбурге (США, штат Пенсильвания). В том же году 22 ноября вступила в строй самая мощная в Европе радиостанция в Кенигс-Вустерхаузене (Германия). В 1923 году радиовещание пришло в Берлин, Гамбург, Лейпциг, Мюнхен. В конце 1922 года начала регулярные передачи радиостанция ВВС (Би-би-си) в Лондоне.

В России первые концерты по радио транслировались из знаменитой Нижегородской радиолаборатории 27 и 29 мая 1922 года. Слышимость их простиралась на расстояние до 3000 км. В Москве 17 сентября 1922 года Московская радиотелефонная станция передала музыкальный концерт по радио. Первый “живой” оперативный радиорепортаж с Красной площади осуществлен 4 октября 1924 года во время похорон М. В. Фрунзе. В том же году 12 октября в Москве на длинной волне 1010 м (297 кГц) началось регулярное радиовещание Сокольнической радиостанции, построенной под руководством будущего академика А. Л. Минца. 23 ноября приступила к регулярным передачам радиостанция им. Коминтерна, строительством которой руководил М. Бонч-Бруевич. Конец 1924 года в России считается началом регулярного радиовещания.

Отметим еще несколько дат. 16 февраля 1925 года из Колонного зала Дома союзов впервые по радио транслировалась опера П. И. Чайковского “Евгений Онегин”. С 20 февраля 1926 года в качестве звуковой заставки к началу многих радиопередач стали передавать бой часов Спасской башни Кремля.

Весной 1945 года, когда еще не была окончена война, гремели залпы последних сражений, нашлись духовные силы и материальные средства для проведения 7 мая в Большом театре, в Москве, торжественной церемонии и концерта, посвященных важнейшему научно-техническому событию, происшедшему в России 50 лет назад. Совет народных комиссаров СССР объявил 7 мая ежегодным праздником, именуемым День радио.

В нынешнее время популярности у радио не убавилось, а количество слушателей многократно возросло.

Десять лет назад, в феврале 1995 года, американец Норман Хаггар (Norman Xajjar) осуществил первую радиопередачу по линиям Интернета из лаборатории HAJJAR/KAUFMAN (НК) NEW MEDIA Labs, находящейся в городке Марина дел Рэй вблизи Лос-Анджелеса (США, штат Калифорния). С августа того же года начались регулярные передачи НК Web-радио. Сейчас во Всемирной сети работают более 10 000 радиостанций.

*

Интересно отметить, что О. Д. Лодж увлекался спиритизмом и в возрасте восьмидесяти лет обещал после смерти передать обращение с того света. До ухода из жизни он написал текст сообщения и оставил его на сохранение с тем, чтобы послание можно было сравнить с полученной радиограммой. Передать привет с того света никому еще не удалось. О. Д. Лодж пока тоже хранит молчание.

Иллюстрация “Схема радиоприемника А. С. Попова”.
Схема радиоприемника А. С. Попова, сделанная им самим: N – контакт звонка; А, В – выводы когерера; С – контакт реле; Р, Q – выводы батареи; М – контакт антенны. Искровой разрядник (передатчик) возбуждал электромагнитные колебания в антенне под действием радиоволн, принятых антенной; металлические опилки в когерере сцеплялись, и он начинал пропускать электрический ток от батарей. Срабатывало реле, включался звонок, а когерер получал встряску от молоточка звонка; сцепление между опилками ослабевало, и когерер был готов принять следующий сигнал.

Иллюстрация “Экспонаты Центрального музея связи им. А. С. Попова в Санкт-Петербурге”.
Первый радиоприемник А. С. Попова (а) и грозоотметчик (б). Грозоотметчик демонстрировался на выставке в Нижнем Новгороде в 1896 году, а в дальнейшем работал по назначению в Лесном институте до 1927 года.

Опыт Эрстеда. Магнитное поле тока.

Взаимодействие магнитов. Действие магнитного поля на проводник с током

1. Опыт Эрстеда заключается в следующем. На столе располагают магнитную стрелку, которая ориентируется с севера на юг в магнитном поле Земли, и параллельно ей сверху проводник, соединённый с источником тока (см. рис. 81). При замыкании цепи стрелка повернётся на 90° и встанет перпендикулярно проводнику.

При размыкании цепи стрелка вернётся в первоначальное положение. Если изменить направление тока на противоположное, то стрелка повернётся в обратную сторону. Опыт Эрстеда доказывает, что вокруг проводника, по которому течёт электрический ток, существует магнитное поле, которое действует на магнитную стрелку.

Опыт Эрстеда показал существование взаимосвязи между электрическими и магнитными явлениями.

Об этой взаимосвязи свидетельствует и опыт, известный как опыт Ампера. Если по двум длинным параллельно расположенным проводникам пропустить электрический ток в одном направлении, то они притянутся друг к другу; если направление тока будет противоположным, то проводники оттолкнутся друг от друга. Это происходит потому, что вокруг одного проводника возникает магнитное поле, которое действует на другой проводник с током. Если ток будет протекать только по одному проводнику, то проводники не будут взаимодействовать.

Таким образом, вокруг движущихся электрических зарядов или вокруг проводника с током существует магнитное поле. Магнитное поле действует на движущиеся заряды. На неподвижные заряды магнитное поле не действует.

Силовой характеристикой магнитного поля является величина, называемая магнитной индукцией. Обозначается магнитная индукция буквой ​\( B \)​. Магнитная индукция является векторной величиной, т.е. имеет определённое направление. Это наглядно проявляется в опыте со взаимодействием параллельных проводников с током. Направление вектора магнитной индукции совпадает с направлением северного полюса магнитной стрелки в данной точке поля.

2. Обнаружить магнитное поле вокруг проводника с током можно с помощью либо магнитных стрелок, либо железных опилок, которые в магнитном поле намагничиваются и становятся магнитными стрелками. На рисунке 87 изображён проводник, пропущенный через лист картона, на который насыпаны железные опилки. При прохождении по проводнику электрического тока опилки располагаются вокруг него по концентрическим окружностям.

Линии, вдоль которых располагаются в магнитном поле магнитные стрелки или железные опилки, называют линиями магнитной индукции. Направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки, принято за направление линий магнитной индукции. Вектор магнитной индукции направлен по касательной к линии магнитной индукции в каждой точке поля.

Как следует из результатов опыта Эрстеда и опыта по взаимодействию параллельных проводников с током, направление линий вектора магнитной индукции (и линий магнитной индукции) зависит от направления тока в проводнике. Направление линий магнитной индукции можно определить с помощью правила буравчика. Для линейного проводника оно следующее: если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитной индукции.

3. Если пропустить электрический ток по катушке, то опилки расположатся, как показано на рисунке 88.

Картина линий магнитной индукции свидетельствует о том, что катушка с током становится магнитом. Если катушку с током подвесить, то она повернётся южным полюсом на юг, а северным — на север (рис. 89).

Следовательно, катушка с током имеет два полюса: северный и южный. Определить полюса, которые появляются на её концах можно, если известно направление электрического тока в катушке. Для этого пользуются правилом буравчика: если направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением тока в катушке, то направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением линий магнитной индукции внутри катушки (рис. 90).

4. Тела, длительное время сохраняющие магнитные свойства, или намагниченность, называют постоянными магнитами. Поднося магнит к железным опилкам, можно заметить, что они притягиваются к концам магнита и практически не притягиваются к его середине. Те места магнита, которые производят наиболее сильное магнитное действие, называются полюсами магнита. Магнит имеет два полюса: северный — N и южный — S. Принято северный полюс магнита окрашивать синим цветом, а южный — красным. Если полосовой магнит разделить на две части, то каждая из них окажется магнитом с двумя полюсами.

Положив на постоянный магнит лист бумаги или картона и насыпав на него железные опилки, можно получить картину его магнитного поля (рис. 91). Линии магнитной индукции постоянных магнитов замкнуты, все они выходят из северного полюса и входят в южный, замыкаясь внутри магнита.

Магнитные стрелки и магниты взаимодействуют между собой. Разноимённые магнитные полюсы притягиваются друг к другу, а одноимённые — отталкиваются. Взаимодействие магнитов объясняется тем, что магнитное поле одного магнита действует на другой магнит и, наоборот, магнитное поле 2-го магнита действует на 1-й.

Причиной наличия у веществ магнитных свойств является движение электронов, существующих в каждом атоме. При своём движении вокруг атома электроны создают магнитные поля. Если эти поля имеют одинаковую ориентацию, то вещество, например железо или сталь, намагничены достаточно сильно.

5. Магнитное поле действует на проводник с током. Доказать это можно с помощью эксперимента (рис. 92).

Если в поле подковообразного магнита поместить проводник длиной ​\( l \)​, подвешенный на тонких проводах, соединить его с источником тока, то при разомкнутой цепи проводник останется неподвижным. Если замкнуть цепь, то по проводнику пойдёт электрический ток, и проводник отклонится в магнитном поле от своего первоначального положения. При изменении направления тока проводник отклонится в противоположную сторону. Таким образом, на проводник с током, помещённый в магнитное поле, действует сила, которую называют силой Ампера.

Экспериментальное исследование показывает, что сила Ампера прямо пропорциональна длине проводника ​\( l \)​ и силе тока ​\( I \)​ в проводнике: ​\( F\sim Il \)​. Коэффициентом пропорциональности в этом равенстве является модуль вектора магнитной индукции ​\( B \)​. Соответственно, ​\( F=BIl \)​.

Сила, действующая на проводник с током, помещённый в магнитное поле, равна произведению модуля вектора магнитной индукции, силы тока и длины той части проводника, которая находится в магнитном поле.

В таком виде зависимость силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, записыватся в том случае, если линии магнитной индукции перпендикулярны проводнику с током.

Формула силы Ампера, позволяет раскрыть смысл понятия вектора магнитной индукции. Из выражения для силы Ампера следует: ​\( B=\frac{F}{Il} \)​, т.е. магнитной индукцией называется физическая величина, равная отношению силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, к силе тока и длине проводника, находящейся в магнитном поле.

Из приведённой формулы понятно, что магнитная индукция является силовой характеристикой магнитного поля.

Единица магнитной индукции ​\( [В] = [F]/[I][l] \)​. ​\( [B] \)​ = 1 Н/(1 А · 1 м) — 1 Н/(А · м) = 1 Тл. За единицу магнитной индукции принимают магнитную индукцию такого поля, в котором на проводник длиной 1 м действует сила 1 Н при силе тока в проводнике 1 А.

Направление силы Ампера определяют, пользуясь правилом левой руки: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а четыре пальца направлены по направлению тока в проводнике, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы, действующей на проводник (рис. 93).

6. Движение проводника с током в магнитном поле лежит в основе работы электрического двигателя. Если поместить прямоугольную рамку в магнитное поле и пропустить по ней электрический ток, то рамка повернётся (рис. 94), потому, что на стороны рамки действует сила Ампера. При этом сила, действующая на сторону рамки ​\( ab \)​, противоположна силе, действующей на сторону ​\( cd \)​.

Для того чтобы рамка не остановилась в тот момент, когда её плоскость перпендикулярна линиям магнитной индукции, и продолжала вращаться, изменяют направление тока в проводнике. Для этого к концам рамки припаяны полукольца, по которым скользят контакты, соединённые с источником тока. При повороте рамки на 180° меняются контактные пластины, которых касаются полукольца и, соответственно, направление тока в рамке.

В электрическом двигателе энергия электрического и магнитного полей превращается в механическую энергию.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. На рисунке показано, как установилась магнитная стрелка между полюсами двух одинаковых магнитов. Укажите полюса магнитов, обращённые к стрелке.

1) 1 — S, 2 — N
2) 1 — А, 2 — N
3) 1 — S, 2 — S
4) 1 — N, 2 — S

2. Па рисунке представлена картина линий магнитного поля от двух полосовых магнитов, полученная с помощью магнитной стрелки и железных опилок. Каким полюсам полосовых магнитов соответствуют области 1 и 2?

1) 1 — северному полюсу; 2 — южному
2) 1 — южному; 2 — северному полюсу
3) и 1, и 2 — северному полюсу
4) и 1, и 2 — южному полюсу

3. При прохождении электрического тока по проводнику магнитная стрелка, находящаяся рядом, расположена перпендикулярно проводнику. При изменении направления тока на противоположное. Стрелка

1) повернётся на 90°
2) повернётся на 180°
3) повернётся на 90° или на 180° в зависимости от значения силы тока
4) не изменит свое положение

4. Проводник, по которому протекает электрический ток, расположен перпендикулярно плоскости чертежа (см. рисунок). Расположение какой из магнитных стрелок, взаимодействующих с магнитным полем проводника с током, показано правильно?

1) 1
2) 2
3) 3
4) 4

5. Из проводника сделали кольцо и по нему пустили электрический ток. Ток направлен против часовой стрелки (см. рисунок). Как направлен вектор магнитной индукции в центре кольца?

1) вправо
2) влево
3) на нас из-за плоскости чертежа
4) от нас за плоскость чертежа

6. По катушке идёт электрический ток, направление которого показано на рисунке. При этом на концах железного сердечника катушки

1) образуются магнитные полюса — на конце 1 — северный полюс, на конце 2 — южный
2) образуются магнитные полюса — на конце 1 — южный полюс, на конце 2 — северный
3) скапливаются электрические заряды: на конце 1 — отрицательный заряд, на конце 2 — положительный
4) скапливаются электрические заряды: на конце 1 — положительный заряд, на конце 2 — отрицательный

7. Два параллельно расположенных проводника подключили параллельно к источнику тока.

Направление электрического тока и взаимодействие проводников верно изображены на рисунке

8. В однородном магнитном поле на проводник с током, расположенный перпендикулярно плоскости чертежа (см. рисунок), действует сила, направленная

1) вправо →
2) влево ←
3) вверх ↑
4) вниз ↓

9. Сила, действующая на проводник с током, который находится в магнитном поле между полюсами магнита направлена

1) вверх ↑
2) вниз ↓
3) направо →
4) налево ←

10. На рисунке изображён проводник с током, помещённый в магнитное поле. Стрелка указывает направление тока в проводнике. Вектор магнитной индукции направлен перпендикулярно плоскости рисунка к нам. Как направлена сила, действующая на проводник с током?

1) вверх ↑
2) вправо →
3) вниз ↓
4) влево ←

11. Из приведённых ниже утверждений выберите два правильных и запишите их номера в таблицу.

1) Вокруг неподвижных зарядов существует магнитное поле.
2) Вокруг неподвижных зарядов существует электростатическое поле.
3) Если разрезать магнит на две части, то у одной части будет только северный полюс, а у другой — только южный.
4) Магнитное поле существует вокруг движущихся зарядов.
5) Магнитная стрелка, находящаяся около проводника с током, всегда поворачивается вокруг своей оси.

12. Электрическая схема содержит источник тока, проводник АВ, ключ и реостат. Проводник АВ помещён между полюсами постоянного магнита (см. рисунок).

Используя рисунок, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

1) При перемещении ползунка реостата влево сила Ампера, действующая на проводник АВ, увеличится.
2) При замкнутом ключе проводник будет выталкиваться из области магнита вправо.
3) При замкнутом ключе электрический ток в проводнике имеет направление от точки В к точке А.
4) Магнитные линии поля постоянного магнита в области расположения проводника АВ направлены вертикально вниз.
5) Электрический ток, протекающий в проводнике АВ, создаёт однородное магнитное поле.

Часть 2

13. Участок проводника длиной 0,1 м находится в магнитном поле индукцией 50 мТл. Сила тока, протекающего по проводнику, 10 А. Какую работу совершает сила ампера при перемещении проводника на 8 см в направлении своего действия? Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции.

Ответы

Опыт Эрстеда. Магнитное поле тока. Взаимодействие магнитов. Действие магнитного поля на проводник с током

2.9 (58.82%) 17 votes

Общие сведения об электричестве – Узнайте об электричестве, токе, напряжении и сопротивлении

Дом > Поддержка> Электроэнергетика Электроэнергетика Что такое электричество? Любая техника, которую мы используем в нашей повседневной жизни, например, бытовая техника, оргтехника и промышленное оборудование, почти все это требует электричества.Следовательно, мы должны понимать электричество. Первый вопрос, который мы узнаем ответ “ где электричество родом из? “ Все дела состоят из атомы. Затем задайте следующий вопрос: « Что такое атомы? ». Атомы – это самая маленькая часть элемента.Они состоят ядра и электронов, электроны окружают ядро. Элементы идентифицируются по количеству электронов на орбите вокруг ядра атомов и числом протонов в ядре. Ядро состоит из протонов и нейтронов, а количество протоны и нейтроны уравновешены. У нейтронов нет электрического заряда, протоны имеют положительный заряд (+), а электроны – отрицательный заряды (-).Положительный заряд протона равен отрицательному заряду электрона. Электроны связаны по своей орбите за счет притяжения протонов, но электроны во внешней зоне могут покинуть свою орбиту за счет некоторые внешние силы. Их называют свободными электронами, которые перемещаются от одного атома к другому, образуются потоки электронов. Это основа электричества. Материалы, позволяющие свободно перемещающиеся электроны называются проводниками а материалы, которые позволяют перемещаться небольшому количеству свободных электронов, называются изоляторы . Все вещества состоят из атомов, имеющих электрические заряды. Следовательно, у них есть электрические заряды. Что касается сбалансированного количество протонов и электронов, сила положительного заряда и сила отрицательного заряда уравновешена. Это называется нейтральным состоянием. атома. (Число протонов и электронов остается равным.) « Статическое электричество » представляет собой ситуацию, когда все вещи состоят из электрических обвинения.Например, трение материала о другой может вызвать статическое электричество. Свободные электроны одного материала двигаться с силой, пока они не освободятся от своих орбит вокруг ядра и перейти к другому. Электроны одного материала уменьшаются, он представляет собой положительный заряд. В то же время электроны другого увеличиваются, он имеет отрицательные заряды. В общем заряд производство материи означает, что материя имеет электрические заряды.Он имеет положительный и отрицательный заряды, что выражается в кулон. Ток, Напряжение и сопротивление Что сейчас? Электрическое явление вызвано потоком свободные электроны от одного атома к другому.Характеристики текущее электричество противоположны тем статического электричества. Провода состоят из проводников, таких как медь. или алюминий. Атомы металла состоят из свободных электронов, которые свободно переходить от одного атома к другому. Если добавлен электрон в проводе свободный электрон притягивается к протону, чтобы оставаться нейтральным. Вытеснение электронов с их орбит может вызвать недостаток электронов.Электроны, которые непрерывно движутся по проволоке, называются Electric. Текущий . Для одножильных проводов электрический ток относится к направленным отрицательно-положительные электроны от одного атома к другому. Жидкость проводники и газопроводы, электрический ток относится к электронам а протоны текут в обратном направлении. Ток – это поток электронов, но ток и электроны текут в противоположное направление. Ток течет от положительного к отрицательному и электроны перетекают с отрицательного на положительный. Ток определяется количеством электронов, проходящих через сечение проводника за одну секунду. Ток измеряется в ампер , что сокращенно « ампер ».Обозначение усилителя – это буква « A ». А ток в один ампер означает что ток проходит через поперечное сечение двух проводников, которые расположены параллельно на расстоянии 1 м друг от друга с 2×10 -7 Ньютон сила на метр возникает в каждом проводнике. Это также может означать сборы одного кулона (или 6,24х10 18 электронов), проходящего через поперечное сечение проводника за одну секунду. Что такое напряжение? Электрический ток – это поток электронов в проводнике. Сила необходим для протекания тока через проводник, называется напряжение и потенциал другой срок напряжения. Например, у первого элемента больше положительные заряды, поэтому он имеет более высокий потенциал. С другой стороны, второй элемент имеет более отрицательные заряды, поэтому он имеет более низкий потенциал.Разница между двумя точками называется разность потенциалов . Электродвижущая сила означает силу, которая заставляет ток непрерывно течь через дирижер. Эта сила может создаваться генератором энергии, аккумулятор, аккумулятор фонарика и топливный элемент и т. д. Вольт, сокращенно « В », это единица измерения измерения, используемые взаимозаменяемо для напряжения, потенциала, и электродвижущая сила.Один вольт означает силу, которая заставляет ток в один ампер проходит через сопротивление в один Ом. Что такое сопротивление? Электроны движутся через проводник при протекании электрического тока. Все материалы мешают протекание электрического тока до некоторой степени. Эта характеристика называется сопротивлением .Сопротивление увеличивается с увеличением длины или уменьшением поперечного сечения материал. Единица измерения сопротивления Ом и его символ – греческая буква омега ( Ω ). Сопротивление в один Ом означает, что проводник пропускает ток. одного ампера на поток с напряжением один вольт. Все материалы различаются по пропусканию электронов.Материалы которые позволяют свободно перемещаться большому количеству электронов, называются проводниками такие как медь, серебро, алюминий, раствор хлористоводородной, серной кислота и соленая вода. Напротив, материалы, пропускающие мало электронов для протекания называются изоляторы , такие как пластмассовые, резина, стекло и сухая бумага. Другой вид материалов, полупроводники имеют характеристики как проводников, так и изоляторов.Они позволяют электронам двигаться, имея возможность контролировать поток электронами и примерами являются углерод, кремний, германий и т. д. Сопротивление проводника зависит от следующих двух основных факторов: 1. Виды материала 2. Температура материала Как измерить ток Прибор для измерения силы тока называется Амперметр или Амперметр . Шаги для измерения тока Подключите небольшую лампочку к сухой батарее.Измерьте ток который проходит через лампочку при подключении положительной клеммы (+) амперметра к отрицательной клемме (-) сухого элемента (см. рисунок) Указания по технике безопасности при измерении силы тока; 1. Оценить ток, требующий измерения затем выберите подходящий амперметр, так как каждый амперметр имеет разные предел измерения тока. 2. Убедитесь, что соединение с плюсовой клеммой (+) и отрицательная клемма (-) амперметра правильные. 3. Не подключайте клеммы амперметра напрямую сушить клеммы ячеек. Так как это может повредить счетчик. Как измерить напряжение Прибор для измерения напряжения, разницы Потенциальная или электродвижущая сила называется вольтметром . Шаги для измерения напряжения Подключите небольшую лампочку к сухому элементу. Вольтметр есть подключен параллельно лампочке для измерения напряжения поперек лампочки. Подключите положительную клемму (+) вольтметр к плюсовой клемме (+) сухого элемента и подключите отрицательная клемма (-) вольтметра к отрицательной клемме (-) сухой ячейки (см. рисунок). Указания по технике безопасности при измерении Напряжение; 1. Оценить напряжение, требующее измерения затем выберите подходящий вольтметр , поскольку каждый вольтметр рассчитан на предел измерения напряжения. 2. Убедитесь, что подключение положительной клеммы (+) и отрицательная клемма (-) вольтметра правильные. Как измерить сопротивление Инструмент, используемый для измерения Сопротивление называется тестером или мультиметром .Мультиметр или тестовый метр используется для изготовления различных электрических измерения, такие как ток, напряжение и сопротивление. Он сочетает в себе функции амперметра, вольтметра и омметра. Шаги для измерения сопротивления Поверните лицевую шкалу в положение для требуемого измерения, сопротивления, затем коснитесь обоих выводов мультиметра (см. рисунок 1) и отрегулируйте диапазон измерителя на 0 Ом.Трогать оба вывода измерителя к сопротивлению и возьмите чтение (см. рисунок 2). Как работает электричество? Электрический ток – это способность делать работу.Электрический ток можно преобразовать в тепло, мощность и магнетизм, чтобы назвать несколько. Электрический ток классифицирован по своим функциям и трем основным типам: 1. Теплоэнергетика 2. Электрохимия 3. Магнетизм 1. Тепло и энергия используется для производства тепла и электроэнергии. Например, нихромовая токоведущая проволока. проволока имеет высокое сопротивление и выделяет тепло.Это применяется быть составной частью электрических духовок, тостеров, электрических утюгов и лампочки и др. Эксперимент проводится путем измерения нагреть количество воды калориметром. Увеличьте напряжение на провод вариаком и подключите амперметр и вольтметр для измерения ток и напряжение. Установите шкалу переменного тока, чтобы отрегулировать напряжение и текущее значение нихромовая проволока и ток периодически пропускается и измерить количество тепла от нихромовой проволоки.Есть какие-то указания напряжения и тока. Если напряжение, ток и время увеличиваются, количество тепла также увеличится. Они выражаются отношение, как показано ниже. Это называется Джоуля. Закон . Количество тепла зависит от напряжения время тока и интервал времени.По закону Ома V (напряжение) = I (ток) x R (Сопротивление), следовательно, Количество тепла зависит от текущий квадрат, умноженный на сопротивление и интервал времени. При пропускании тока через нихромовую проволоку в воде ток превращается в тепло, и температура повышается. Работу выполняет тепло, выделяемое в электрической цепи, которая называется Electric мощность . Измеряется электрическая мощность в ватт-часах (Втч), а количество тепла измеряется в калориях. (Cal). Работа выполняется за счет выделяемого тепла в электрической цепи написано мощность, что означает что номинальная работа выполняется в цепи, когда ток 1 А с Применяется 1 Вольт, а его единица измерения – ватт. 2. Электрохимия Например, когда ток проходит через хлорид натрия (NaCl), химическая реакция, называемая электролизом. имеет место. Применяется для производства электролиза, цинкования. и аккумулятор и т. д. Эксперимент проводится путем пропитывания двух платиновых (Pt) пластин. в расплаве соли. Подключите батареи к двум платиновым пластинам, ток проходит через расплав соли и производит хлор пузыри вокруг положительной пластины (+) и пузырьки водорода вокруг отрицательной пластины (-), поскольку хлорид натрия составляет натрия (Na) и хлорида (Cl).Когда хлорид натрия тает в воде, элементы разделяются. Натрий имеет положительные заряды (+), а у хлора отрицательные заряды (-) и эти заряды называются ионами . Расплав соли имеет оба положительных заряда, называемые анодами и , а отрицательные заряды называются катодами . Состояние разделенных элементов называется ионизация .Если соль растапливается водой, в растворе имеются ионы, называется раствор электролита . И если текущий проходит через раствор электролита, химическая реакция происходит электролиз. 3. Магнетизм Пример данной электромонтажной работы – токоведущий проволока, возникают магнитные линии потока.Это применяется для производства электродвигатели, электрические трансформаторы и магнитофоны, пр. Понимание смысла магнетизма: Что такое магнетизм? Составная формула магнита: Fe 3 O 4 . Все магниты обладают двумя характеристиками. Во-первых, они привлекают и держи железо.Вторичный, если свободно двигаться, как компас игла, они займут положение север-юг. Любые материалы Имеют такие характеристики, они называются магнит . Характеристики магнита Каждый магнит имеет два полюса, один северный полюс и один южный полюс. Противоположные полюса притягиваются друг к другу, в то время как полюса отталкивают друг друга. Электричество и магнитное поле Когда магнитная стрелка находится рядом с электрическим проводом, который ток пропускается, магнитная стрелка включает направление тока (см. рисунок 1 и 2).Следовательно, электрический ток также создает связанный магнитный силу или говорят, что электричество способно производить магнитное поле. Когда магнитная игла помещена в катушку с проволокой с одной петлей (см. рисунок), и ток проходит через катушку с проволокой, магнитный игла поворачивается в направлении, показанном на рисунке выше.А направления магнитных линий потока показаны стрелки. Когда магнитная игла помещена в проволочную катушку с множеством петель как показано на правом рисунке, ток проходит через катушка. Направление магнитных линий магнитных параллелей катушка проволоки. Характеристики магнитных линий потока как характеристики магнита, но без магнитного полюса. Когда катушка с токоведущим проводом находится рядом с железным стержнем, железный стержень немного сдвинется (см. рисунок 1). Если сердечник размещен в катушке из проволоки железный стержень сильно притягивается (см. фигура 2). Поскольку сердечник – это мягкое железо, которое проводит магнитные силовые линии, когда ток проходит через проволочную катушку вокруг сердечника сердечник намагничивается с высокой мощностью что называется электромагнитов .Эта функция широко применяется в промышленности.

Учебник по физике: электрический ток

Если два требования электрической цепи соблюдены, заряд будет проходить через внешнюю цепь.Говорят, что есть ток – поток заряда. Использование слова ток в этом контексте означает просто использовать его, чтобы сказать, что что-то происходит в проводах – заряд движется. Однако ток – это физическая величина, которую можно измерить и выразить численно. Как физическая величина, , ток, – это скорость, с которой заряд проходит через точку в цепи. Как показано на диаграмме ниже, ток в цепи можно определить, если можно измерить количество заряда Q , проходящего через поперечное сечение провода за время t .Ток – это просто соотношение количества заряда и времени.

Current – это величина ставки. В физике есть несколько скоростных величин. Например, скорость – это величина скорости – скорость, с которой объект меняет свое положение. Математически скорость – это отношение изменения положения к времени. Ускорение – это величина скорости – скорость, с которой объект меняет свою скорость. Математически ускорение – это отношение изменения скорости к времени. А мощность – это величина скорости – скорость, с которой работа выполняется на объекте.Математически мощность – это отношение работы к времени. В каждом случае величины скорости математическое уравнение включает некоторую величину во времени. Таким образом, ток как величина скорости будет математически выражен как

Обратите внимание, что в приведенном выше уравнении используется символ I для обозначения величины тока.

Как обычно, когда количество вводится в Физическом классе, также вводится стандартная метрическая единица, используемая для выражения этой величины.Стандартная метрическая единица измерения тока – ампер . Ампер часто сокращается до А и обозначается символом A . Ток в 1 ампер означает, что 1 кулон заряда проходит через поперечное сечение провода каждую 1 секунду.

1 ампер = 1 кулон / 1 секунда

Чтобы проверить свое понимание, определите ток для следующих двух ситуаций. Обратите внимание, что в каждой ситуации дается некоторая посторонняя информация.Нажмите кнопку Проверить ответ , чтобы убедиться, что вы правы.

Провод изолируют поперечным сечением 2 мм и определяют, что заряд 20 C пройдет через него за 40 с.	Сечение провода длиной 1 мм изолируется, и определяется, что заряд 2 Кл проходит через него за 0,5 с.
I = _____ Ампер	I = _____ Ампер

Обычное направление тока

Частицы, которые переносят заряд по проводам в цепи, являются подвижными электронами.Направление электрического поля в цепи по определению является направлением, в котором проталкиваются положительные испытательные заряды. Таким образом, эти отрицательно заряженные электроны движутся в направлении, противоположном электрическому полю. Но в то время как электроны являются носителями заряда в металлических проводах, носителями заряда в других цепях могут быть положительные заряды, отрицательные заряды или и то, и другое. Фактически, носители заряда в полупроводниках, уличных фонарях и люминесцентных лампах одновременно являются как положительными, так и отрицательными зарядами, движущимися в противоположных направлениях.

Бен Франклин, проводивший обширные научные исследования статического и текущего электричества, рассматривал положительные заряды как носители заряда. Таким образом, раннее соглашение о направлении электрического тока было установлено в том направлении, в котором будут двигаться положительные заряды. Конвенция прижилась и используется до сих пор. Направление электрического тока условно является направлением, в котором должен двигаться положительный заряд. Таким образом, ток во внешней цепи направлен от положительной клеммы к отрицательной клемме батареи.Электроны действительно будут двигаться по проводам в противоположном направлении. Зная, что настоящими носителями заряда в проводах являются отрицательно заряженные электроны, это соглашение может показаться немного странным и устаревшим. Тем не менее, это соглашение, которое используется во всем мире, и к которому студент-физик может легко привыкнуть.

Зависимость тока от скорости дрейфа

Ток связан с количеством кулонов заряда, которые проходят точку в цепи за единицу времени.Из-за своего определения его часто путают со скоростью дрейфа количества. Скорость дрейфа означает среднее расстояние, пройденное носителем заряда за единицу времени. Как и скорость любого объекта, скорость дрейфа электрона, движущегося по проводу, – это отношение расстояния ко времени. Путь типичного электрона через проволоку можно описать как довольно хаотический зигзагообразный путь, характеризующийся столкновениями с неподвижными атомами. Каждое столкновение приводит к изменению направления электрона.Однако из-за столкновений с атомами в твердой сети металлического проводника на каждые три шага вперед приходится два шага назад. С электрическим потенциалом, установленным на двух концах цепи, электрон продолжает движение вперед на . Прогресс всегда идет к положительному полюсу. Однако общий эффект бесчисленных столкновений и высоких скоростей между столкновениями состоит в том, что общая скорость дрейфа электрона в цепи ненормально мала. Типичная скорость дрейфа может составлять 1 метр в час.Это медленно!

Тогда можно спросить: как может быть ток порядка 1 или 2 ампер в цепи, если скорость дрейфа составляет всего около 1 метра в час? Ответ таков: существует множество носителей заряда, движущихся одновременно по всей длине цепи. Ток – это скорость, с которой заряд пересекает точку в цепи. Сильный ток является результатом нескольких кулонов заряда, пересекающих поперечное сечение провода в цепи. Если носители заряда плотно упакованы в провод, тогда не обязательно должна быть высокая скорость, чтобы иметь большой ток.То есть носителям заряда не нужно преодолевать большое расстояние за секунду, их просто должно быть много, проходящих через поперечное сечение. Ток не имеет отношения к тому, насколько далеко заряды перемещаются за секунду, а скорее к тому, сколько зарядов проходит через поперечное сечение провода в цепи.

Чтобы проиллюстрировать, насколько плотно упакованы носители заряда, мы рассмотрим типичный провод, используемый в цепях домашнего освещения – медный провод 14-го калибра. В срезе этого провода длиной 0,01 см (очень тонком) их будет целых 3.51 x 10 ²⁰ атомов меди. Каждый атом меди имеет 29 электронов; маловероятно, что даже 11 валентных электронов одновременно будут двигаться как носители заряда. Если мы предположим, что каждый атом меди вносит только один электрон, то на тонком 0,01-сантиметровом проводе будет целых 56 кулонов заряда. При таком большом количестве подвижного заряда в таком маленьком пространстве малая скорость дрейфа может привести к очень большому току.

Чтобы еще больше проиллюстрировать это различие между скоростью заноса и течением, рассмотрим аналогию с гонками.Предположим, что была очень большая гонка черепах с миллионами и миллионами черепах на очень широкой гоночной трассе. Черепахи не очень быстро двигаются – у них очень низкая скорость дрейф . Предположим, что гонка была довольно короткой – скажем, длиной 1 метр – и что значительный процент черепах достиг финишной черты в одно и то же время – через 30 минут после начала гонки. В таком случае течение будет очень большим – миллионы черепах пересекают точку за короткий промежуток времени.В этой аналогии скорость связана с тем, насколько далеко черепахи перемещаются за определенный промежуток времени; а ток зависит от того, сколько черепах пересекли финишную черту за определенный промежуток времени.

Природа потока заряда

Как только было установлено, что средняя скорость дрейфа электрона очень и очень мала, вскоре возникает вопрос: почему свет в комнате или в фонарике загорается сразу после включения переключателя? Разве не будет заметной задержки по времени перед тем, как носитель заряда перейдет от переключателя к нити накала лампочки? Ответ – нет! и объяснение того, почему раскрывает значительную информацию о природе потока заряда в цепи.

Как упоминалось выше, носителями заряда в проводах электрических цепей являются электроны. Эти электроны просто поставляются атомами меди (или любого другого материала, из которого сделана проволока) внутри металлической проволоки. Как только переключатель поворачивается в положение на , цепь замыкается, и на двух концах внешней цепи устанавливается разность электрических потенциалов. Сигнал электрического поля распространяется почти со скоростью света ко всем мобильным электронам в цепи, приказывая им начать марш и марш .По получении сигнала электроны начинают двигаться по зигзагообразной траектории в обычном направлении. Таким образом, щелчок переключателя вызывает немедленную реакцию во всех частях схемы, заставляя носители заряда повсюду двигаться в одном и том же направлении. В то время как фактическое движение носителей заряда происходит с медленной скоростью, сигнал, который информирует о начале движения, движется со скоростью, составляющей часть скорости света.

Электроны, которые зажигают лампочку в фонарике, не должны сначала пройти от переключателя через 10 см провода к нити накала.Скорее электроны, которые зажигают лампочку сразу после того, как переключатель повернут на на , являются электронами, которые присутствуют в самой нити. Когда переключатель повернут, все подвижные электроны повсюду начинают движение; и именно подвижные электроны, присутствующие в нити накала, непосредственно ответственны за зажигание ее колбы. Когда эти электроны покидают нить накала, в нее входят новые электроны, которые ответственны за зажигание лампы. Электроны движутся вместе, как вода в трубах дома.Когда кран поворачивается с на , вода в кране выходит из крана. Не нужно долго ждать, пока вода из точки входа в ваш дом пройдет по трубам к крану. Трубы уже заполнены водой, и вода во всем водном контуре одновременно приводится в движение.

Развиваемая здесь картина потока заряда представляет собой картину, в которой носители заряда подобны солдатам, идущим вместе, повсюду с одинаковой скоростью.Их движение начинается немедленно в ответ на установление электрического потенциала на двух концах цепи. В электрической цепи нет места, где носители заряда расходуются или расходуются. Хотя энергия, которой обладает заряд, может быть израсходована (или лучше сказать, что электрическая энергия преобразуется в другие формы энергии), сами носители заряда не распадаются, не исчезают или иным образом не удаляются из схема. И нет места в цепи, где бы носители заряда начали скапливаться или накапливаться.Скорость, с которой заряд входит во внешнюю цепь на одном конце, такая же, как скорость, с которой заряд выходит из внешней цепи на другом конце. Ток – скорость потока заряда – везде одинакова. Поток заряда подобен движению солдат, идущих вместе, повсюду с одинаковой скоростью.

Проверьте свое понимание

1.Говорят, что ток существует всякий раз, когда _____.

а. провод заряжен

г. батарея присутствует

г. электрические заряды несбалансированные

г. электрические заряды движутся по петле

2. У тока есть направление. По соглашению ток идет в направлении ___.

а. + заряды перемещаются

г.- электроны движутся

г. + движение электронов

3. Скорость дрейфа подвижных носителей заряда в электрических цепях ____.

а. очень быстро; меньше, но очень близко к скорости света

г. быстрый; быстрее, чем самая быстрая машина, но далеко не скорость света

г. медленный; медленнее Майкла Джексона пробегает 220-метровую

г.очень медленно; медленнее улитки

4. Если бы электрическую цепь можно было сравнить с водяной цепью в аквапарке, то ток был бы аналогичен ____.

Выбор:

A. давление воды	Б. галлонов воды, стекающей по горке в минуту
С.вода	D. нижняя часть ползуна
E. водяной насос	F. верх горки

5. На схеме справа изображен токопроводящий провод. Две площади поперечного сечения расположены на расстоянии 50 см друг от друга. Каждые 2,0 секунды через каждую из этих областей проходит заряд 10 ° C.Сила тока в этом проводе ____ А.

а. 0,10	г. 0,25	г. 0,50	г. 1.0
e. 5,0	ф. 20	г. 10	ч.40
я. ни один из этих

6. Используйте диаграмму справа, чтобы заполнить следующие утверждения:

а. Ток в один ампер – это поток заряда со скоростью _______ кулонов в секунду.

г. Когда заряд 8 Кл проходит через любую точку цепи за 2 секунды, ток составляет ________ А.

г. Если через точку A (диаграмма справа) за 10 секунд расход заряда составляет 5 ° C, то ток равен _________ A.

г. Если ток в точке D равен 2,0 А, то _______ C заряда проходит через точку D за 10 секунд.

e. Если 12 ° C заряда пройдет мимо точки A за 3 секунды, то 8 C заряда пройдут мимо точки E за ________ секунд.

ф. Верно ли:

Ток в точке E значительно меньше тока в точке A, поскольку в лампочках расходуется заряд.

Магнитное поле, связанное с током | Электромагнетизм

10.2 Магнитное поле, связанное с током (ESBPS)

Если вы держите компас возле провода, по которому течет, стрелка компаса отклоняется.

Поскольку компасы работают, указывая вдоль силовых линий магнитного поля, это означает, что рядом с проводом, по которому течет ток, должно быть магнитное поле.

Магнитное поле, создаваемое электрическим током, всегда ориентированы перпендикулярно направлению тока. Ниже приведен эскиз того, как выглядит магнитное поле вокруг провода, когда по нему течет ток. Мы используем \ (\ vec {B} \) для обозначения магнитного поля и стрелки на силовых линиях, чтобы показать направление магнитного поля. Обратите внимание на , что если нет тока, не будет магнитного поля.

Направление тока в проводнике (проводе) показано центральной стрелкой.Кружки являются линиями поля, и они также имеют направление, указанное стрелками на линиях. Как и в случае с линиями электрического поля, чем больше количество линий (или чем они ближе друг к другу) в области, тем сильнее магнитное поле.

Важно: все наши обсуждения направлений поля предполагают, что мы имеем дело с условным током .

Чтобы визуализировать эту ситуацию, поставьте ручку или карандаш прямо на стол.Круги центрируются вокруг карандаша или ручки и должны быть нарисованы параллельно поверхности стола. Кончик ручки или карандаша должен указывать в направлении тока.

Вы можете посмотреть на карандаш или ручку сверху, и карандаш или ручка будет точкой в ​​центре кругов. Направление силовых линий магнитного поля в этой ситуации – против часовой стрелки.

Чтобы упростить просмотр происходящего, мы нарисуем только один набор круговых линий полей, но учтите, что это только для иллюстрации.

Если вы положите лист бумаги за карандаш и посмотрите на него сбоку, то увидите, что круговые линии поля расположены сбоку, и трудно понять, что они круглые. Они проходят через бумагу. Помните, что линии поля имеют направление, поэтому, когда вы смотрите на лист бумаги сбоку, это означает, что круги входят в бумагу с одной стороны карандаша и выходят из бумаги с другой стороны.

Когда рисуем направления магнитных полей и токов, используем символы \ (\ odot \) и \ (\ otimes \).Символ \ (\ odot \) представляет собой стрелка, выходящая со страницы, и символ \ (\ время \) представляет собой стрелку, ведущую на страницу.

Значения символов легко запомнить, если вы подумаете о стрела с острым концом на голове и хвост с перьями в форме креста.

Датский физик Ганс Кристиан Эрстед однажды в 1820 году читал лекцию о возможности связи электричества и магнетизма друг с другом и в процессе убедительно продемонстрировал это с помощью эксперимента перед всем своим классом.Пропуская электрический ток через металлический провод, подвешенный над магнитным компасом, Эрстед смог вызвать определенное движение стрелки компаса в ответ на ток. То, что начиналось как предположение в начале занятия, в конце подтвердилось как факт. Излишне говорить, что Эрстеду пришлось пересматривать свои конспекты лекций для будущих уроков. Его открытие открыло дорогу совершенно новой отрасли науки – электромагнетизму.

Теперь мы рассмотрим три примера токоведущих проводов.Для каждого примера мы определим магнитное поле и проведем силовые линии магнитного поля вокруг проводника.

Магнитное поле вокруг прямого провода (ESBPT)

Направление магнитного поля вокруг токоведущей проводник показан на рисунке 10.1.

Рисунок 10.1: Магнитное поле вокруг проводника, когда вы смотрите на проводник с одного конца. (а) Ток течет со страницы и магнитное поле против часовой стрелки. (б) Ток течет в страницы, а магнитное поле – по часовой стрелке.Рисунок 10.2: Магнитные поля вокруг проводника, смотрящего на проводник сверху вниз. (а) Ток течет по часовой стрелке. (б) ток течет против часовой стрелки.

Направление магнитного поля

Используя направления, указанные на рисунках 10.1 и 10.2, попытайтесь найти правило, которое легко подскажет вам направление магнитного поля.

Подсказка: используйте пальцы. Возьмите проволоку в руки и попытайтесь найти связь между направлением большого пальца и направлением их сгибания.

Существует простой метод определения зависимости между направлением тока, протекающего в проводнике, и направлением магнитного поля вокруг того же проводника. Метод называется Правило правой руки . Проще говоря, Правило правой руки гласит, что силовые линии магнитного поля, создаваемые токоведущим проводом, будут ориентированы в том же направлении, что и согнутые пальцы правой руки человека (в положении «автостоп»), при этом большой палец должен указывать внутрь. направление тока.

Ваша правая и левая рука уникальны в том смысле, что вы не можете повернуть одну из них, чтобы она находилась в том же положении, что и другая. Это означает, что важна правая часть правила. Вы всегда получите неправильный ответ, если воспользуетесь не той рукой.

Правило правой руки

Используйте Правило правой руки, чтобы нарисовать направления магнитных полей для следующих проводников с токами, текущими в направлениях, показанных стрелками. Первая задача была выполнена за вас.

1.		2.		3.		4.
5.		6.		7.		8.
9.		10.		11.		12.

Магнитное поле вокруг проводника с током

Аппарат

1. один \ (\ text {9} \) \ (\ text {V} \) аккумулятор с держателем

2. два соединительных провода с зажимами типа «крокодил»

3. компас

4. секундомер

Метод

1. Подсоедините провода к батарее, оставив один конец каждого провода неподключенным, чтобы цепь не замкнулась.

2. Обязательно ограничивайте ток до \ (\ text {10} \) \ (\ text {seconds} \) за раз (вы можете спросить, у провода очень небольшое сопротивление, поэтому батарея разряжается квартира очень быстро). Это необходимо для продления срока службы батареи, а также для предотвращения перегрева проводов и контактов батареи.

3. Поднесите компас к проводу.

4. Замкните цепь и посмотрите, что происходит с компасом.

5. Поменяйте полярность батареи и замкните цепь. Понаблюдайте, что происходит с компасом.

Выводы

Используйте свои наблюдения, чтобы ответить на следующие вопросы:

1. Генерирует ли ток, протекающий по проводу, магнитное поле?

2. Присутствует ли магнитное поле, когда ток не течет?

3. Зависит ли направление магнитного поля, создаваемого током в проводе, от направления тока?

4. Как направление тока влияет на магнитное поле?

Магнитное поле вокруг токоведущей петли (ESBPV)

До сих пор мы рассматривали только прямые провода, по которым проходит ток, и магнитные поля вокруг них.Мы собираемся изучить магнитное поле, создаваемое кольцевыми витками провода, по которому проходит ток, потому что это поле имеет очень полезные свойства. Например, вы увидите, что мы можем создать однородное магнитное поле.

Магнитное поле вокруг петли проводника

Представьте себе две петли из проволоки, по которым течет ток (в противоположных направлениях) и которые параллельны странице вашей книги. Используя Правило правой руки, нарисуйте то, что, по вашему мнению, будет выглядеть магнитное поле в разных точках вокруг каждой из двух петель.В петле 1 ток течет против часовой стрелки, а в петле 2 ток течет по часовой стрелке.

Если вы сделаете петлю из проводника с током, то направление магнитного поля определяется применением правила правой руки к различным точкам петли.

Обратите внимание, что существует разновидность правила правой руки. Если вы заставите пальцы правой руки следовать направлению тока в петле, ваш большой палец будет указывать в том направлении, где выходят силовые линии.Это похоже на северный полюс (где силовые линии выходят из стержневого магнита) и показывает, какая сторона петли 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 можно будет сложить вместе, чтобы создать более сильное магнитное поле. Катушка из множества таких петель называется соленоидом . Соленоид – это цилиндрическая катушка с проволокой, действующая как магнит, когда электрический ток течет по проволоке.Картина магнитного поля вокруг соленоида аналогична картине магнитного поля вокруг стержневого магнита, который вы изучали в 10-м классе, у которого были определенные северный и южный полюсы, как показано на рисунке 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 через него электрического тока. Хотя все проводники с током создают магнитные поля, электромагнит обычно сконструирован таким образом, чтобы максимизировать силу магнитного поля, которое он создает для специальной цели.Электромагниты обычно используются в исследованиях, промышленности, медицине и потребительских товарах. Примером обычно используемого электромагнита являются защитные двери, например на двери магазина, которые открываются автоматически.

Как электрически управляемый магнит, электромагниты являются частью широкого спектра «электромеханических» устройств: машин, которые создают механическую силу или движение за счет электроэнергии. Возможно, наиболее очевидным примером такой машины является электродвигатель , который будет подробно описан в Grade 12.Другими примерами использования электромагнитов являются электрические звонки, реле, громкоговорители и краны для свалок.

Электромагниты

Прицел

Магнитное поле создается, когда электрический ток течет по проводу. Одиночный провод не создает сильного магнитного поля, в отличие от провода, намотанного на железный сердечник. Мы исследуем это поведение.

Аппарат

1. аккумулятор и держатель

2. длина провода

3. компас

4. несколько гвоздей

Метод

1. Если вы не проводили предыдущий эксперимент в этой главе, сделайте это сейчас.

2. Согните провод в несколько катушек перед тем, как прикрепить его к батарее. Посмотрите, что происходит с отклонением стрелки компаса. Прогиб компаса стал сильнее?

3. Повторите эксперимент, изменив количество и размер витков в проводе. Посмотрите, что происходит с отклонением по компасу.

4. Намотайте провод на железный гвоздь, а затем прикрепите катушку к батарее.Посмотрите, что происходит с отклонением стрелки компаса.

Выводы

1. Влияет ли количество катушек на силу магнитного поля?

2. Железный гвоздь увеличивает или уменьшает силу магнитного поля?

Воздушные линии электропередачи и окружающая среда

Физическое воздействие

Линии электропередач – обычное явление для всей нашей страны.Эти линии подводят электроэнергию от электростанций к нашим домам и офисам. Но эти линии электропередач могут иметь негативное воздействие на окружающую среду. Одна из опасностей, которые они представляют, – это летающие на них птицы. Защитник природы Джессика Шоу провела последние несколько лет, изучая эту угрозу. Фактически, линии электропередач представляют собой основную угрозу для синего журавля, национальной птицы Южной Африки, в Кару.

«Нам повезло, что в Южной Африке обитает множество видов птиц, в том числе много крупных птиц, таких как журавли, аисты и дрофы.К сожалению, существует множество линий электропередач, которые могут воздействовать на птиц двояко. Они могут быть поражены электрическим током, когда садятся на некоторые типы пилонов, а также могут быть убиты, столкнувшись с линией, если они влетят в нее, либо от удара о веревку, либо после удара о землю. Эти столкновения часто происходят с крупными птицами, которые слишком тяжелы, чтобы избежать линии электропередачи, если они видят ее только в последнюю минуту. Другие причины, по которым птицы могут столкнуться, включают плохую погоду, полет стаями и отсутствие опыта у молодых птиц.

В течение последних нескольких лет мы изучали серьезное влияние столкновений линий электропередач на «Голубых журавлей» и «Дроф Людвига». Это два наших эндемичных вида, а это значит, что они встречаются только в южной части Африки. Это большие птицы, которые живут долго и размножаются медленно, поэтому популяции могут не восстановиться после высокой смертности. Мы прошли и проехали под линиями электропередач через Оверберг и Кару, чтобы подсчитать мертвых птиц. Данные показывают, что ежегодно тысячи этих птиц гибнут в результате столкновений, а дрофа Людвига теперь внесена в список исчезающих видов из-за высокого уровня неестественной смертности.Мы также ищем способы уменьшить эту проблему и работаем с Eskom над тестированием различных устройств для маркировки линий. Когда на линиях электропередач вешают маркеры, птицы могут видеть линию электропередач с большого расстояния, что дает им достаточно времени, чтобы избежать столкновения ».

Воздействие полей

Тот факт, что вокруг линий электропередачи создается поле, означает, что они потенциально могут оказывать влияние на расстоянии. Это было изучено и продолжает оставаться предметом серьезных дискуссий.На момент написания Руководства Всемирной организации здравоохранения по воздействию на человека электрических и магнитных полей указывается, что нет четкой связи между воздействием магнитных и электрических полей, с которыми население сталкивается от линий электропередач, поскольку это поля чрезвычайно низкой частоты. .

Шум от линии электропередачи может мешать радиосвязи и радиовещанию. По сути, линии электропередач или связанное с ними оборудование неправильно генерируют нежелательные радиосигналы, которые перекрывают полезные радиосигналы или конкурируют с ними.Шум от линии электропередачи может повлиять на качество приема радио и телевидения. Также может произойти нарушение радиосвязи, например, любительского радио. Потеря критически важной связи, такой как полиция, пожарная охрана, военные и другие подобные пользователи радиочастотного спектра, может привести к еще более серьезным последствиям.

Групповое обсуждение:

Когда молния поражает корабль или самолет, она может повредить или иным образом изменить его магнитный компас. Были зарегистрированы случаи, когда при ударе молнии полярность компаса менялась, так что стрелка указывала на юг, а не на север.

Siyavula Practice дает вам доступ к неограниченному количеству вопросов с ответами, которые помогут вам в обучении. Тренируйтесь где угодно, когда угодно и на любом устройстве!

Зарегистрируйтесь, чтобы потренироваться сейчас

Магнитные поля

Упражнение 10.1

Привести доказательства существования магнитного поля возле токоведущего провода.

Если вы поднесете компас к проводу, по которому течет ток, стрелка на компасе отклонится. Поскольку компасы работают, указывая вдоль силовых линий магнитного поля, это означает, что рядом с проводом, по которому течет ток, должно быть магнитное поле.Если ток перестанет течь, компас вернется в исходное направление. Если ток снова начнет течь, отклонение произойдет снова.

Опишите, как вы могли бы использовать правую руку, чтобы определять направление магнитного поля вокруг проводника с током.

Мы используем правило правой руки, которое гласит, что силовые линии магнитного поля, создаваемые токоведущим проводом, будут ориентированы в том же направлении, что и согнутые пальцы правой руки человека (в положении «автостоп»), при этом большой палец указывает по направлению тока:

Со страницы

на страницу

Используйте Правило правой руки, чтобы найти направление магнитных полей в каждой из точек, обозначенных A – H на следующих диаграммах.

• A: против часовой стрелки
• B: против часовой стрелки
• C: против часовой стрелки
• D: против часовой стрелки
• E: по часовой стрелке
• F: по часовой стрелке
• G: по часовой стрелке
• H: по часовой стрелке

Обзор | Безграничная физика

Обзор электрического тока

Электрический ток – это поток электрического заряда, а сопротивление – это сопротивление этому потоку.

Цели обучения

Объясните разницу между проводником и резистором

Основные выводы

Ключевые точки

• Электрический ток – это движение электрического заряда через проводящую среду.
• Мы также используем термин «ток» как величину, чтобы описать скорость, с которой заряд протекает через среду. Единицей измерения силы тока в системе СИ является ампер (А), который равен кулону в секунду (Кл / с).
• Проводимость – это величина, описывающая, насколько легко заряд может протекать через материал, в то время как сопротивление – обратная величина, мера того, насколько сильно материал противодействует электрическому потоку.
• Объект, который позволяет заряду легко течь, называется проводником, а объект, который сопротивляется потоку заряда, называется резистором.

Ключевые термины

• проводящая среда : Материал, который может передавать электричество.
• электрическое сопротивление : Противодействие, оказываемое электрическим проводником протеканию тока через себя, приводящее к преобразованию электрической энергии в тепло и излучение. Производной единицей сопротивления в системе СИ является ом. Символ: R.
• электрический заряд : квантовое число, определяющее электромагнитные взаимодействия некоторых субатомных частиц; По соглашению, электрон имеет электрический заряд -1, а протон +1, а кварки имеют дробный заряд.

Введение в электрический ток и сопротивление

Электричество – от потолочных светильников до микросхем, от усилителя руля до просмотра веб-страниц в Интернете – составляет основу наших технологий и цивилизации. Возбуждение нейронов в вашем мозгу также является примером электрического тока, то есть движения электрического заряда через проводящую среду. В электрических цепях этот заряд часто переносится перемещением электронов по проводу. Он также может переноситься ионами в электролите или ионами и электронами, например, в плазме.

Электрический ток

Когда мы говорим об электрическом токе, мы часто имеем в виду определенную величину – скорость , с которой течет заряд. Большой ток, такой как тот, который используется для запуска двигателя грузовика, перемещает большое количество заряда за короткое время, тогда как небольшой ток, такой как тот, который используется для работы портативного калькулятора, перемещает небольшое количество заряда через длительный период времени. В форме уравнения электрический ток I определяется как

[латекс] \ text {I} = \ frac {\ Delta \ text {Q}} {\ Delta \ text {T}} [/ latex]

где Q – количество заряда, проходящего через заданную область за время t.Единицей измерения тока в системе СИ является ампер (А), названный в честь французского физика Андре-Мари Ампера (1775–1836). Поскольку I = ΔQ / Δt, мы видим, что ампер равен одному кулону в секунду:

[латекс] 1 \ \ text {A} = 1 \ \ text {C} / \ text {s} [/ latex]

Для потока электричества требуется среда, в которой может течь заряд. Мы называем объект или среду, которая позволяет заряду течь по проводнику , , в то время как эмпирическая мера способности материала проводить заряд называется электрической проводимостью .Единицей измерения проводимости в системе СИ является сименс (S).

Электрический ток : Скорость протекания заряда соответствует току. Ампер – это расход одного кулона через область за одну секунду.

Сопротивление

Противоположностью проводимости является сопротивление – величина, которая описывает, насколько сильно материал препятствует прохождению электрического тока. Объект или среда с высоким электрическим сопротивлением называется резистором . Мы увидим, что сопротивление объекта зависит от его формы и материала, из которого он состоит.Единица измерения сопротивления в системе СИ – Ом (символ:).

Электрические схемы

Полезный и практичный способ узнать об электрическом токе и сопротивлении – это изучить схемы. На рисунке выше показаны простая схема и стандартное схематическое изображение батареи, проводящего пути и нагрузки (резистора). Схемы очень полезны для визуализации основных характеристик схемы. Одна схема может отображать самые разные ситуации. Схема на (b), например, может представлять что угодно, от аккумулятора грузовика, подключенного к фаре, освещающей улицу перед грузовиком, до небольшой батареи, подключенной к фонарику, освещающему замочную скважину в двери.Такие схемы полезны, потому что анализ одинаков для самых разных ситуаций. Нам нужно понять несколько схем, чтобы применить концепции и анализ к большему количеству ситуаций.

Простая электрическая цепь : (а) Простая электрическая цепь. Замкнутый путь для прохождения тока обеспечивается проводящими проводами, соединяющими нагрузку с выводами батареи. (b) На этой схеме батарея представлена ​​двумя параллельными красными линиями, проводящие провода показаны прямыми линиями, а зигзаг представляет собой нагрузку.На схеме представлено большое количество подобных схем.

Обратите внимание, что направление тока на рисунке от положительного к отрицательному. Направление обычного тока – это направление, в котором будет течь положительный заряд. В зависимости от ситуации могут перемещаться положительные заряды, отрицательные заряды или и то, и другое. В металлических проводах, например, ток переносится электронами, то есть движутся отрицательные заряды. В ионных растворах, таких как соленая вода, движутся как положительные, так и отрицательные заряды.

Важно понимать, что в проводниках есть электрическое поле, ответственное за производство тока. В отличие от статического электричества, когда проводник в равновесии не может иметь в себе электрического поля, проводники, несущие ток, имеют электрическое поле и не находятся в статическом равновесии. Электрическое поле необходимо для подачи энергии для перемещения зарядов.

Вооружившись этими основами, мы приступим к рассмотрению более сложных деталей этой темы в следующем разделе.

Магнитные поля, магнитные силы и проводники

Эффект Холла

Когда ток проходит по проводу, находящемуся под воздействием магнитного поля, поперек проводника создается потенциал, поперечный току.

Цели обучения

Экспресс-напряжение Холла для металла, содержащего только один тип носителей заряда

Основные выводы

Ключевые точки

• Эффект Холла – это явление, при котором на электрическом проводнике возникает разность напряжений (называемая напряжением Холла), которая перпендикулярна электрическому току проводника, когда прикладывается магнитное поле, перпендикулярное току проводника.
• Движущиеся заряды в проводе изменяют траекторию в присутствии магнитного поля, «изгибаясь» к нему.Таким образом, эти заряды накапливаются на одной стороне материала. С другой стороны, остался избыток противоположного заряда. Таким образом создается электрический потенциал.
• [латекс] \ text {V} _ \ text {H} = – \ frac {\ text {IB}} {\ text {net}} [/ latex] – это формула для напряжения Холла (V _H ). Это фактор силы тока (I), магнитного поля (B), толщины проводящей пластины (t) и плотности носителей заряда (n) электронов-носителей.

Ключевые термины

• элементарный заряд : Электрический заряд одиночного протона.
• поперечный : не касательный, поэтому между двумя пересекающимися объектами образуется невырожденный угол.

Эффект Холла – это явление, при котором на электрическом проводнике возникает разность напряжений (называемая напряжением Холла), поперечная электрическому току проводника, когда прикладывается магнитное поле, перпендикулярное току проводника.

Когда присутствует магнитное поле, не параллельное движению движущихся зарядов внутри проводника, на заряды действует сила Лоренца.В отсутствие такого поля заряды движутся примерно по прямой траектории, иногда сталкиваясь с примесями.

В присутствии магнитного поля с перпендикулярной составляющей пути, по которым проходят заряды, становятся искривленными, так что они накапливаются на одной стороне материала. С другой стороны, остается избыток противоположного заряда. Таким образом, электрический потенциал создается до тех пор, пока течет заряд. Это противодействует магнитной силе, в конечном итоге до точки компенсации, в результате чего поток электронов движется по прямому пути.

Эффект Холла для электронов : Сначала электроны притягиваются магнитной силой и движутся по изогнутой стрелке. В конце концов, когда электроны накапливаются в избытке на левой стороне и в дефиците на правой, создается электрическое поле ξy. Эта сила становится достаточно сильной, чтобы нейтрализовать магнитную силу, поэтому будущие электроны следуют по прямому (а не по кривой) пути.

Для металла, содержащего только один тип носителя заряда (электроны), напряжение Холла (V _H ) можно рассчитать как коэффициент тока (I), магнитного поля (B), толщины проводящей пластины (t). , и плотность носителей заряда (n) электронов-носителей:

[латекс] \ text {V} _ \ text {H} = – \ frac {\ text {IB}} {\ text {net}} [/ latex]

В этой формуле e представляет собой элементарный заряд.

Коэффициент Холла (R _H ) является характеристикой материала проводника и определяется как отношение индуцированного электрического поля (E _y ) к произведению плотности тока (j _x ) и приложенного магнитного поля. (В):

[латекс] \ text {R} _ \ text {H} = \ frac {\ text {E} _ \ text {y}} {\ text {j} _ \ text {xB}} = \ frac {\ text {V} _ \ text {Ht}} {\ text {IB}} = – \ frac {1} {\ text {ne}} [/ latex]

Эффект Холла – довольно распространенное явление в физике и проявляется не только в проводниках, но и в полупроводниках, ионизированных газах и, среди прочего, в квантовом спине.

Магнитная сила на проводнике, проводящем ток

Когда электрический провод подвергается воздействию магнита, ток в этом проводе испытывает силу – результат действия магнитного поля.

Цели обучения

Выразительное уравнение, используемое для расчета магнитной силы электрического провода, находящегося в магнитном поле

Основные выводы

Ключевые точки

• Магнитная сила, действующая на ток, может быть найдена путем суммирования магнитной силы на каждом из отдельных зарядов, образующих этот ток.
• Для провода, подверженного воздействию магнитного поля, [латекс] \ text {F} = \ text {IlB} \ sin \ theta [/ latex] описывает взаимосвязь между магнитной силой (F), током (I) и длиной провода. (l), магнитное поле (B) и угол между полем и проводом (θ).
• Направление магнитной силы может быть определено с помощью правила правой руки , как на рис [[17951]].

Ключевые термины

• скорость дрейфа : средняя скорость свободных зарядов в проводнике.
• магнитное поле : Состояние в пространстве вокруг магнита или электрического тока, в котором существует обнаруживаемая магнитная сила и где присутствуют два магнитных полюса.

Когда электрический провод подвергается воздействию магнита, на ток в этом проводе влияет магнитное поле. Эффект проявляется в виде силы. Выражение для магнитной силы, действующей на ток, можно найти, суммируя магнитную силу на каждом из множества отдельных зарядов, составляющих ток.Поскольку все они движутся в одном направлении, силы могут складываться.

Правило правой руки : Используется для определения направления магнитной силы.

Сила (F), которую магнитное поле (B) оказывает на отдельный заряд (q), движущийся со скоростью дрейфа v _d , составляет:

[латекс] \ text {F} = \ text {qv} _ \ text {dB} \ sin \ theta [/ latex]

В этом случае θ представляет собой угол между магнитным полем и проводом (магнитная сила обычно рассчитывается как перекрестное произведение).Если B является постоянным по всему проводу и 0 в другом месте, то для провода с N носителями заряда на его общей длине l общая магнитная сила на проводе равна:

[латекс] \ text {F} = \ text {Nqv} _ \ text {dB} \ sin \ theta [/ latex].

Учитывая, что N = нВ, где n – количество носителей заряда в единице объема, а V – объем провода, и что этот объем рассчитывается как произведение площади круглого поперечного сечения A и длины (V = Al) , дает уравнение:

[латекс] \ text {F} = (\ text {nqAv} _ \ text {d}) \ text {lB} \ sin \ theta [/ latex].

Члены в скобках равны току (I), поэтому уравнение можно переписать как:

[латекс] \ text {F} = \ text {IlB} \ sin \ theta [/ latex]

Направление магнитной силы может быть определено с помощью линейки для правой руки , показанной на рисунке. Большой палец указывает в направлении тока, а четыре других пальца параллельны магнитному полю. Сгибание пальцев показывает направление магнитной силы.

Крутящий момент в токовой петле: прямоугольная и общая

Токоведущая петля, подверженная воздействию магнитного поля, испытывает крутящий момент, который может использоваться для питания двигателя.

Цели обучения

Общее описание крутящего момента на петле любой формы

Основные выводы

Ключевые точки

• [latex] \ tau = \ text {NIAB} \ sin \ theta [/ latex] можно использовать для расчета крутящего момента ([latex] \ tau [/ latex]) петли из N витков и площади, по которой проходит ток I чувствует себя в магнитном поле B.
• Хотя силы, действующие на петлю, равны и противоположны, они обе действуют, вращая петлю в одном направлении.
• Испытываемый крутящий момент не зависит от формы петли. Важна площадь петли.

Ключевые термины

• крутящий момент : вращательное или скручивающее действие силы; (Единица СИ ньютон-метр или Нм; британская единица измерения фут-фунт или фут-фунт)

Когда ток проходит по петле, которая подвергается воздействию магнитного поля, это поле оказывает крутящий момент на петлю. Этот принцип обычно используется в двигателях, в которых контур соединен с валом, который вращается под действием крутящего момента.Таким образом, электрическая энергия тока преобразуется в механическую энергию при вращении петли и вала, и эта механическая энергия затем используется для питания другого устройства.

Крутящий момент на токовой петле : Электрическая энергия тока преобразуется в механическую энергию при вращении петли и вала, и эта механическая энергия затем используется для питания другого устройства.

В этой модели северный и южный полюса магнитов обозначены буквами N и S соответственно. В центре – прямоугольная проволочная петля длиной l и шириной w, по которой проходит ток I.Воздействие магнитного поля B на токоведущий провод вызывает крутящий момент τ.

Чтобы понять крутящий момент, мы должны проанализировать силы, действующие на каждый сегмент контура. Предполагая постоянное магнитное поле, мы можем заключить, что силы в верхней и нижней частях петли равны по величине и противоположны по направлению, и, таким образом, не создают результирующей силы. Между прочим, эти силы вертикальны и, следовательно, параллельны валу.

Однако, как показано (a) на рисунке ниже, равные, но противоположные силы создают крутящий момент, действующий по часовой стрелке.

Изменяющийся крутящий момент на заряженном контуре в магнитном поле : Максимальный крутящий момент имеет место в (b), когда он составляет 90 градусов. Минимальный крутящий момент равен 0 и встречается в (c), когда θ составляет 0 градусов. Когда контур вращается после = 0, крутящий момент меняется на противоположное (d).

Учитывая, что крутящий момент рассчитывается по уравнению:

[латекс] \ tau = \ text {rF} \ sin \ theta [/ latex]

где F – сила, действующая на вращающийся объект, r – расстояние от точки поворота, к которой приложена сила, а θ – угол между r и F, мы можем использовать сумму двух крутящих моментов (силы действуют по обе стороны от петли), чтобы найти общий крутящий момент:

[латекс] \ tau = \ frac {\ text {w}} {2} \ text {F} \ sin \ theta + \ frac {\ text {w}} {2} \ text {F} \ sin \ theta = \ text {wF} \ sin \ theta [/ latex]

Обратите внимание, что r равно w / 2, как показано.

Чтобы найти крутящий момент, мы все равно должны найти F из магнитного поля B относительно тока I. Прямоугольник имеет длину l, поэтому F = IlB. Замена F на IlB в уравнении крутящего момента дает:

[латекс] \ tau = \ text {wIlB} \ sin \ theta [/ latex]

Обратите внимание, что произведение w и l включено в это уравнение; эти термины можно заменить площадью (A) прямоугольника. Если используется проволока другой формы, ее площадь можно вставить в уравнение независимо от формы (круглой, квадратной или другой).

Также обратите внимание, что это уравнение крутящего момента рассчитано на один оборот. Крутящий момент увеличивается пропорционально количеству оборотов (Н). Таким образом, общее уравнение для крутящего момента на петле любой формы, из N витков, каждая из областей A, несущая ток I и подверженная воздействию магнитного поля B, представляет собой величину, которая колеблется при вращении петли и может быть вычислена по формуле:

[латекс] \ tau = \ text {NIAB} \ sin \ theta [/ latex]

Закон Ампера: Магнитное поле из-за длинного прямого провода

Ток, протекающий по проводу, создает магнитное поле, которое можно рассчитать по закону Био-Савара.

Цели обучения

Выразите взаимосвязь между силой магнитного поля и током, протекающим через провод, в форме уравнения

Основные выводы

Ключевые точки

• Закон Ампера гласит, что для замкнутой кривой длиной C магнитное поле (B) связано с током (I _C ): [латекс] \ oint_ \ text {C} {\ text {Bd} \ ell = \ mu _0 \ text {I} _ \ text {C}} [/ latex]. В этом уравнении dl представляет собой разницу длины проволоки в изогнутой проволоке, а μ ₀ – проницаемость свободного пространства.3} [/ латекс]. В этом уравнении парциальное магнитное поле (дБ) выражается как функция тока для бесконечно малого отрезка провода (dl) в точке на расстоянии r от проводника.
• После интегрирования направление магнитного поля в соответствии с законом Био-Савара можно определить с помощью правила правой руки.

Ключевые термины

• электрическое поле : область пространства вокруг заряженной частицы или между двумя напряжениями; он воздействует на заряженные объекты поблизости.
• магнитное поле : Состояние в пространстве вокруг магнита или электрического тока, в котором существует обнаруживаемая магнитная сила и где присутствуют два магнитных полюса.

Ток, протекающий по проводу, создает как электрическое, так и магнитное поле. Для замкнутой кривой длиной C магнитное поле (B) связано с током (I _C ), как в законе Ампера, математически выраженном как:

[латекс] \ oint_ \ text {C} {\ text {Bd} \ ell = \ mu _0 \ text {I} _ \ text {C}} [/ latex]

Направление магнитного поля : Направление магнитного поля можно определить по правилу правой руки. 3} [/ latex].2}} [/ латекс].

Это соотношение сохраняется для постоянного тока в прямом проводе, в котором магнитное поле в точке, обусловленное всеми токовыми элементами, составляющими прямой провод, одинаково. Как показано, направление магнитного поля может быть определено с помощью правила для правой руки – когда большой палец направлен в направлении тока, изгиб пальцев указывает направление магнитного поля вокруг прямого провода.

Магнитная сила между двумя параллельными проводниками

Параллельные провода, по которым проходит ток, создают значительные магнитные поля, которые, в свою очередь, создают значительные силы для токов.

Цели обучения

Выразите магнитную силу, ощущаемую парой проводов, в форме уравнения

Основные выводы

Ключевые точки

• Поле (B ₁ ), создаваемое этим током (I ₁ ) из провода, можно рассчитать как функцию тока и расстояния между проводами (r): [latex] \ text {B} _1 = \ frac {\ mu_0 \ text {I} _1} {2 \ pi \ text {r}} [/ latex] μ ₀ – постоянная величина.
• [latex] \ text {F} = \ text {IlB} \ sin \ theta [/ latex] описывает магнитную силу, ощущаемую парой проводов.Если они параллельны, уравнение упрощается, так как функция синуса равна 1.
• Сила, ощущаемая между двумя параллельными проводящими проводами, используется для определения ампера – стандартной единицы силы тока.

Ключевые термины

• ампер : единица электрического тока; стандартная базовая единица Международной системы единиц. Аббревиатура: amp. Символ: A.
• ток : Временная скорость протекания электрического заряда.
• магнитное поле : Состояние в пространстве вокруг магнита или электрического тока, в котором существует обнаруживаемая магнитная сила и где присутствуют два магнитных полюса.

Параллельные провода, по которым проходит ток, создают значительные магнитные поля, которые, в свою очередь, создают значительные силы для токов. Сила, ощущаемая между проводами, используется для определения стандартной единицы тока, известной как амфера.

In, поле (B ₁ ), которое создает I ₁ , можно рассчитать как функцию тока и расстояния между проводами (r):

Магнитные поля и сила, создаваемые параллельными токоведущими проводами. : Токи I1 и I2 текут в одном направлении, разделенные расстоянием r.

[латекс] \ text {B} _1 = \ frac {\ mu_0 \ text {I} _1} {2 \ pi \ text {r}} [/ latex]

Поле B ₁ воздействует на провод, содержащий I ₂ . На рисунке эта сила обозначена как F ₂ .

Сила F ₂ , действующая на провод 2, может быть рассчитана как:

[латекс] \ text {F} _2 = \ text {I} _2 \ text {lB} _1 \ sin \ theta [/ latex]

Учитывая, что поле однородно вдоль и перпендикулярно проводу 2, sin θ = sin 90 derees = 1. Таким образом, сила упрощается до: F ₂ = I ₂ lB ₁

Согласно Третьему закону Ньютона (F ₁ = -F ₂ ) силы на двух проводах будут равны по величине и противоположны по направлению, поэтому просто мы можем использовать F вместо F ₂ .Учитывая, что провода часто бывают очень длинными, часто бывает удобно найти силу на единицу длины. Преобразуя предыдущее уравнение и используя определение B ₁ , получаем:

[латекс] \ frac {\ text {F}} {\ text {l}} = \ frac {\ mu_0 \ text {I} _1 \ text {I} _2} {2 \ pi \ text {r}} [ / латекс]

Если токи в одном направлении, сила притягивает провода. Если токи идут в противоположных направлениях, сила отталкивает провода.

Сила между токоведущими проводами используется как часть рабочего определения ампера.{-7} \ text {N} / \ text {m} [/ latex]

Последние единицы получены после замены Т на 1Н / (А × м).

Между прочим, это значение лежит в основе рабочего определения ампера. Это означает, что один ампер тока через два бесконечно длинных параллельных проводника (разделенных одним метром в пустом пространстве и без каких-либо других магнитных полей) вызывает силу 2 × 10 ^-7 Н / м на каждый провод.

Quia – Science flashcards 4.3 Электричество

A	B
Какое электричество работает в вашем доме или когда вы подключаете цепь к батареям?	ток электричество
Когда электричество включено, ток течет через _____.	схема
Какой вид электричества был открыт первым?	статическое электричество
_____ электричество рассматривается как искра после трения предметов друг о друга.	Статический
_____ – поток электрического заряда или поток электронов в проводе.	Электрический ток
Что мы называем материалами, которые позволяют электрическому заряду легко проходить через них?	Проводники
Какой пример проводника?	серебро, медь, алюминий
Почему металлы являются хорошими проводниками?	Металлы являются хорошими проводниками, потому что их электроны текут более свободно, чем электроны в других твердых телах.
Все, что замедляет прохождение электрического заряда в материале, называется _____.	сопротивление
Сопротивление изменяет электрическую энергию на _____ и _____.	тепло и свет
_____ – это вещество, которое проводит очень мало электричества.	изолятор
Назовите несколько примеров изоляторов.	пластик, стекло, дерево
Цепь, которая разрешает движение электрической энергии, является _____.	замкнутая цепь
Цепь, предотвращающая движение электрической энергии, _____.	обрыв цепи
Опишите последовательную цепь.	Ток движется только по одному пути.
Опишите параллельную цепь.	Течение может двигаться более чем по одному пути.
Какой тип Ciruit управляет электроприборами в вашем доме?	параллельная цепь
Каков был вклад Бенджамина Франклина в производство электроэнергии?	Он доказал, что молния – это форма электричества, и помог разработать громоотвод.
Кто изобрел лампу накаливания и фонограф и спроектировал первую в мире электростанцию?	Томас Эдисон
Кто создал электромагнит?	Майкл Фарадей
Как сделать электромагнит?	Оборачивая проволоку вокруг железосодержащего металла (гвоздь) и создавая замкнутую цепь
Непрерывный поток отрицательных зарядов (электронов) создает _____.	электрический ток
Путь, по которому проходит электрический ток, равен _____.	схема
Разряд статического электричества в атмосфере называется _____.	молния
Электрическая энергия может быть преобразована в _____, _____ или _____.	тепло, свет или механическая энергия
Электрический ток создает _____.	магнитное поле
Движущееся магнитное поле создает ______.	электрический ток
Ток, протекающий по проводу, создает ______.	магнитное поле
Некоторые железосодержащие металлы притягивают _____, _____ и _____.	железо, кобальт и никель

Текущее электричество – Science World

Цели

• Опишите компоненты, необходимые для замыкания электрической цепи.

• Продемонстрируйте различные способы завершения цепи (параллельной или последовательной).

• Определите, как электричество используется в бытовых приборах.

• Опишите связь между электроном и текущим электричеством.

Материалы

Фон

Электричество используется для работы вашего мобильного телефона, силовых поездов и кораблей, для работы холодильника и двигателей в таких машинах, как кухонные комбайны.Электрическая энергия должна быть заменена на другие формы энергии, такие как тепловая, световая или механическая, чтобы быть полезной.

Все, что мы видим, состоит из крошечных частиц, называемых атомами. Атомы состоят из еще более мелких частей, называемых протонами, электронами и нейтронами. Атом обычно имеет одинаковое количество протонов (которые имеют положительный заряд) и электронов (которые имеют отрицательный заряд). Иногда электроны можно отодвинуть от своих атомов.

Электрический ток – это движение электронов по проводу.Электрический ток измеряется в амперах и (амперах) и относится к количеству зарядов, которые перемещаются по проводу за секунду.

Для протекания тока цепь должна быть замкнута; Другими словами, должен быть непрерывный путь от источника питания через цепь, а затем обратно к источнику питания.

Параллельная цепь (вверху)

Последовательная цепь (внизу)

Напряжение иногда называют электрическим потенциалом и измеряется в вольт .Напряжение между двумя точками в цепи – это полная энергия, необходимая для перемещения небольшого электрического заряда из одной точки в другую, деленная на размер заряда.

Сопротивление измеряется в Ом и относится к силам, которые препятствуют протеканию электронного тока в проводе. Мы можем использовать сопротивление в своих интересах, преобразовывая электрическую энергию, потерянную в резисторе, в тепловую энергию (например, в электрической плите), световую энергию (лампочка), звуковую энергию (радио), механическую энергию (электрический вентилятор) или магнитную энергию. энергия (электромагнит).Если мы хотим, чтобы ток протекал напрямую из одной точки в другую, мы должны использовать провод с минимально возможным сопротивлением.

Аккуратная аналогия, помогающая понять эти тер мс: система водопроводных труб.

• Напряжение эквивалентно давлению воды, которая выталкивает воду в трубу
• Ток эквивалентен расходу воды
• Сопротивление похоже на ширину трубы – чем тоньше труба, тем выше сопротивление и тем труднее проходит вода.

В этой серии заданий учащиеся будут экспериментировать с проводами, батареями и переключателями, чтобы создать свои собственные электрические цепи, одновременно изучая напряжение, ток и сопротивление.

Интересный факт!

Вы можете заметить, что символы некоторых единиц СИ (Международная система единиц) в этом плане урока написаны с заглавной буквы, например, вольт (В) и ампер (А), в отличие от тех, к которым вы привыкли. используя (м, кг).При названии единицы в честь человека принято использовать заглавную букву. В этих случаях подразделения были названы в честь Алессандро Вольта и Андре-Мари Ампера. Единица измерения сопротивления также была названа в честь человека (Георг Симон Ома), но использует символ Ω, который представляет греческую букву омега. Эти правила важно соблюдать, поскольку строчные и прописные буквы могут означать разные единицы измерения, такие как тонна (т) и тесла (Т). Единственным исключением является то, что для литров допустимо использовать L, поскольку букву «l» часто путают с цифрой «1»!

Словарь

амперметр : прибор для измерения электрического тока в цепи; единица измерения – амперы или амперы (А).
цепь : Путь для прохождения электрического тока.
проводник : Вещество, состоящее из атомов, которые свободно удерживают электроны, что позволяет им легче проходить через него.
электрический ток : непрерывный поток электрического заряда, перемещающийся из одного места в другое по пути; требуется для работы всех электрических устройств; измеряется в амперах или амперах (A).
электрохимическая реакция : реакция, которая чаще всего включает перенос электронов между двумя веществами, вызванный или сопровождаемый электрическим током.
электрод : проводник, по которому ток входит или выходит из объекта или вещества.
электрон : субатомная частица с отрицательным электрическим зарядом.
изолятор : Вещество, состоящее из атомов, которые очень прочно удерживают электроны, что не позволяет электронам легко проходить сквозь них.
параллельная цепь : Тип схемы, которая позволяет току течь по параллельным путям. Электрический ток распределяется между разными путями.Если лампочки подключены в параллельную цепь, и одна из лампочек удалена, ток все равно будет течь, чтобы зажечь другие лампочки в цепи.
полупроводник : Вещество, состоящее из атомов, которые удерживают электроны с силой между проводником и изолятором.
последовательная цепь : Схема, в которой все компоненты соединены по одному пути, так что один и тот же ток течет через все компоненты. Если вынуть одну из лампочек, цепь разорвется, и ни одна из других лампочек не будет работать.
напряжение : Разность потенциалов между двумя точками в цепи, например положительным и отрицательным полюсами батареи. Его часто называют «толчком» или «силой» электричества. Возможно иметь напряжение без тока (например, если цепь неполная и электроны не могут течь), но невозможно иметь ток без напряжения. Он измеряется в вольтах (В).
вольтметр : прибор, используемый для измерения разности электрических потенциалов между двумя точками в цепи.

Другие ресурсы

BC Hydro | Power Smart для школ

BC Hydro | Изучение простых схем

BC Hydro | Изучение последовательных и параллельных цепей

BC Hydro | Электробезопасность

Как работает материал | Как работают светодиоды

Для покупки елочных мини-лампочек: Home Depot, Canadian Tire

Для приобретения небольших учебных лампочек (с номиналом не более 2 вольт каждая): Boreal Science

.