Aká je sila ampér v jeho smerovom vzore. Určenie indukcie magnetického poľa a kontrola vzorca

Zákon Ampérov je jedným z najdôležitejších a najužitočnejších zákonov v oblasti elektrotechniky, bez ktorého vedecký a technický pokrok je nepredstaviteľný. Tento zákon bol prvýkrát formulovaný v roku 1820 Andreom Mariem Amperem. Z toho vyplýva, že dva vodiče usporiadané paralelne, ktorým prechádza elektrický prúd, sú spracovávané v prípade, že smery prúdov sú rovnaké, a ak je toky v opačných smeroch, sú vodiče odrazil. Interakcia tu nastáva prostredníctvom magnetického poľa, ktoré trvale nastáva, keď sa nabité častice pohybujú. Matematický zákon Ampér v jednoduchom tvare vyzerá takto:

F = BILsinα,

kde F je sila Ampere (sila, ktorou vodiče odpudzujú alebo priťahujú), kde B je magnetická indukcia; I - sila prúdu; L je dĺžka vodiča; α je uhol medzi smerom prúdu a smerom magnetickej indukcie.

Akékoľvek uzly v elektrotechnike, kde pod pôsobením elektromagnetického poľa dochádza k pohybu akýchkoľvek prvkov, používajte Ampere zákon. Najrozšírenejšia a ťažko používaná vo všetkých technických konštrukčných jednotkách, v podstate práca na základe zákona Ampere je elektromotor alebo konštruktívne takmer rovnaký generátor.

Pod pôsobením sila Ampéra sa rotor otáča, pretože jeho stator je ovplyvnený magnetickým poľom statora, ktorý je v pohybe. Akékoľvek vozidlá na elektrickej cievke na pohon hriadeľov, na ktorých sú umiestnené kolesá, používajú silu ampere (električky, elektrické autá, elektrické vlaky atď.). Taktiež magnetické pole nastavuje mechanizmy elektrických krytov (elektrické dvere, posuvné brány, dvere výťahov). Inými slovami, akékoľvek zariadenia, ktoré sú napájané elektrickou energiou a ktoré majú rotujúce uzly, sú založené na fungovaní Ampereho zákona. Nájde tiež použitie v mnohých iných typoch elektrotechniky, napríklad v reproduktoroch.

V reproduktore alebo reproduktore sa používa permanentný magnet na vyvolanie membrány, ktorá vytvára zvukové vibrácie. Pod pôsobením elektromagnetického poľa, ktoré vytvára neďaleký vodič s prúdom, je ovplyvnená silou Ampér, ktorá sa mení v závislosti od požadovaného zvuku.

Ampér, ktorý skúmal vplyv magnetického poľa na vodič s prúdom, zistil, že sila pôsobiaca na prúdový prvok je

kde

prúdového vodičového prvku , Vektorové smerovanie

sa zhoduje so smerom prúdu. - indukcia MT. Smer sily je podľa pravidla ľavej ruky alebo podľa definície vektorového produktu. Modul sily je určený

uhol

medzi vektormi

a .

Vieme, že prúd vytvára magnetické pole a tiež to, že vonkajšie magnetické pole ovplyvňuje prúd, takže je zaujímavé zvážiť dva paralelné priame vodiče, cez ktoré prúdi prúdy a , Každý z prúdov vytvára vlastné magnetické pole, ktoré ovplyvňuje druhý prúd. Sila takejto akcie je silou Ampéry.

Nech prvý prúd vytvorí pole , V tomto poli pôsobí amperačná sila na druhý prúd. , pretože aktuálny uhol a pole priamo, potom je Ampere silou

Veľkosť magnetického poľa generovaného jednosmerným prúdom je

kde - vzdialenosť medzi prúdmi (tento vzorec dostaneme v budúcnosti). Sila pôsobiaca na druhý prúd je určená prúdmi

Podobne môžete nájsť výraz pre silu pôsobiacu na prvý prúd z druhého prúdu.

Poznamenávame, že sily sú v rovnakej veľkosti, ale smerujú opačným smerom.

Veľkosť interakčnej sily dvoch prúdov

.

Dva rovnako smerované prúdy sa navzájom priťahujú. Prúdy v opačnom smere sa odpudzujú.

Lorentzova sila

pretože Pretože prúd je riadeným pohybom nábojov, silou pôsobí na pohyblivý náboj z vonkajšieho magnetického poľa. Lorenz dostal vzorec pre silu, ktorá pôsobí na pohyblivý náboj. z magnetického poľa .

(1)

- sadzba zaúčtovania. Smer Lorentzovej sily pre

určený podľa pravidiel na ľavej strane alebo podľa vektorového produktu. Modul Lorentzovej sily sa rovná

pre

sily sú nulové. Keď je uhol výkon je veľkosť

, teda Lorentzová sila mení rýchlosť len v smere. V dôsledku toho magnetické pole nefunguje na pohyblivých nabitých časticiach. Keď je okrem magnetického poľa aj elektrické pole, celková sila Lorentz

má vzhľad

. (2)

Zvážte pohyb bodovo nabitých častíc v jednotnom magnetickom poli. nechať

, V tomto prípade sa veľkosť Lorentzovej sily rovná

, V tomto prípade častice vždy zostávajú v rovine kolmej na magnetické pole. Vzhľadom na to, že rýchlosť nemení veľkosť, obvod je dráha pohybu. Keďže sa častica pohybuje v kruhu na ňom, okrem Lorentzovej sily pôsobí aj centrietačná sila. Pre každý bod trajektórie sa uskutočňuje rovnosť síl.

, Odtiaľ nájdeme polomer kruhu

, Rotácia

, Pre nerelativistické častice obdobie nezávisí od rýchlosti. Chovanie častíc v MP je základom konštrukcie urýchľovačov. Pre ľubovoľnú orientáciu rýchlosti častíc a smer magnetického poľa môže byť rýchlosť rozložená na paralelné a kolmé zložky:

, V tomto prípade je polomer kružnice stanovený pomocou :

, Za obdobie častica bude prechádzať vzdialenosť pozdĺž poľa rovná

, Ak pridáme tieto dve pohyby, dostaneme trajektóriu, ktorá je skrutkou alebo špirálou

kde

- uhol medzi rýchlosťou a magnetickým poľom. Nech je magnetické pole nerovnomerné, uhol

a pole rastie smerom k potom a rastu , Tento efekt je založený na zaostrovaní nabitých častíc v magnetickom poli.

V 21. storočí sa zdá, že všetky zákony prírody sú odhalené. Magnetizmus, elektrina, molekulárny a atómový svet je otvorená kniha. Zároveň mnohé zákony, ktoré boli objavené pred viac ako sto rokmi, stratili svoju relevantnosť dodnes a boli základom práce mnohých známych predmetov. Predovšetkým hovoríme o elektrine. Názov Andreho Ampéra, francúzskeho fyziku a vynálezcu, nielenže dal meno fyzickému zákonu, ale je tiež všeobecne známy fyzikom a školákom po celom svete kvôli fenoménu, ktorý opísal.

V roku 1820 založil Ampere na základe interakcie magnetickej ihly a elektrického prúdu prechádzajúceho drôtom popísaným Oerstedom najdôležitejším objavom nazývaným Ampere zákon. Jeho znenie stručne znie takto:

prechod elektrického prúdu v jednom smere cez dva vodiče usporiadané rovnobežne medzi sebou vedie k ich vzájomnému odpudeniu. Prechádzať to v rôznych smeroch, pričom iné veci sú rovnaké, spôsobuje vzájomné priťahovanie dvoch vodičov.

Okrem týchto záverov, ktoré sú viditeľné voľným okom, Ampézov zákon zahŕňa množstvo konceptov, ktoré objavil ten istý výskumník súčasne.

Záverom o správaní dvoch vodičov, keď ich prechádza prúd v rôznych smeroch, francúzsky vedec začal skúmať sily, ktoré zabezpečujú ich správanie. Logika jeho úvah bola jednoduchá: vytvára elektrický prúd prechádzajúci cez vodič, ktorý môže byť reprezentovaný ako sústredné kruhy, ktoré rámujú prierez vodiča. Ďalší vodič, za predpokladu, že je rovnobežný s prvým a vzdialenosť medzi nimi je malý, spadá do oblasti pôsobenia magnetického poľa, v dôsledku čoho sa vytvorí sila, ktorá pôsobí na atómy vodiča a nastaví ich do pohybu. Ampér zákon tiež umožňuje vysvetliť pozorované pozorovania:

• Magnetické pole je výsledkom toku elektrického prúdu;
• Magnetické pole ovplyvňuje pohyblivé elektrické nabíjanie.

Na základe vykonaného experimentu a získaných výsledkov Andre Ampère spojil sily a javy ovplyvňujúce vodiče v čase, keď cez ne prechádzal elektrický prúd, preto Ampere zákon môže byť reprezentovaný vzorcom:

F = IBl sin a.

Ak je F amperovou silou, t.j. sila pôsobiaca na vodič s prúdom v magnetickom poli;

ja  - pevnosť prúdu;

l- dĺžka vodiča;

B- modul magnetického indukčného vektora;

hriech a- sínus úhlu vytvoreného medzi vektorom a vodičom.

Vodorovne voľne zavesený vodič je umiestnený v poli podkovového magnetu. Pole magnetu je koncentrované hlavne medzi jeho pólmi, takže magnetická sila pôsobí prakticky iba na časť vodiča, ktorá je umiestnená priamo medzi pólmi. Sila sa meria pomocou špeciálnych váh pripojených k vodiču dvoma tyčami. Je orientovaná vodorovne kolmo na vodič a magnetické indukčné vedenie.

Zvyšovaním intenzity prúdu dvakrát môžete vidieť, že sila pôsobiaca na vodič tiež narastá o 2 krát. Pridanie ďalšieho magnetu, 2-násobné zvýšenie veľkosti oblasti, kde je magnetické pole, a tým 2-násobné zvýšenie dĺžky časti vodiča, na ktorom pôsobí magnetické pole. Sila sa tiež zvyšuje o 2 krát. Napokon, sila Ampér závisí od uhla tvoreného vektorom. Sila dosiahne maximálnu hodnotu F t

V dôsledku toho maximálna sila pôsobiaca na časť vodiča s dĺžkou, pozdĺž ktorej preteká prúd, je priamo úmerná produkcii prúdu I a dĺžke úseku:

Zvyšovaním intenzity prúdu dvakrát môžete vidieť, že sila pôsobiaca na vodič tiež narastá o 2 krát. Pridaním jedného magnetu budeme zdvojnásobovať veľkosť oblasti, kde je magnetické pole, čím sa zdvojnásobí dĺžka časti vodiča, ktorou pôsobí magnetické pole. Sila sa tiež zvyšuje o 2 krát. Napokon, sila Ampér závisí od uhla tvoreného vektorom. s vodičom. Môžete sa o to ubezpečiť zmenou sklonu stojana, na ktorom sú umiestnené magnety, aby sa zmenil uhol medzi vodičom a magnetickou indukčnou líniou. Sila dosiahne maximálnu hodnotu P t keď je magnetická indukcia kolmá na vodič.

Takže maximálna sila pôsobiaca na úsek vodiča s dĺžkou A /, cez ktorú preteká prúd, je priamo úmerný produktu prúdovej sily / dĺžky prúdu D /: 7 t / l /.

Modul vektora s magnetickou indukciou je pomer maximálnej sily pôsobiacej z magnetického poľa na časť vodiča s prúdom k prúdu prúdu a dĺžke tohto úseku:

Magnetické pole je úplne charakterizované magnetickým indukčným vektorom. V.V každom bode magnetického poľa môže byť smer magnetického indukčného vektora a jeho modulu určený meraním sily pôsobiacej na časť vodiča s prúdom.

\u003e Modul Ampér

Nechajte magnetický indukčný vektor vytvára uhol so smerom časti vodiča s prúdom. Skúsenosti ukazujú, že magnetické pole, ktorého indukčný vektor je vedený pozdĺž vodiča s prúdom, nemá vplyv na prúd. Modul sily preto závisí len od modulu vektora komponentov in,kolmo na vodič, t.j. od a nezávisí od paralelnej zložky vektora vedeného pozdĺž vodiča.

Maximálna amperečná sila je:

jej zodpovedá. Pre ľubovoľnú hodnotu uhla je sila úmerná nie , a komponentu. Preto je výraz pre modul sily F,pôsobiace na malý segment vodiča, cez ktorý preteká prúd ja, zo strany magnetického poľa s indukciou, ktorá tvorí uhol s aktuálnym prvkom, vyzerá takto:

Tento výraz sa nazýva Ampere zákon.

Sila Ampér sa rovná súčinu magnetického indukčného vektora pomocou prúdu, dĺžky vodičovej časti a sínusu uhla medzi magnetickou indukciou a časťou vodiča.

\u003e Smer Ampere Force

Vo vyššie uvedenom experimente je vektor kolmý na aktuálny prvok a vektor . Jeho smer je určený pravidlom ľavej ruky:

ak je ľavá ruka umiestnená tak, že komponent magnetického indukčného vektora B kolmý na vodič vstúpi do dlaní a štyri natiahnuté prsty smerujú v smere prúdu, potom palec ohnutý o 90 ° ukáže smer sily pôsobiacej na diel vodiča

pre jednotka magnetickej indukcie môže byť prijatá magnetickou indukciou jednotného poľa, v ktorom je dĺžka vodiča1 m s prúdom v ňom1 A pôsobiaci z maximálnej sily F m = 1 N.

Zaznamenala sa jednotka magnetickej indukcie teslana počesť juhoslovanského elektrotechnického inžiniera N. Tesla.

Na základe merania sily pôsobiacej z magnetického poľa na úseku vodiča s prúdom je možné určiť veľkosť magnetického indukčného vektora.