По легкой проводящей рамке расположенной между полюсами подковообразного: Ответ на вопрос ОГЭ 2018 Физика Часть 1 Задание 13По лёгкой проводящей рамке, расположенной между полюсами дугообразного магнита перпендикулярно магнитным линиям, пропустили электрический ток, направление которого указано на рисунке.При этом рамк

Магнитное поле . Подготовка к ОГЭ


Магнитное поле

Подготовка к ОГЭ


Задание № 1

  • По лёгкой про­во­дя­щей рамке, рас­по­ло­жен­ной между по­лю­са­ми под­ко­во­об­раз­но­го магнита, про­пу­сти­ли элек­три­че­ский ток, на­прав­ле­ние ко­то­ро­го ука­за­но на ри­сун­ке стрелками



Ответ:

Магнитное поле будет на­прав­ле­но от се­вер­но­го по­лю­са маг­ни­та к юж­но­му (перпендикулярно сто­ро­не АБ рамки). На сто­ро­ны рамки с током дей­ству­ет сила Ампера, на­прав­ле­ние ко­то­рой опре­де­ля­ет­ся по пра­ви­лу левой руки.

Таким образом, на АБ сто­ро­ну рамки и сто­ро­ну па­рал­лель­ную ей будут дей­ство­вать силы, рав­ные по величине, но про­ти­во­по­лож­ные по на­прав­ле­нию: на левую сто­ро­ну «от нас», а на пра­вую «на нас». На осталь­ные сто­ро­ны силы дей­ство­вать не будут, по­сколь­ку ток в них течет па­рал­лель­но си­ло­вым ли­ни­ям поля. Таким об­ра­зом рамка начнёт вра­щать­ся по ча­со­вой стрелке, если смот­реть сверху.

По мере по­во­ро­та направление силы будет ме­нять­ся и в тот момент, когда рамка повернётся на 90° вра­ща­ю­щий момент сме­нит направление, таким образом, рамка не будет про­во­ра­чи­вать­ся дальше. Не­ко­то­рое время рамка будет ко­ле­бать­ся в таком положении, а затем ока­жет­ся в положении, ука­зан­ном на ри­сун­ке 4.


Задание № 2

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 — отрицательны


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 — отрицательны


Важно!

Внутри магнита (катушки) линии маг­нит­но­го поля идут от южного полюса к северному.


Задание № 3

На рисунке представлена картина линий магнитного поля от двух полосовых магнитов, полученная с помощью железных опилок. Каким полюсам

полосовых магнитов,

судя по расположению

магнитной стрелки,

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


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


Задание № 4

На 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


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


Задание № 5

Из какого материала могут быть изготовлены мелкие предметы, чтобы они притянулись к магниту?

А. Эбонит

Б. Железо

 

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б


Задание № 5

Из какого материала могут быть изготовлены мелкие предметы, чтобы они притянулись к магниту?

А. Эбонит

Б. Железо

 

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б


Задание № 6

Между по­лю­са­ми постоянного маг­ни­та помещен про­вод­ник с током, на­прав­ле­ние которого по­ка­за­но на рисунке. По какой из стрелок: 1, 2, 3 или 4 — будет на­прав­ле­на сила, дей­ству­ю­щая на про­вод­ник с током?

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4


Задание № 6

Между по­лю­са­ми постоянного маг­ни­та помещен про­вод­ник с током, на­прав­ле­ние которого по­ка­за­но на рисунке. По какой из стрелок: 1, 2, 3 или 4 — будет на­прав­ле­на сила, дей­ству­ю­щая на про­вод­ник с током?

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4


Задание № 7

Правильное положение магнитной стрелки в магнитном поле постоянного магнита изображено на рисунке


1) 1

2) 2

3) 3

4) 4


1) 1

2) 2

3) 3

4) 4


Задание № 8

Проводник с током втягивается в область постоянного дугообразного магнита (см. рисунок).


Согласно рисунку магнитные линии между полюсами магнита направлены

1) по вертикали вниз, а ток в проводнике направлен слева направо

2) по вертикали вниз, а ток в проводнике направлен справа налево

3) по вертикали вверх, а ток в проводнике направлен слева направо

4) по вертикали вверх, а ток в проводнике направлен справа налево


Согласно рисунку магнитные линии между полюсами магнита направлены

1) по вертикали вниз, а ток в проводнике направлен слева направо

2) по вертикали вниз, а ток в проводнике направлен справа налево

3) по вертикали вверх, а ток в проводнике направлен слева направо

4) по вертикали вверх, а ток в проводнике направлен справа налево


Задание № 9

Проводник с током находится между полюсами постоянного магнита (см. рисунок).

Сила, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током, направлена

1) направо

2) налево

3) вниз

4) вверх


Задание № 9

Проводник с током находится между полюсами постоянного магнита (см. рисунок).

Сила, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током, направлена

1) направо

2) налево

3) вниз

4) вверх


Задание № 10

В однородном магнитном поле, вектор магнитной индукции которого направлен перпендикулярно рисунку от наблюдателя, находится электрическая цепь, состоящая из прямолинейных проводников. В какую сторону направлена сила, действующая со стороны магнитного поля на проводник 1−2?


1) вертикально вверх ↑

2) вертикально вниз ↓

3) горизонтально влево ←

4) горизонтально вправо →


1) вертикально вверх ↑

2) вертикально вниз ↓

3) горизонтально влево ←

4) горизонтально вправо →


Задание № 11

К северному полюсу полосового магнита подносят маленькую магнитную стрелку. Укажите рисунок, на котором правильно показано установившееся положение магнитной

стрелки.

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4


Задание № 11

К северному полюсу полосового магнита подносят маленькую магнитную стрелку. Укажите рисунок, на котором правильно показано установившееся положение магнитной

стрелки.

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4


Задание № 12

Линия магнитного поля изображённого на рисунке полосового магнита направлена строго вправо в точках

1) 1 и 4

2) 2 и 3

3) 1 и 3

4) 2 и 4

Магнитное поле тока. Силы Ампера и Лоренца

Browse from millions of quizzes

QUIZ

Physics

57%

accuracy

2

plays

Александр Пахомов

4 years

Physics

Александр Пахомов

2

plays

10 questions

No student devices needed.  Know more

10
questions

Show Answers

See Preview

  • 1. Multiple-choice

    1 minute

    1 pt

    По лёгкой про­во­дя­щей рамке, рас­по­ло­жен­ной между по­лю­са­ми под­ко­во­об­раз­но­го магнита, про­пу­сти­ли элек­три­че­ский ток, на­прав­ле­ние ко­то­ро­го ука­за­но на ри­сун­ке стрелками.

    При этом рамка …

    останется на месте

    повернется на 180о

    повернется на 90о против часовой стрелки, если смотреть сверху

    повернется на 90о по часовой стрелке, если смотреть сверху

  • 2. Multiple-choice

    45 seconds

    1 pt

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

    образуются маг­нит­ные полюса:

    на конце 1 — се­вер­ный полюс; на конце 2 — южный

    образуются маг­нит­ные полюса:

    на конце 1 — южный полюс; на конце 2 — северный

    скапливаются элек­три­че­ские заряды:

    на конце 1 — от­ри­ца­тель­ный; на конце 2 — положительный

    скапливаются элек­три­че­ские заряды:

    на конце 1 — по­ло­жи­тель­ный; на конце 2 — отрицательны

  • 3. Multiple-choice

    20 seconds

    1 pt

    Параллельно висящему проводнику, по которому течёт электрический ток, расположили другой проводник, соединённый с источником тока.

    Что произойдёт с проводниками при замыкании цепи, в которую включён второй проводник?

    состояние проводников не изменится

    проводники притянутся друг к другу

    проводники оттолкнутся друг от друга

    проводники притянутся друг к другу или оттолкнутся друг от друга в зависимости от направлений токов

  • 4. Multiple-choice

    45 seconds

    1 pt

    Между по­лю­са­ми постоянного маг­ни­та помещен про­вод­ник с током, на­прав­ле­ние которого по­ка­за­но на рисунке. По какой из стрелок будет на­прав­ле­на сила, дей­ству­ю­щая на про­вод­ник с током?

  • 5. Multiple-choice

    1 minute

    1 pt

    Проводник с током втягивается в область постоянного дугообразного магнита. Согласно рисунку магнитные линии между полюсами магнита направлены . ..

    по вертикали вниз, а ток в проводнике направлен слева направо

    по вертикали вниз, а ток в проводнике направлен справа налево

    по вертикали вверх, а ток в проводнике направлен слева направо

    по вертикали вверх, а ток в проводнике направлен справа налево

  • 6. Multiple-choice

    45 seconds

    1 pt

    Проводник с током находится между полюсами постоянного магнита. Сила, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током, направлена …

    направо

    налево

  • 7. Multiple-choice

    45 seconds

    1 pt

    На рисунке представлен график зависимости силы электрического тока, протекающего в резисторе, от времени. Магнитное поле вокруг проводника возникает в интервале(-ах) времени

    только от 0 с до 6 с

    только от 0 с до 1 с

    только от 0 с до 1 с и от 4 с до 6 с

    от 0 с до 8 с

  • 8. Multiple-choice

    45 seconds

    1 pt

    Линия магнитного поля изображённого на рисунке полосового магнита направлена строго вправо в точках

  • 9. Multiple-choice

    45 seconds

    1 pt

    Ток силой I про­те­ка­ет по пря­мо­ли­ней­но­му участ­ку про­во­да (ток на­прав­лен «на нас»). Вектор ин­дук­ции маг­нит­но­го поля, со­зда­ва­е­мо­го током, на­прав­лен влево в точке …

  • 10. Multiple-choice

    1 minute

    1 pt

    Линейный про­вод­ник за­кре­пи­ли над маг­нит­ной стрел­кой и со­бра­ли элек­три­че­скую цепь, пред­став­лен­ную на рисунке.

    При за­мы­ка­нии ключа маг­нит­ная стрелка . ..

    оста­нет­ся на месте

    повернётся на 180°

    повернётся на 90° и уста­но­вит­ся пер­пен­ди­ку­ляр­но плос­ко­сти ри­сун­ка южным по­лю­сом на читателя

    повернётся на 90° и уста­но­вит­ся пер­пен­ди­ку­ляр­но плос­ко­сти ри­сун­ка се­вер­ным по­лю­сом на читателя

  • Expore all questions with a free account

    Already have an account?

22.7 Магнитное воздействие на проводник с током – BCIT Physics 0312 Учебник

Глава 22 Магнетизм

Магнитное воздействие на проводник с током

  • Описать действие магнитной силы на проводник с током.
  • Рассчитайте магнитную силу, действующую на проводник с током.

Поскольку обычно заряды не могут покинуть проводник, магнитная сила, действующая на заряды, движущиеся в проводнике, передается самому проводнику.

Магнитное поле действует на проводник с током в направлении, определяемом правилом правой руки 1 (то же направление, что и на отдельные движущиеся заряды). Эта сила легко может быть достаточно большой, чтобы сдвинуть провод, поскольку типичные токи состоят из очень большого количества движущихся зарядов.

Мы можем получить выражение для магнитной силы, действующей на ток, взяв сумму магнитных сил, действующих на отдельные заряды. (Силы складываются, поскольку они действуют в одном направлении.) Сила, действующая на отдельный заряд, движущийся со скоростью дрейфа vdvd, определяется выражением F=qvdBsinθF=qvdBsinθ. Приняв размер BB 12{B} {} равным по длине провода ll и равным нулю в других местах, общая магнитная сила, действующая на провод, равна F=(qvdBsinθ)(N)F=(qvdBsinθ)(N) размера 12{ F= ( ital «qv» rSub { size 8{d} } B»sin»θ ) ( N ) } {}, где NN size 12{N} {} — количество носителей заряда на отрезке провода длиной ll размера 12{l} {} . Теперь N=nVN=nV size 12{N= ital «nV»} {}, где nn size 12{n} {} — число носителей заряда в единице объема, а VV size 12{V} {} — объем провода в поле. Учитывая, что V=AlV=Al размер 12{V= ital «Al»} {}, где AA размер 12{A} {} — площадь поперечного сечения провода, тогда сила на проводе равна F=(qvdBsinθ )(nAl)F=(qvdBsinθ)(nAl). Условия сбора,

F=(nqAvd)lBsinθ.F=(nqAvd)lBsinθ. size 12{F= ( ital «nqAv» rSub { size 8{d} } ) ital «lB»»sin»θ} {}

Поскольку nqAvd=InqAvd=I size 12{ ital «nqAv» rSub { size 8{d} } =I} {} (см. Current),

F=IlBsinθF=IlBsinθ размер 12{F= итал. “IlB””sin”θ} {}

— это уравнение для магнитной силы на длине ll провода, несущего ток II в однородном магнитном поле BB , как показано в [ссылка]. Если мы разделим обе части этого выражения на ll, то найдем, что магнитная сила на единицу длины провода в однородном поле равна Fl=IBsinθFl=IBsinθ size 12{ { {F} over {l} } = ital «IB» грех”θ} {}. Направление этой силы задается RHR-1, большим пальцем в направлении тока II размера 12{I}{}. Затем, с пальцами в направлении BB размера 12 {B} {}, перпендикуляр к ладони указывает в направлении FF размера 12 {F} {}, как в [ссылка].

Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, равна F=IlBsinθF=IlBsinθ size 12{F= ital «IlB»”sin”θ} {}. Его направление задает RHR-1.

Расчет силы магнитного поля на проводе с током: сильное магнитное поле

Рассчитайте силу на проводе, показанном в [ссылка], учитывая B=1,50 TB=1,50 T, размер 12{B=1 «.» «50» «T»} {}, l=5,00 смl=5,00 см размер 12{l=5 «.» «00»» см»} {} и I=20.0AI=20.0A размер 12{I=»20″ «.» 0 А} {}.

Стратегия

Силу можно найти с данной информацией, используя F=IlBsinθF=IlBsinθ размер 12{F= ital «IlB»”sin”θ} {} и отметив, что угол θθ размер 12{θ} {} между размером II 12{I} {} и размером BB 12{B} {} равно 90º90º, так что sinθ=1sinθ=1.

Решение

Ввод данных значений в F=IlBsinθF=IlBsinθ size 12{F= ital “IlB””sin”θ} {} дает

F=IlBsinθ=20,0 A0,0500 м1. 50 Т1 .Ф =IlBsinθ=20,0 A0,0500 м1,50 T1 . размер 12{F= ital «IlB»»sin»θ= левый («20» «. 0″ A» правый) левый (0 «.» «0500» «м» правый) левый (1 «.» «50 ””T” справа ) слева (1 справа )} {}

Единицы для тесла: 1 T=NA⋅m1 T=NA⋅m size 12{“1 T”= {{N} over {A cdot m} } } {}; таким образом,

F=1,50 N. F=1,50 N. размер 12{F=1 «.» «50» «Н»} {}

Обсуждение

Это большое магнитное поле создает значительную силу на проводе небольшой длины.

Магнитная сила на проводниках с током используется для преобразования электрической энергии в работу. (Ярким примером являются двигатели — в них используются петли из проволоки, и они рассматриваются в следующем разделе.) Магнитогидродинамика (МГД) — это техническое название, данное умному приложению, в котором магнитная сила перекачивает жидкости без движущихся механических частей. (См. [ссылка].)

Магнитогидродинамика. Магнитная сила тока, проходящего через эту жидкость, может быть использована в качестве немеханического насоса.

Сильное магнитное поле прикладывается к трубке, и ток проходит через жидкость под прямым углом к ​​полю, в результате чего на жидкость действует сила, параллельная оси трубки, как показано на рисунке. Отсутствие движущихся частей делает его привлекательным для перемещения горячего химически активного вещества, такого как жидкий натрий, используемый в некоторых ядерных реакторах. Экспериментальные искусственные сердца тестируются с использованием этой техники для перекачивания крови, возможно, для обхода неблагоприятных последствий механических насосов. (Однако на клеточные мембраны влияют большие поля, необходимые для МГД, что задерживает его практическое применение у людей.) Был предложен двигатель МГД для атомных подводных лодок, потому что он может быть значительно тише, чем обычные гребные двигатели. Сдерживающая ценность атомных подводных лодок основана на их способности скрыться и пережить первый или второй ядерный удар. По мере того, как мы медленно разбираем наши арсеналы ядерного оружия, подводные лодки будут выведены из эксплуатации последними из-за этой способности (см. [ссылка]). Существующие МГД-приводы тяжелые и неэффективные — требуется много доработок.

Двигательная установка МГД на атомной подводной лодке может создавать значительно меньшую турбулентность, чем гребные винты, и обеспечивать более тихую работу. Разработка бесшумной подводной лодки была драматизирована в книге и фильме «Охота на Красный Октябрь ».

  • Магнитная сила, действующая на проводники с током, определяется выражением

    F=IlBsinθ,F=IlBsinθ, размер 12{F= ital «IlB»”sin”θ} {}

    где II размер 12{I} {} — ток, ll размер 12{l} {} — длина прямого проводника в однородном магнитном поле BB размера 12{B} {} и θθ размера 12{θ} {} — это угол между II размером 12{I} {} и BB размера 12{B} {} . Сила следует за RHR-1 большим пальцем в направлении II размера 12{I} {} .

Нарисуйте схему ситуации в [ссылка], показывающую направление электронов, несущих ток, и используйте RHR-1, чтобы проверить направление силы, действующей на провод.

Убедитесь, что направление силы в МГД-приводе, таком как в [ссылка], не зависит от знака зарядов, переносящих ток через жидкость.

Почему магнитогидродинамический привод лучше работает в морской воде, чем в пресной? Кроме того, зачем нужны сверхпроводящие магниты?

Что больше мешает показаниям компаса, переменный ток в вашем холодильнике или постоянный ток, когда вы заводите машину? Объяснять.

Каково направление магнитной силы на ток в каждом из шести случаев в [ссылка]?

(а) запад (слева)

(б) на страницу

(в) север (вверх)

(г) без сил

(д) восток (справа)

(е) юг (вниз)

Каково направление тока, на который действует магнитная сила, показанная в каждом из трех случаев в [ссылка], если предположить, что ток течет перпендикулярно BB размера 12{B} {}?

Каково направление магнитного поля, которое создает магнитную силу, показанную на токах в каждом из трех случаев в [ссылка], при условии, что размер BB 12{B} {} перпендикулярен размеру II 12{I} {}?

(a) на стр.

(b) запад (слева)

(c) вне стр.

(a) Какова сила на метр на молнию на экваторе, которая несет 20 000 А перпендикулярно Земле 3,00×10-5-T3,00×10-5-T размером 12{3 «.» «00» умножить на «10» rSup {размер 8{ – 5} } «-T»} {} поле? б) Каково направление силы, если течение направлено прямо вверх, а направление поля Земли строго на север, параллельно земле?

(a) Линия электропередачи постоянного тока для системы легкорельсового транспорта передает ток 1000 А под углом 30,0º30,0º к поверхности Земли 5,00×10−5-T5,00×10−5-T размером 12{5″. «00» умножить на «10» rSup {размер 8{ – 5} } «-T»} {} поле. Какая сила действует на отрезке этой линии длиной 100 м? (b) Обсудите практические проблемы, которые это вызывает, если таковые имеются.

(а) 2,50 Н

(б) Это примерно полфунта силы на 100 м проволоки, что намного меньше веса самой проволоки. Поэтому особых опасений не вызывает.

Какая сила действует на воду в МГД-приводе с трубкой диаметром 25,0 см, если через трубку, перпендикулярную магнитному полю напряженностью 2,00 Тл, пропускают ток силой 100 А? (Относительно небольшой размер этой силы указывает на необходимость очень больших токов и магнитных полей для создания практических МГД-приводов.)

Проводник с током 30,0 А проходит между полюсами сильного магнита, перпендикулярного его полю, и испытывает силу 2,16 Н на 4,00 см провода в поле. Какова средняя напряженность поля?

1,80 т

(a) Участок кабеля длиной 0,750 м, по которому подается ток к стартеру автомобиля, образует угол 60º60º с полем Земли 5,50×10-5 Т5,50×10-5 Тл. Какова сила тока, когда на провод действует сила 7,00×10-3Н7,00×10-3Н? б) Если пропустить провод между полюсами сильного подковообразного магнита и подвергнуть его 5,00 см воздействию поля силой 1,75 Тл, какая сила будет действовать на этот отрезок провода?

а) Чему равен угол между проводом, по которому течет ток 8,00 А, и полем 1,20 Тл, в котором он находится, если на 50 см провода действует магнитная сила 2,40 Н? (b) Какова сила, действующая на проволоку, если ее повернуть на угол 90º90º размером 12{«90″°} {} с полем?

(a) 30º30º размер 12{“30″°} {}

(b) 4,80 Н

Сила, действующая на прямоугольную проволочную петлю в магнитном поле в [ссылка], может использоваться для измерения напряженности поля. Поле однородно, и плоскость петли перпендикулярна полю. а) Как направлена ​​магнитная сила, действующая на петлю? Обоснуйте утверждение, что силы на сторонах петли равны и противоположны, независимо от того, какая часть петли находится в поле, и не влияют на результирующую силу, действующую на петлю. (b) Если используется ток 5,00 А, какова сила на тесла на петле шириной 20,0 см?

Прямоугольная проволочная петля, по которой течет ток, перпендикулярна магнитному полю. Поле однородно в показанной области и равно нулю вне этой области.

22.7 Магнитное воздействие на проводник с током – Колледж физики, главы 1-17

22 Магнетизм

Магнитное воздействие на проводник с током

  • Описать действие магнитной силы на проводник с током.
  • Рассчитайте магнитную силу, действующую на проводник с током.

Поскольку обычно заряды не могут покинуть проводник, магнитная сила, действующая на заряды, движущиеся в проводнике, передается самому проводнику.

Магнитное поле действует на проводник с током в направлении, определяемом правилом правой руки 1 (то же направление, что и на отдельные движущиеся заряды). Эта сила легко может быть достаточно большой, чтобы сдвинуть провод, поскольку типичные токи состоят из очень большого количества движущихся зарядов.

Мы можем получить выражение для магнитной силы, действующей на ток, взяв сумму магнитных сил, действующих на отдельные заряды. (Силы складываются, поскольку они действуют в одном направлении.) Сила, действующая на отдельный заряд, движущийся со скоростью дрейфа vdvd, определяется выражением F=qvdBsinθF=qvdBsinθ. Приняв размер BB 12{B} {} равным по длине провода ll и равным нулю в других местах, общая магнитная сила, действующая на провод, равна F=(qvdBsinθ)(N)F=(qvdBsinθ)(N) размера 12{ F= ( ital «qv» rSub { size 8{d} } B»sin»θ ) ( N ) } {}, где NN size 12{N} {} — количество носителей заряда на отрезке провода длиной ll размера 12{l} {} . Теперь N=nVN=nV size 12{N= ital «nV»} {}, где nn size 12{n} {} — число носителей заряда в единице объема, а VV size 12{V} {} — объем провода в поле. Учитывая, что V=AlV=Al размер 12{V= ital «Al»} {}, где AA размер 12{A} {} — площадь поперечного сечения провода, тогда сила на проводе равна F=(qvdBsinθ )(nAl)F=(qvdBsinθ)(nAl). Условия сбора,

F=(nqAvd)lBsinθ. F=(nqAvd)lBsinθ. size 12{F= ( ital «nqAv» rSub { size 8{d} } ) ital «lB»»sin»θ} {}

Поскольку nqAvd=InqAvd=I size 12{ ital «nqAv» rSub { size 8{d} } =I} {} (см. Current),

F=IlBsinθF=IlBsinθ размер 12{F= итал. “IlB””sin”θ} {}

— это уравнение для магнитной силы на длине ll провода, несущего ток II в однородном магнитном поле BB , как показано в [ссылка]. Если мы разделим обе части этого выражения на ll, то найдем, что магнитная сила на единицу длины провода в однородном поле равна Fl=IBsinθFl=IBsinθ size 12{ { {F} over {l} } = ital «IB» грех”θ} {}. Направление этой силы задается RHR-1, большим пальцем в направлении тока II размера 12{I}{}. Затем, с пальцами в направлении BB размера 12 {B} {}, перпендикуляр к ладони указывает в направлении FF размера 12 {F} {}, как в [ссылка].

Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, равна F=IlBsinθF=IlBsinθ size 12{F= ital «IlB»”sin”θ} {}. Его направление задает RHR-1.

Расчет силы магнитного поля на проводе с током: сильное магнитное поле

Рассчитайте силу на проводе, показанном в [ссылка], учитывая B=1,50 TB=1,50 T, размер 12{B=1 «. » «50» «T»} {}, l=5,00 смl=5,00 см размер 12{l=5 «.» «00»» см»} {} и I=20.0AI=20.0A размер 12{I=»20″ «.» 0 А} {}.

Стратегия

Силу можно найти с данной информацией, используя F=IlBsinθF=IlBsinθ размер 12{F= ital «IlB»”sin”θ} {} и отметив, что угол θθ размер 12{θ} {} между размером II 12{I} {} и размером BB 12{B} {} равно 90º90º, так что sinθ=1sinθ=1.

Решение

Ввод данных значений в F=IlBsinθF=IlBsinθ size 12{F= ital “IlB””sin”θ} {} дает

F=IlBsinθ=20,0 A0,0500 м1. 50 Т1 .Ф =IlBsinθ=20,0 A0,0500 м1,50 T1 . размер 12{F= ital «IlB»»sin»θ= левый («20» «. 0″ A» правый) левый (0 «.» «0500» «м» правый) левый (1 «.» «50 ””T” справа ) слева (1 справа )} {}

Единицы для тесла: 1 T=NA⋅m1 T=NA⋅m size 12{“1 T”= {{N} over {A cdot m} } } {}; таким образом,

F=1,50 N.F=1,50 N. размер 12{F=1 «.» «50» «Н»} {}

Обсуждение

Это большое магнитное поле создает значительную силу на проводе небольшой длины.

Магнитная сила на проводниках с током используется для преобразования электрической энергии в работу. (Ярким примером являются двигатели — в них используются петли из проволоки, и они рассматриваются в следующем разделе.) Магнитогидродинамика (МГД) — это техническое название, данное умному приложению, в котором магнитная сила перекачивает жидкости без движущихся механических частей. (См. [ссылка].)

Магнитогидродинамика. Магнитная сила тока, проходящего через эту жидкость, может быть использована в качестве немеханического насоса.

Сильное магнитное поле прикладывается к трубке, и ток проходит через жидкость под прямым углом к ​​полю, в результате чего на жидкость действует сила, параллельная оси трубки, как показано на рисунке. Отсутствие движущихся частей делает его привлекательным для перемещения горячего химически активного вещества, такого как жидкий натрий, используемый в некоторых ядерных реакторах. Экспериментальные искусственные сердца тестируются с использованием этой техники для перекачивания крови, возможно, для обхода неблагоприятных последствий механических насосов. (Однако на клеточные мембраны влияют большие поля, необходимые для МГД, что задерживает его практическое применение у людей.) Был предложен двигатель МГД для атомных подводных лодок, потому что он может быть значительно тише, чем обычные гребные двигатели. Сдерживающая ценность атомных подводных лодок основана на их способности скрыться и пережить первый или второй ядерный удар. По мере того, как мы медленно разбираем наши арсеналы ядерного оружия, подводные лодки будут выведены из эксплуатации последними из-за этой способности (см. [ссылка]). Существующие МГД-приводы тяжелые и неэффективные — требуется много доработок.

Двигательная установка МГД на атомной подводной лодке может создавать значительно меньшую турбулентность, чем гребные винты, и обеспечивать более тихую работу. Разработка бесшумной подводной лодки была драматизирована в книге и фильме «Охота на Красный Октябрь ».

  • Магнитная сила, действующая на проводники с током, определяется выражением

    F=IlBsinθ,F=IlBsinθ, размер 12{F= ital «IlB»”sin”θ} {}

    где II размер 12{I} {} — ток, ll размер 12{l} {} — длина прямого проводника в однородном магнитном поле BB размера 12{B} {} и θθ размера 12{θ} {} — это угол между II размером 12{I} {} и BB размера 12{B} {} . Сила следует за RHR-1 большим пальцем в направлении II размера 12{I} {} .

Нарисуйте схему ситуации в [ссылка], показывающую направление электронов, несущих ток, и используйте RHR-1, чтобы проверить направление силы, действующей на провод.

Убедитесь, что направление силы в МГД-приводе, таком как в [ссылка], не зависит от знака зарядов, переносящих ток через жидкость.

Почему магнитогидродинамический привод лучше работает в морской воде, чем в пресной? Кроме того, зачем нужны сверхпроводящие магниты?

Что больше мешает показаниям компаса, переменный ток в вашем холодильнике или постоянный ток, когда вы заводите машину? Объяснять.

Каково направление магнитной силы на ток в каждом из шести случаев в [ссылка]?

(а) запад (слева)

(б) на страницу

(в) север (вверх)

(г) без сил

(д) восток (справа)

(е) юг (вниз)

Каково направление тока, на который действует магнитная сила, показанная в каждом из трех случаев в [ссылка], если предположить, что ток течет перпендикулярно BB размера 12{B} {}?

Каково направление магнитного поля, которое создает магнитную силу, показанную на токах в каждом из трех случаев в [ссылка], при условии, что размер BB 12{B} {} перпендикулярен размеру II 12{I} {}?

(a) на стр.

(b) запад (слева)

(c) вне стр.

(a) Какова сила на метр на молнию на экваторе, которая несет 20 000 А перпендикулярно Земле 3,00×10-5-T3,00×10-5-T размером 12{3 «.» «00» умножить на «10» rSup {размер 8{ – 5} } «-T»} {} поле? б) Каково направление силы, если течение направлено прямо вверх, а направление поля Земли строго на север, параллельно земле?

(a) Линия электропередачи постоянного тока для системы легкорельсового транспорта передает ток 1000 А под углом 30,0º30,0º к поверхности Земли 5,00×10−5-T5,00×10−5-T размером 12{5″. «00» умножить на «10» rSup {размер 8{ – 5} } «-T»} {} поле. Какая сила действует на отрезке этой линии длиной 100 м? (b) Обсудите практические проблемы, которые это вызывает, если таковые имеются.

(а) 2,50 Н

(б) Это примерно полфунта силы на 100 м проволоки, что намного меньше веса самой проволоки. Поэтому особых опасений не вызывает.

Какая сила действует на воду в МГД-приводе с трубкой диаметром 25,0 см, если через трубку, перпендикулярную магнитному полю напряженностью 2,00 Тл, пропускают ток силой 100 А? (Относительно небольшой размер этой силы указывает на необходимость очень больших токов и магнитных полей для создания практических МГД-приводов. )

Проводник с током 30,0 А проходит между полюсами сильного магнита, перпендикулярного его полю, и испытывает силу 2,16 Н на 4,00 см провода в поле. Какова средняя напряженность поля?

1,80 т

(a) Участок кабеля длиной 0,750 м, по которому подается ток к стартеру автомобиля, образует угол 60º60º с полем Земли 5,50×10-5 Т5,50×10-5 Тл. Какова сила тока, когда на провод действует сила 7,00×10-3Н7,00×10-3Н? б) Если пропустить провод между полюсами сильного подковообразного магнита и подвергнуть его 5,00 см воздействию поля силой 1,75 Тл, какая сила будет действовать на этот отрезок провода?

а) Чему равен угол между проводом, по которому течет ток 8,00 А, и полем 1,20 Тл, в котором он находится, если на 50 см провода действует магнитная сила 2,40 Н? (b) Какова сила, действующая на проволоку, если ее повернуть на угол 90º90º размером 12{«90″°} {} с полем?

(a) 30º30º размер 12{“30″°} {}

(b) 4,80 Н

Сила, действующая на прямоугольную проволочную петлю в магнитном поле в [ссылка], может использоваться для измерения напряженности поля.

Опубликовано

в

от

admin

Метки:

Комментарии

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *