Сила ампера физика: Ошибка 403 — доступ запрещён

Сила Ампера – формула, определение, законы и правила, определение направления кратко

4.2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 333.

4.2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 333.

Взаимодействие магнитного поля и проводника с током состоит в появлении некоторой силы со стороны поля, приложенной к проводнику. Изучением этой силы занимался А. Ампер, и в настоящее время она носит его имя. Кратко познакомимся с силой Ампера.

Вектор магнитной индукции

В качестве силовой характеристики любого поля обычно выступает сила, действующая на пробный заряд в этом поле. Для магнитного поля ситуация осложняется тем, что магнитных зарядов не найдено (хотя теория не запрещает их существование). Но, поскольку магнитное поле взаимодействует с электрическим током, пробный заряд в силовой характеристике поля можно заменить небольшим отрезком проводника с током (иногда используется обозначение «элемент тока»).

Рис. 1. Влияние магнитного поля на проводник.

Опыты показывают, что сила, действующая на проводник с током, зависит от силы магнитного поля, от силы тока в проводнике, от длины и ориентации проводника. Поэтому в качестве силовой характеристики магнитного поля принята векторная величина — магнитная индукция, модуль которой равен:

$$|B|={F_{max} \over I Δl}$$

где:

• $F_{max}$ — максимальное значение силы, которая может действовать на проводник;
• $I$ — сила тока в проводнике;
• $Δl$ — длина проводника.

За направление вектора магнитной индукции принято направление на северный полюс, которое покажет стрелка компаса, помещенного в это поле. Также для нахождения этого направления существуют специальные мнемонические правила (буравчика и охвата правой рукой).

Из данной формулы можно также получить единицу магнитной индукции — тесла (обозначается Тл).

Магнитное поле с индукцией 1 тесла взаимодействует с проводником длиной 1 метр, по которому течет ток 1 ампер с силой в 1 ньютон.

1 Тл — это очень сильное магнитное поле. Магнитное поле, появляющееся в нескольких сантиметрах вокруг проводов в электрических схемах, имеет индукцию порядка единиц и десятков микротесла. Магнитное поле Земли в среднем имеет индукцию около 0,05 мТл. Индукция магнитного поля бытовых магнитов имеет величину порядка 1–10 мТл. Наибольшая индукция магнитного поля, с которым может иметь дело обычный человек, — это индукция в МРТ-сканере. Она может достигать значения 3 Тл.

Рис. 2. Магнитно-резонансный томограф.

Сила Ампера

Зная индукцию магнитного поля, можно получить формулу силы Ампера, действующей на проводник с током. Из приведенного выше выражения следует, что модуль максимальной силы, действующей на элемент тока, равен:

$$F_{max}= I B Δl$$

Сила этой величины действует на элемент тока в случае, когда угол $\alpha$ между линиями магнитного поля и направлением тока в проводнике составляет 90⁰. Если линии магнитного поля будут параллельны элементу тока, то сила будет равна нулю. То есть на элемент тока действует только перпендикулярная составляющая магнитной индукции, расчет которой производится по формуле:

$$B_{\perp}= B sin \alpha$$

Следовательно, модуль силы Ампера, действующей со стороны магнитного поля индукцией $B$ на проводник длиной $Δl$, по которому течет ток силой $I$, равен:

$$F= I |\overrightarrow B| Δl sin \alpha$$

Полученное выражение называется законом Ампера. Направление силы Ампера всегда перпендикулярно направлению тока и определяется с помощью мнемонического правила левой руки: если расположить левую руку так, чтобы четыре пальца были направлены по направлению электрического тока, а перпендикулярная составляющая индукции $B_{\perp}$ входила в ладонь, то большой палец покажет направление силы Ампера.

Рис. 3. Правило левой руки.

Что мы узнали?

Сила Ампера — это сила, действующая на проводник с током со стороны магнитного поля. Она зависит от индукции магнитного поля, от направления этой индукции, от тока в проводнике и длины проводника. Для ее определения используется закон Ампера, а направление находится с помощью правила левой руки.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

• Наталья Блохина

  10/10

Оценка доклада

4.2

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 333.

---

А какая ваша оценка?

Сила Ампера и закон Ампера

Содержание:

Закон Ампера

Что такое сила Ампера

Правило левой руки

Практическое применение

Видео

Трудно представить нашу современную жизнь без электричества, ведь исчезни оно, это бы мгновенно привело к глобальным катастрофическим последствиям. Так что в любом случае с электричеством мы отныне не разлучные. А вот для того, чтобы иметь с ним дело нужно знать определенные физические законы, одним из которых, безусловно, является закон Ампера. А пресловутая магнитная сила Ампера – главная составляющая этого закона.

Закон Ампера

Итак, давайте сформулируем закон Ампера: в параллельных проводниках, где электрические токи текут в одном направление, появляется сила притяжения. А в проводниках, где токи текут в противоположных направлениях, наоборот возникает сила отталкивания. Если же говорить простым житейским языком, то закон Ампера можно сформулировать предельно просто «противоположности притягиваются», и ведь в реальной жизни (а не только физике) мы наблюдаемо подобное явление, не так ли?

Но вернемся к физике, в ней также под законом Ампера понимают закон, определяющий силу действия магнитного поля на ту часть проводника, по которой протекает ток.

Что такое сила Ампера

Собственно сила ампера и является той силой действия магнитного поля на проводник, по которому идет ток. Сила Ампера вычисляется по формуле как результат умножения плотности тока, идущего по проводнику на индукцию магнитного поля, в котором находится проводник. Как результат формула силы Ампера будет выглядеть так

са=ст*дчп*ми

Где, са – сила Ампера, ст – сила тока, дчп – длина части проводника, ми – магнитная индукция.

Правило левой руки

Правило левой руки предназначено для того, чтобы помочь запомнить, куда направлена сила Ампера. Оно звучит следующим образом: если рука занимает такое положение, что линии самой магнитной индукции внешнего поля заходят в ладонь, а пальцы с мизинца по указательный указывают направление в сторону движения тока в проводнике, то отторгнутый под углом в 90 градусов большой палец ладони и будет указывать, куда направлена сила Ампера, действующая на элемент проводника.

Примерно так выглядит правило левой руки на этой схеме.

Практическое применение

Применение силы Ампера в современном мире очень широкое, можно даже без преувеличение сказать, что мы буквально окружены силой Ампера. Например, когда вы едете в трамвае, троллейбусе, электромобиле, его в движение приводит именно она, сила Ампера. Аналогичны лифты, электрические ворота, двери, любые электроприборы, все это работает именно благодаря силе Ампера.

Видео

И в завершение небольшой видео урок о силе Ампера.

Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту [email protected] или в Фейсбук, с уважением автор.

Страница про автора

Схожі записи:

Сила

Ампер: значение, формула и эксперимент

Мы знаем, что проводник с током создает магнитное поле и силу. Но как рассчитать эту силу и от чего она зависит. А что, если два токонесущих проводника расположить вплотную друг к другу. К счастью для нас, физик Андре-Мари Ампер обнаружил, что провод, по которому течет ток, притягивает или отталкивает другой провод, находящийся поблизости. Это единственное открытие привело к формированию того, что мы знаем сегодня как электромагнетизм. Основная единица тока была названа в честь Ампера в честь его работы. Его эксперименты и работа в области электромагнетизма привели к формулировке закона, называемого законом силы Ампера. Этот закон означает зависимость между индуцированной силой и другими факторами, такими как сила тока и длина провода. В этой статье мы рассмотрим закон силы Ампера и законы, которые легли в его основу. Мы также рассмотрим его уравнение и поработаем над несколькими примерами. Счастливого обучения!

Закон силы Ампера

Закон силы Ампера гласит, что сила F притяжения или отталкивания между двумя проводниками с током пропорциональна их длине и току, протекающему по ним.

Направление магнитной силы зависит от направления тока в обоих проводах, Wikimedia Commons CC-BY-SA-4. 0

Если направление тока одинаково в обоих проводах, то сила привлекательна. Если ток течет в противоположных направлениях, то сила отталкивающая. Фундаментальную основу закона силы Ампера составляют следующие существовавшие ранее законы.

Правило большого пальца правой руки

Правило большого пальца правой руки изображено здесь; он показывает взаимосвязь между током, проходящим через провод, и создаваемым им магнитным полем, Wikimedia Commons CC-BY-SA-4.0

Правило гласит, что если вы держите проводник с током, направив большой палец на поток тока , то направление, в котором скручиваются пальцы, будет представлять магнитное поле вокруг него.

Правило левой руки Флеминга

Правило левой руки Флеминга показывает направление тяги на проводник с током в магнитном поле, Wikimedia Commons CC-BY-SA-3.0

Правило гласит, что если мы растягиваем большой, средний палец и указательный палец левой руки так так, чтобы они составляли угол 90 градусов. Тогда большой палец будет указывать в направлении индуцированной силы (F), средний палец будет указывать в направлении тока (I), а указательный палец будет представлять направление магнитного поля (B)

Эксперимент с силой Ампера

Ампер впервые обнаружил явление силы, действующей между двумя проводами. Он заметил, что стрелка компаса отклоняется перпендикулярно, если ее приблизить к проводнику с током. Его следующие опыты заключались в изучении силы, действующей на два проводника с током путем изменения:

• тока, проходящего по ним

• направления токов

• Расстояние между проводами и

• Наконец, длина проводов

Он обнаружил, что два параллельных провода, по которым течет ток в
одного направления будут притягиваться друг к другу и отталкиваться, если направления тока, проходящего через них, противоположны. А если две проволоки расположить перпендикулярно друг другу, то сила, действующая между ними, будет равна нулю.

Уравнение силы Ампера

Существует сложный математический вывод силы между двумя проводами, который вам не нужно знать для экзамена GCSE!

Мы знаем, что сила Ампера пропорциональна длине провода и протекающему по нему току. Сила Ампера между двумя параллельными проводами может быть получена следующим образом:

Сила Ампера между двумя параллельными проводами, Wikimedia Commons

Если мы поместим два провода с током 1 А параллельно друг другу на расстоянии 1 м. Тогда сила между ними будет равна 2×10-7Н. Это также можно использовать для определения значения 1A. Мы знаем, что ампер является стандартной единицей силы тока. 1А также может быть определен как ток, протекающий по параллельным проводам на расстоянии 1 м друг от друга, который создает силу 2×10-7Н.

Есть несколько интересных свойств силы Ампера.

• Сила имеет притягательный характер, когда ток в обоих проводах течет в противоположном направлении.

• Сила носит отталкивающий характер, когда ток течет в одном направлении.

• Сила равна нулю, когда два провода перпендикулярны друг другу.

• Сила увеличивается по мере увеличения величины тока в проводах.

• Также обратно пропорциональна расстоянию между проводами.

Продольная сила Ампера

Позже Ампер обнаружил дополнительную силу, которая действовала вдоль оси проводника с током. Эта сила называется продольной силой Ампера . Эта растягивающая сила имела тенденцию растягивать провода, по которым текут большие токи. Это также называют напряжением Ампера. Провод при воздействии его магнитного поля испытывает продольную силу, которая его растягивает.

Сила Ампера — Ключевые выводы

• Закон силы Ампера гласит, что сила притяжения или отталкивания F между двумя проводниками с током пропорциональна их длине и току, протекающему по ним.
• Проводник с током, помещенный в магнитное поле , будет испытывать силу , перпендикулярную обоим полям. Направление силы зависит от направления течения тока.
• id=»2858570″ role=»math» 1A также может быть определен как ток, протекающий по параллельным проводам на расстоянии role=»math» 1 м друг от друга, который создает силу 2×10-7N .
• Позже Ампер обнаружил дополнительную силу, которая действовала бы вдоль оси провода с током. Эта сила называется продольной силой Ампера.

Понимание основ закона силы Ампера

Закон силы Ампера был открыт Андре-Мари Ампер (который лег в основу определения единицы электричества, Ампера). Не вдаваясь в утомительные математические уравнения, мы поймем, что это за закон, как был определен Ампер и как этот новаторский закон изменил физику того времени.

Закон Силы Ампера гласит, что сила притяжения или отталкивания между двумя проводами, по которым текут токи, пропорциональна их длине и силе тока, проходящего по ним. Если токи текут в одном направлении, происходит отталкивание. Если токи текут в противоположных направлениях, происходит притяжение. Закон основан на этих двух основных концепциях электростатики:

• Закон Био-Савара гласит, что каждый проводник с током создает вокруг себя магнитное поле, как показано на рис.0007 Рисунок 1 .
• Сила Лоренца относится к силе, с которой каждое магнитное поле действует на любой электрический заряд, движущийся в его поле.

Рис. 1. Правило большого пальца для определения магнитного поля вокруг провода с током

На основании закона Био-Савара и силы Лоренца существует взаимосвязь между магнитным полем и электрическим зарядом/током. Именно эту связь Ампер стремился установить экспериментально. Самый простой из этих экспериментов заключался в изучении силы между двумя проводниками с током, как показано на рис.0007 Рисунок 2 . Этот эксперимент и последующие теории, объясняющие его результаты, сами по себе заложили основу электромагнетизма как области физики. Рисунок 2: Магнитное поле между проводниками с током .