Меню

1788 как будет поворачиваться рамка с током

Направление тока в проводнике показано стрелкой

1779. На рисунке 240 изображен проводник, который приблизили к магниту. Направление тока в проводнике показано стрелками. В какую сторону будет двигаться проводник?

1780*. На рисунке 241 изображены четыре проводника с током, расположенные между полюсами магнитов. Как движется каждый из них?

1781*. Четыре проводника с током находятся в магнитном поле (рис. 242). Как движется каждый из них? Взаимодействую ли они между собой?

1782. Обозначьте стрелками, как взаимодействуют параллельные точки в случаях а, б, в на рисунке 243.

1783. Взаимодействуют ли два провода троллейбусной линии? Если да, то как именно?
Они притягиваются друг к другу, т.к. ток в них течет в разных направлениях.

1784. На рисунке 244 показано, как взаимодействуют проводники с током. Покажите стрелками направления токов в проводниках.

1785*. Струя расплавленного алюминия при пропускании по ней тока сужается. Чем объяснить это явление?
Ток протекающий в струе, создает магнитное поле, которое сужает струю.

1786. На рисунке 245 изображена электрическая цепь с проводником в форме пружины. Нижний конец пружины погружен в ртуть. Что происходит с пружиной в электрической цепи после замыкания ключа? Как при этом изменяется сила тока в цепи?

По пружине начинает течь ток, возникает магнитное поле, пружина сжимается, ток перестает течь, магнитное поле исчезает, пружина возвращается в прежнее положение, ток снова начинает течь и т.д.

1787. Какое действие оказывает однородное магнитное поле на рамку с током (рис. 246) ? Как магнитное поле действует на каждую сторону рамки? Что нужно сделать, чтобы магнитное поле сжимало рамку?

1788*. Как будет поворачиваться рамка с током в однородном магнитном поле (рис. 247)? Как магнитное поле действует на каждую сторону рамки? Что нужно сделать, чтобы рамка повернулась в противоположную сторону?

1789. Рамка с током подвешена между полюсами магнита. Направление тока в ней указано стрелками (рис. 248). Как будет двигаться рамка в случае а и в случае б? Как магнитное поле действует на каждую сторону рамки в случае а? в случае б?

1790. Если рукой остановить лопасть работающего настольного вентилятора, его корпус начинает нагреваться. Почему?
Энергия, которая шла на вращение начинает расходоваться на нагрев двигателя.

1791. На рисунке 249 изображен провод длиной 50 см в однородном магнитном поле с индукцией 0,4 Тл. Провод расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции, и по нему течет ток силой 0,5 А. Найдите модуль и направление силы, действующей на проводник.

«Проводники в электростатическом поле» — Поле внутри проводника, помещенного в электростатическое поле, отсутствует. Проводники в электростатическом поле. Полярные. К проводникам относятся: Неполярные. К диэлектрикам относятся воздух, стекло, эбонит, слюда, фарфор, сухое дерево. Проводники в электростатическом поле Диэлектрики в электростатическом поле.

«Измерение силы тока» — Состав набора. Мининабор к комплексному набору «Молекулярная физика»: Электричество 1 (постоянный ток). «Механика» «Молекулярная физика» «Электродинамика» «Оптика». Лабораторное оборудование. Электричество 2 (полупроводники). Состав мининабора по механике, молекулярной физике и оптике. Понятие средней скорости.

«Соединение проводников» — Последовательное соединение проводников — соединение проводников без разветвлений, когда конец одного проводника соединен с началом другого проводника. При последовательном соединении проводников: — сила тока, протекающего через каждый проводник, одинакова I1 = I2 = I3 — общее напряжение в цепи равно сумме напряжений на отдельных участках цепи U = U1 + U2 — общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных участков цепи R = R1 + R2.

«Электрическое сопротивление проводника» — Вставь пропущенные буквы! Выберите пары. С) Вольтметр — последовательно. В обычных условиях металлы электрически нейтральны. Электрическое сопротивление Обозначение: Единица измерения (СИ): В) Вольтметр — параллельно. А) Амперметр — параллельно. Удельное сопротивление. Формула для вычисления сопротивления проводника.

Читайте также:  Зависимость тока статора от скольжения асинхронного двигателя

«Проводники в электрическом поле диэлектрики в электрическом поле» — Электрический скат. Эквипотенциальные поверхности. Диэлектрическая проницаемость веществ. Применение диэлектриков. Существует три вида диэлектриков: полярные, неполярные и сегнетоэлектрики. Возьмём произвольную точку А. По принципу суперпозиции полей напряжённость внутри проводника равна нулю. Заряды площадок равны.

«Последовательное и параллельное соединение проводников» — Отсюда следует: Пример последовательного соединения: гирлянда. Надо спасать праздник, решил Холмс. Параллельное соединение проводников. Если сгорит одна из лампочек, то цепь разомкнется и другая лампочка погаснет. Параллельное и последовательное соединения проводников. Сопротивление одного проводника R = 2 Ом, другого R= 3 Ом.

Источник

Рамка с током в магнитном поле.

СИЛА АМПЕРА. ЗАКОН АМПЕРА.

Сила Ампера. Закон Ампера.

Как уже говорилось, на проводник с током, помещённый в магнитное поле, действует сила, названная силой Ампера в честь выдающегося французского учёного Ампера, изучавшего это явление.

Ампер установил, что модуль силы, действующей на прямолинейный проводник с током в магнитном поле, равен произведению магнитной индукции поля В, силы тока в проводнике I, длины проводника и синуса угла между направлениями тока и вектора магнитной индукции sinα.

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки.

Если ладонь левой руки расположить так, чтобы перпендикулярная к проводнику составляющая вектора магнитной индукции поля входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца указывали направление тока, то отогнутый на 90 0 большой палец укажет направление силы Ампера.

Взаимодействие двух параллельных проводников с током.

Зная закон Ампера, можно объяснить и рассчитать силу притяжения или отталкивания двух параллельных проводников с током.

Каждый из проводников создаёт вокруг себя магнитное поле, которое оказывает действие на соседний проводник. Величина магнитной индукции на расстоянии d от проводника, т.е. в месте расположения соседнего проводника, равна

Рассмотрим два случая – токи текут в одном направлении (случай а) и токи текут в противоположных направлениях (случай б). На рисунке видно, что от направления токов зависит направление вектора магнитной индукции, определяемое по правилу правой руки. Сила Ампера, действующая на каждый из проводников длиной , соответственно равна

Сила называется силой взаимодействия параллельных проводников с током.

Применяя правило левой руки к каждому из проводников, находим для них направление сил Ампера. Как видно из рисунка, направление сил Ампера таково, что при протекании токов в одном направлении проводники притягиваются, а при протекании токов в противоположных направлениях они отталкиваются.

3.Определение единицы измерения силы тока – 1 ампера.

Определение единицы измерения силы тока – 1 ампера – основано на взаимодействии двух параллельных проводников с током.

1 ампер – это такая сила постоянного тока, протекающего по двум прямолинейным, параллельным, бесконечным и очень тонким проводникам, находящимся в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, при которой сила их взаимодействия равна 2 10 -7 Н на каждый метр длины проводников.

Рамка с током в магнитном поле.

Свободная рамка с током, находящаяся в магнитном поле, всегда устанавливается определённым образом, т.е. магнитное поле оказывает на рамку с током ориентирующее действие.

Чтобы охарактеризовать положение рамки с током в магнитном поле, вводится понятие нормали к рамке.

Нормаль к рамке с током – это единичный вектор, перпендикулярный плоскости рамки и образующий с направлением тока правовинтовую систему.

Рамка с током устанавливается в магнитном поле всегда так, чтобы направление её нормали совпадало с направлением вектора магнитной индукции. Такое поведение рамки объясняется действием силы Ампера на стороны рамки.

Читайте также:  Источник питания постоянного тока назначение

Расположим рамку между полюсами магнита так, как показано на рисунке.

На горизонтальные стороны рамки сила Ампера не действует, а сила, действующая на вертикальные, зависит от угла, который образуют нормаль рамки и вектор магнитной индукции.

Исследуем несколько положений рамки. Удобнее всего это сделать, если смотреть на рамку сверху. Длина горизонтальной стороны – а, вертикальной – b.

Угол между нормалью и вектором магнитной индукции 90 0 . Силы Ампера, действующие на вертикальные стороны, перпендикулярны плоскости рамки и образуют пару сил, создающих вращающий момент относительно вертикальной оси рамки.

,

где S – площадь рамки.

Рамка поворачивается вокруг вертикальной оси против часовой стрелки.

Между нормалью и вектором магнитной индукции угол α 0 . Возникающие силы Ампера имеют то же самое значение по модулю, но направлены под углом α к плоскости рамки. Если разложить силы Ампера на две составляющие – в плоскости рамки и перпендикулярно к ней, то видно, что составляющие сил Ампера, лежащие в плоскости, равны по модулю и направлены в противоположные стороны. Следовательно, они привели бы к деформации рамки, если бы не были скомпенсированы упругими силами рамки. Перпендикулярные составляющие создают вращающий момент.

Рамка продолжает поворачиваться вокруг вертикальной оси.

Угол между нормалью и вектором магнитной индукции 0 0 . Силы Ампера, действующие на вертикальные стороны, имеют прежнее значение по модулю, но лежат в плоскости рамки и направлены в противоположные стороны. Создать вращающий момент эти силы не могут, они могут только деформировать рамку.

Таким образом, если направления нормали к рамке и вектора магнитной индукции совпадают, то рамка остаётся в состоянии покоя.

Максимальный вращающий момент возникает при взаимно перпендикулярном расположении этих двух векторов.

Произведение силы тока в рамке на её площадь является модулем векторной величины, которая называется магнитным моментом рамки Pm. Направлен этот вектор по нормали к рамке.

Источник



Методические указания для самостоятельной работы студентов при изучении раздела физики «Электромагнетизм» , страница 6

При расчете потока вектора магнитной индукции следует обращать внимание на то, какое рассматривается поле: однородное или неоднородное. Для однородного поля

ФВ = BScosa, (59)

где S – площадь поверхности;

a — угол между нормалью к площадке и магнитной индукцией поля.

Для неоднородного поля ФВ вычисляется через поверхностный ин-теграл:

При перемещении контура с током в магнитном поле совершается работа, которая зависит от приращения магнитного потока через плоскость, ограниченную проводником:

Примеры решения задач

Задача 7. Круговой контур радиусом 30 см находится в однородном магнитном поле с индукций 0,3 Тл так, что его плоскость составляет угол 60° с линиями магнитной индукции. Найти значение магнитного потока, пронизывающего контур.

В случае однородного магнитного поля ( = const) поток вектора магнитной индукции

ФВ = BScosa. (62)

Площадь кругового витка определим по формуле:

S = pR 2 . (63)

Величину угла a между нормалью и вектором магнитной индукции найдем из рис. 17:

a = 90° — j = 90° — 60° = 30°.

Подставим формулу (63) в выражение (62), получим расчетное уравнение:

ФВ = BpR 2 cosa. (64)

Рассчитаем поток вектора магнитной индукция, подставив данные задачи в формулу (64):

ФВ = 0,3p×0,3 2 cos30° = 0,24 (Вб).

Ответ: ФВ = 0,24 Вб.

Задача 8. Квадратный контур с током 5 А свободно установился в однородном магнитном поле с индукцией 50 мТл. Сторона квадрата равна 10 см. Поддерживая ток неизменным, контур повернули относительно оси, лежащей в плоскости контура и перпендикулярной линиям индукции, на угол 90°. Определить совершенную при этом работу.

Квадратная рамка с током I свободно установилась в магнитном поле (рис. 18, а). Вектор перпендикулярен плоскости рамки и совпадает по направлению с вектором нормали (a1 = 0).

Читайте также:  Между полюсами магнитов рисунок 114 расположены 4 проводника с током определите в

Работа внешних сил при повороте рамки на 90° (рис. 18, б) равна работе сил поля, взятой с противоположным знаком:

А = –Ам.п = , (65)

где — магнитные потоки, пронизывающие рамку до и после поворота.

В случае однородного магнитного поля магнитный поток:

ФВ = BScosa. (66)

Площадь квадратного контура определим по формуле:

S = а 2 . (67)

Подставим выражения (66), (67) в уравнение (65) и получим расчетную формулу:

Рассчитаем работу внешних сил, подставив данные задачи в формулу (68):

А = -5×0,05×0,1 2 (cos90° — cos0°) = 2,5×10 — 3 (Дж).

Ответ: А = 2,5 мДж.

Задача 9. В одной плоскости с бесконечно длинным прямым проводом, по которому идет ток 5 А, расположена квадратная рамка со стороной а, равной 5 см, обтекаемая током 0,5 А. Ближайшая сторона рамки параллельна прямому току и находится от него на расстоянии b, равном 8 см. Определить работу, которую надо совершить, чтобы повернуть рамку на 180 о вокруг дальней стороны рамки. Токи в проводнике и ближней стороне рамки в начальный момент времени направлены в одну сторону.

Источник

Взаимодействие токов

Замкнутый контур с током в магнитном поле

Для изучения магнитного поля можно взять замкнутый контур малых (по сравнению с расстояниями, на которых магнитное поле заметно изменяется) размеров. Например, можно взять маленькую плоскую проволочную рамку произвольной формы (рис. 1.4). Подводящие ток проводники нужно расположить близко друг к другу (рис. 1.4, а) или сплести их вместе (рис. 1.4, б). Тогда результирующая сила, действующая со стороны магнитного поля на эти проводники, будет равна нулю.

Выяснить характер действия магнитного поля на контур с током можно с помощью следующего опыта.

Подвесим на тонких гибких проводниках, сплетенных вместе, маленькую плоскую рамку, состоящую из нескольких витков проволоки. На расстоянии, значительно большем размеров рамки, вертикально расположим провод (рис. 1.5, а). Рамка при пропускании электрического тока через нее и через провод поворачивается и располагается так, что провод оказывается в плоскости рамки (рис. 1.5, б). При изменении направления тока в проводе рамка поворачивается на 180°.

Замкнутый контур с током в магнитном поле

Опыт показывает, что магнитное поле создается не только токами в проводниках. Любое направленное движение электрических зарядов вызывает появление магнитного поля. Так, например, токи в газах, полупроводниках вызывают возникновение в окружающем их пространстве магнитного поля. Смещение связанных электрических зарядов в диэлектрике, помещенном в переменное электрическое поле, также вызывает появление магнитного поля.

Из курса физики вам известно, что магнитное поле создается не только электрическим током, но и постоянными магнитами. Если мы подвесим на гибких проводах плоскую рамку с током между полюсами магнита, то рамка будет поворачиваться до тех пор, пока ее плоскость не установится перпендикулярно линии, соединяющей полюсы магнита (рис. 1.6). Таким образом, магнитное поле оказывает на рамку с током ориентирующее действие 2 .

Ориентирующее действие

2 Однородное магнитное поле оказывает на рамку, как показывает опыт, лишь ориентирующее действие. В неоднородном магнитном поле рамка, кроме того, будет двигаться поступательно, притягиваясь к проводнику с током или отталкиваясь от него.

Движущиеся заряды (электрический ток) создают магнитное поле.

Вокруг любых направленно движущихся зарядов возникает магнитное поле. Оно также появляется в случае, если в пространстве существует электрическое поле, изменяющееся со временем.

Обнаруживается магнитное поле по действию на электрический ток.

Вопросы к параграфу

1. Какие взаимодействия называют магнитными?

2. Перечислите основные свойства магнитного поля.

Источник