Сила Ампера – это сила, с которой магнитное поле действует на помещенный в него проводник с током.
Сила Ампера выражается формулами:
FA=Bil sin a
FA макс=Bil
№17. На рамку с током I, помещенную во внешнее однородное магнитное поле с индукцией действует момент сил Момент сил выражается соотношением:
M = I S B sin α = pmB sin α , |
где S – площадь рамки, α – угол между нормалью к плоскости рамки и
вектором Векторная величина где – единичный вектор нормали, называется магнитным моментом рамки. Направление вектора связано с направлением тока в рамке правилом правого винта.
Компьютерная модель демонстрирует возникновение момента сил, действующего на рамку с током в магнитном поле. Значение момента сил может быть определено при различных ориентациях рамки относительно магнитного поя. При выполнении компьютерных экспериментов можно изменять индукцию магнитного поля, площадь рамки (с помощью мыши) и ее ориентацию.
Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле, так как на проводник с током в магнитном поле действуют силы, то, очевидно, при перемещении этого проводника будет совершаться работа. Работа при перемещение проводника с током в магнитном поле выражается формулой
А=I ∆Ф
№18. ДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ДВИЖУЩИЙСЯ ЗАРЯД
Сила Лоренца
- сила, действующая со стороны магнитного поля на движущуюся электрически заряженную частицу.
где q - заряд частицы;
V - скорость заряда;
B - индукции магнитного поля;
a - угол между вектором скорости заряда и вектором магнитной индукции.
Так как сила Лоренца всегда перпендикулярна скорости заряда, то она не совершает работы (т.е. не изменяет величину скорости заряда и его кинетическую энергию).
Если заряженная частица движется параллельно силовым линиям магнитного поля, то Fл = 0 , и заряд в магнитном поле движется равномерно и прямолинейно.
Если заряженная частица движется перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, то сила Лоренца является центростремительной
и создает центростремительное ускорение равное
В этом случае частица движется по окружности.
.
Согласно второму закону Ньютона: сила Лоренца равнв произведению массы частицы на центростремительное ускорение
тогда радиус окружности
а период обращения заряда в магнитном поле
Так как электрический ток представляет собой упорядоченное движение зарядов, то действие магнитного поля на проводник с током есть результат его действия на отдельные движущиеся заряды.
Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки:
Если поставить левую руку так, чтобы перпендикулярная скорости составляющая вектора индукции входила в ладонь, а четыре пальца были бы расположены по направлению скорости движения положительного заряда (или против направления скорости отрицательного заряда), то отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца.
№19.МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА
Магнитные свойства вещества объясняются согласно гипотезе Ампера циркулирующими внутри любого вещества замкнутыми токами:
внутри атомов, вследствие движения электронов по орбитам, существуют элементарные электрические токи, которые создают элементарные магнитные поля.
Поэтому:
1. если вещество не обладает магнитными свойствами - элементарные магнитные поля не сориентированы ( из-за теплового движения);
2. если вещество обладает магнитными свойствами - элементарные магнитные поля одинаково направлены (сориентированы) и образуется собственное внутреннее магнитное поле вещества.
Намагничевание вещества
- появление собственного внутреннего магнитного поля.
Все вещества, помещенные во внешнее магнитное поле, создают собственное внутреннее магнитное поле.
По своим магнитным свойствам все вещества подразделяются на:
парамагнетики | диамагнетики | ферромагнетики |
---------------------------------- | ----------------------------------- | ----------------------------- |
слабомагнитные вещества | слабомагнитные вещества | сильномагнитные вещества |
O2, Al, Pb и др. | гелий, аргон, Au , Zn, Cu, вода, стекло и др. | Неболшая группа кристаллич. тел: Fe, Ni, Co и сплавы |
внутреннее магнитное поле направлено также, как и внешнее магнитное поле | внутреннее магнитное поле направлено противоположно внешнему магнитному полю, но слабо выражено | внутреннее магнитное поле в 100-1000 раз больше внешнего магнитного поля |
Ферромагнетики сохраняют сильную намагниченность и после удаления внешнего магнитного поля и называются постоянными магнитами. Сильное внутреннее магнитное поле ферромагнетиков объясняется не только обращением электронов по орбитам, но, в основном, вращением их вокруг собственной оси. Чтобы полностью размагнитить ферромагнетик, надо поместить его во внешнее магнитное поле противоположно направленное. Существуют ферромагнетики, не проводящие электрический ток - ферриты.
Магнитный гистерезис — явление зависимости вектора намагничивания и вектора напряженности магнитного поля в веществе не только от приложенного внешнего поля, но и от предыстории данного образца. Магнитный гистерезис обычно проявляется в ферромагнетиках.
№20. Электромагнитная индукция.
В 1831 г. Фарадей обнаружил, что в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного поля возникает электрический ток. Этот ток назвали индукционным током.
Индукционный ток в катушке из металлической проволоки возникает при вдвигании магнита внутрь катушки и при выдвигании магнита из катушки (рис. 192),
а также при изменении силы тока во второй катушке, магнитное поле которой пронизывает первую катушку (рис. 193).
Явление возникновения электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменениях магнитного поля, пронизывающего контур, называется электромагнитной индукцией.
Появление электрического тока в замкнутом контуре при изменениях магнитного поля, пронизывающего контур, свидетельствует о действии в контуре сторонних сил не электростатической природы или о возникновении ЭДС индукции. Количественное описание явления электромагнитной индукции дается на основе установления связи между ЭДС индукции и физической величиной, называемой магнитным потоком.