какие силы проявляются во взаимодействии двух проводников с током

Физика. 10 класс

§ 27. Действие магнитного поля на проводник с током. Взаимодействие проводников с током

Явления взаимодействия одноимённых и разноимённых электрических зарядов напоминают явления отталкивания одноимённых полюсов и притяжения разноимённых полюсов магнитов ( рис. 136 ). Электрические взаимодействия осуществляются посредством электрических полей, а чем обусловлены магнитные взаимодействия и чем определяются магнитные свойства тел?

Магнитное поле. То, что магниты взаимодействуют друг с другом, что распиленный пополам магнит превращается в два магнита, а железо при соприкосновении с магнитом намагничивается, было установлено достаточно давно. Гораздо позже обнаружили связь между электрическими и магнитными явлениями, хотя намагничивание железных предметов, перемагничивание стрелки компаса во время грозовых электрических разрядов и многие другие наблюдения и опыты заставляли учёных задуматься над этим. Первыми эту связь исследовали в 1820 г. датский физик Ганс Христиан Эрстед ( 1777–1851 ) и уже известный вам французский физик и математик Андре-Мари Ампер.

Эрстед обнаружил, что магнитная стрелка, расположенная вблизи проводника, поворачивалась на некоторый угол при прохождении по проводнику электрического тока ( рис. 137 ). Открытие Эрстеда позволило Амперу сделать вывод, что магнитные свойства любого тела определяются замкнутыми электрическими токами, циркулирующими внутри этого тела и получившими название «амперовы токи» или «молекулярные токи» ( рис. 138 ). Это означало, что магнитное взаимодействие обусловлено не особыми магнитными зарядами, а движением электрических зарядов — электрическим током.

Взаимодействие проводника с током и магнитной стрелки в опыте Эрстеда является взаимодействием электрического тока проводника с «амперовыми токами» в магнитной стрелке (гипотеза Ампера). Это взаимодействие осуществляется посредством магнитного поля.

Магнитное поле – особая форма материи, создаваемая движущимися относительно определённой инерциальной системы отсчёта электрическими зарядами или переменными электрическими полями.

Опыты свидетельствуют, что магнитное поле возникает при движении любых электрических зарядов. Поскольку скорость движения заряда зависит от выбора системы отсчёта, магнитное поле одного и того же заряда в разных системах отсчёта различное. Если по отношению к определённой инерциальной системе отсчёта электрический заряд покоится, то в этой системе отсчёта он создаёт только электростатическое поле. Электрический заряд, движущийся относительно данной инерциальной системы отсчёта, создаёт в ней не только электрическое поле, но и магнитное, которые являются компонентами единого электромагнитного поля.

Посредством магнитного поля осуществляется взаимодействие между подвижными электрическими зарядами (а также магнитами). При этом каждый движущийся в данной инерциальной системе отсчёта электрический заряд создаёт в окружающем пространстве магнитное поле. Это поле действует некоторыми силами на любые другие движущиеся электрические заряды, а также находящиеся в нём магниты.

Таким образом, о существовании магнитного поля можно судить по наличию силы, действующей на электрический заряд, движущийся относительно выбранной инерциальной системы отсчёта, или находящийся в этом поле магнит.

Магнитная стрелка, расположенная под медным проводником, поворачивается на некоторый угол при прохождении по нему электрического тока. Будет ли стрелка поворачиваться, если медный проводник заменить водным раствором щёлочи, помещённым в тонкую стеклянную трубку?

Интересно знать

Современные научные представления не отвергают, а наоборот, предсказывают частицы с магнитным зарядом — магнитные монополи. однако такие частицы пока экспериментально не наблюдали.

Источник

6.5. Взаимодействие двух проводников с током

Применим закон Ампера для вычисления силы взаимодействия двух длинных прямолинейных проводников с токами I₁ и I₂, находящихся на расстоянии d друг от друга (рис. 6.26).

Рис. 6.26. Силовое взаимодействие прямолинейных токов:
1 — параллельные токи; 2 — антипараллельные токи

Проводник с током I₁ создает кольцевое магнитное поле, величина которого в месте нахождения второго проводника равна

Это поле направлено «от нас» ортогонально плоскости рисунка. Элемент второго проводника испытывает со стороны этого поля действие силы Ампера

Подставляя (6.23) в (6.24), получим

При параллельных токах сила F₂₁ направлена к первому проводнику (притяжение), при антипараллельных — в обратную сторону (отталкивание).

Аналогично на элемент проводника 1 действует магнитное поле, создаваемое проводником с током I₂ в точке пространства с элементом с силой F₁₂. Рассуждая таким же образом, находим, что F₁₂ = –F₂₁, то есть в этом случае выполняется третий закон Ньютона.

Итак, сила взаимодействия двух прямолинейных бесконечно длинных параллельных проводников, рассчитанная на элемент длины проводника, пропорциональна произведению сил токов I₁ и I₂ протекающих в этих проводниках, и обратно пропорциональна расстоянию между ними. В электростатике по аналогичному закону взаимодействуют две длинные заряженные нити.

На рис. 6.27 представлен опыт, демонстрирующий притяжение параллельных токов и отталкивание антипараллельных. Для этого используются две алюминиевые ленты, подвешенные вертикально рядом друг с другом в слабо натянутом состоянии. При пропускании через них параллельных постоянных токов силой около 10 А ленты притягиваются. а при изменении направления одного из токов на противоположное — отталкиваются.

Рис. 6.27. Силовое взаимодействие длинных прямолинейных проводников с током

На основании формулы (6.25) устанавливается единица силы тока — ампер, являющаяся одной из основных единиц в СИ.

Ампер — это сила неизменяюшегося тока, который, протекая по двум длинным параллельным проводникам, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м, вызывает между ними силу взаимодействия 2×10 –7 Н на каждый метр длины провода.

Пример. По двум тонким проводам, изогнутым в виде одинаковых колец радиусом R = 10 см, текут одинаковые токи I = 10 А в каждом. Плоскости колец параллельны, а центры лежат на ортогональной к ним прямой. Расстояние между центрами равно d = 1 мм. Найти силы взаимодействия колец.

Решение. В этой задаче не должно смущать, что мы знаем лишь закон взаимодействия длинных прямолинейных проводников. Поскольку расстояние между кольцами много меньше их радиуса, взаимодействующие элементы колец «не замечают» их кривизны. Поэтому сила взаимодействия дается выражением (6.25), куда вместо надо подставить длину окружности колец Получаем тогда

Источник

Тест правило левой руки(с ответами)

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

1. Обнаружить магнитное поле можно по.

А) по действию на любой проводник,

Б) действию на проводник, по которому течет электрический ток,

В) заряженный теннисный шарик, подвешенный на тонкой нерастяжимой нити,

Г) на движущиеся электрические заряды.

а) А и Б, б) А и В, в) Б и В, г) Б и Г.

2. Закончить фразу: «Если электрический заряд неподвижен, то вокруг него существует.

б) электрическое поле,

в) электрическое и магнитное поле.

3. Закончить фразу: «Если электрический заряд движется, то вокруг него существует.

б) электрическое поле,

в) электрическое и магнитное поле.

4. Закончить фразу: «Вокруг проводника с током существует.

б) электрическое поле,

в) электрическое и магнитное поле.

5. Какие силы проявляются во взаимодействии двух проводников с током?

а) силы магнитного поля,

б) силы электрического поля,

в) сила всемирного тяготения.

6. Какие утверждения являются верными?

А.В природе существуют электрические заряды.

Б.В природе существуют магнитные заряды.

В.В природе не существует электрических зарядов.

Г.В природе не существует магнитных зарядов.

а) А и Б, б) А и В, в) А и Г, г) Б, В и

7. На рисунке показана картина магнитных линий прямого тока. В какой точке магнитное поле самое сильное?

8. Два параллельных проводника, по которым текут токи противоположных направлений.

а) взаимно притягиваются,

б) взаимно отталкиваются,

в) никак не взаимодействуют.

9. Определить направление тока по известному направлению магнитных линий

10. Определить направление тока в проводнике по направлению магнитных линий

11. Применяя правило левой руки, определи направление силы, с которой магнитное поле будет действовать на проводник с током.

12. Применяя правило левой руки, определи направление силы, с которой магнитное поле будет действовать на проводник с током.

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс профессиональной переподготовки

Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации

Курс повышения квалификации

Современные педтехнологии в деятельности учителя

Номер материала: ДБ-419852

Международная дистанционная олимпиада Осень 2021

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Школьников не планируют переводить на удаленку после каникул

Время чтения: 1 минута

Минцифры предложило разработать «созидательные» компьютерные игры

Время чтения: 2 минуты

В школе в Пермском крае произошла стрельба

Время чтения: 1 минута

В Москве стартует онлайн-чемпионат для школьников Soft Skills — 2035

Время чтения: 1 минута

Минпросвещения объявило конкурс «Учитель-международник»

Время чтения: 1 минута

Минобрнауки утвердило перечень олимпиад для школьников на 2021-2022 учебный год

Время чтения: 1 минута

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник

Тест с ответами по физике “Правило левой руки” 9 класс

1. Какие силы проявляются во взаимодействии двух проводников с током:
а) силы магнитного поля +
б) сила всемирного тяготения
в) силы электрического поля

2. Магнитная индукция является такой величиной:
а) поверхностной
б) векторной +
в) частотной

3. Если электрический заряд неподвижен, то вокруг него существует:
а) магнитное поле
б) электрическое и магнитное поле
в) электрическое поле +

4. Направление магнитной индукции совпадает с направлением:
а) магнитных линий +
б) протонов
в) электронов

5. Для определения направления силы, действующей на положительно заряженную частицу, следует четыре пальца левой руки располагать по направлению скорости частицы, так ли это:
а) нет
б) отчасти
в) да +

6. Сила F, действующая на проводник с током в магнитном поле:
а) не пропорциональна магнитной индукции
б) пропорциональна магнитной индукции +
в) параллельна магнитной индукции

7. Для определения направления силы, действующей на отрицательно заряженную частицу, следует четыре пальца левой руки располагать против направления скорости частицы, так ли это:
а) нет
б) отчасти
в) да +

8. Необходимо поставить левую ладонь таким образом, чтобы линии индукции поля входили в неё под прямым углом (перпендикулярно). Четыре вытянутых пальца ладони должны совпадать с направлением электрического тока в проводнике. В этом случае отставленный большой палец левой ладони покажет направление действующей на проводник силы, так ли это:
а) да +
б) нет
в) отчасти

9. Магнитное поле действует с ненулевой по модулю силой на:
а) ион, движущийся вдоль линий магнитной индукции
б) покоящийся атом
в) ион, движущийся перпендикулярно линиям магнитной индукции +

10. Обнаружить магнитное поле можно по:
а) заряженный теннисный шарик, подвешенный на тонкой нерастяжимой нити
б) действию на проводник, по которому течет электрический ток +
в) по действию на любой проводник

11. Основное назначение электродвигателя заключается в преобразовании:
а) электрической энергии в механическую энергию +
б) механической энергии в электрическую энергию
в) механической энергии в различные виды энергии

12. Если электрический заряд движется, то вокруг него существует:
а) электрическое поле
б) электрическое и магнитное поле +
в) магнитное поле

13. В основе работы электродвигателя лежит:
а) действие магнитного поля на проводник с электрическим током +
б) действие электрического поля на электрический заряд
в) электростатическое взаимодействие зарядов

14. Какие силы проявляются во взаимодействии двух проводников с током:
а) силы электрического поля
б) сила всемирного тяготения
в) силы магнитного поля +

15. Направление тока в магнетизме совпадает с направлением движения:
а) положительных частиц +
б) отрицательных ионов
в) электронов

16. В природе существуют электрические заряды, так ли это:
а) нет
б) да +
в) отчасти

17. Направление тока, согласно его представления в магнетизме, совпадает с направлением движения:
а) отрицательных ионов
б) электронов
в) положительных частиц +

18. В природе существуют магнитные заряды, так ли это:
а) да
б) нет +
в) не изучено

19. Основное назначение электродвигателя заключается в преобразовании:
а) внутренней энергии в механическую энергию
б) механической энергии в электрическую энергию
в) электрической энергии в механическую энергию +

20. Два параллельных проводника, по которым текут токи противоположных направлений:
а) никак не взаимодействуют
б) взаимно отталкиваются +
в) взаимно притягиваются

21. Если расположить левую руку так, чтобы магнитные линии пронизывали ладонь, а вытянутые четыре пальца указывали направление тока в проводнике, то отогнутый большой палец укажет направление движения проводника, так ли это:
а) да +
б) нет
в) отчасти

22. Если в магнитное поле помещен проводник с током, то силы Лоренца, действующие на движущиеся носители заряда в этом проводнике, складываются в силу, называемую:
а) силой Ома
б) силой Ампера +
в) силой Теслы

23. Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, зависит как от тока в проводнике, так и от интенсивности магнитного поля, так ли это:
а) нет
б) отчасти
в) да +

24. На заряд, движущийся в магнитном поле действует сила:
а) Вольта
б) Лоренца +
в) Ампера

25. Основной величиной, характеризующей интенсивность магнитного поля, является магнитная индукция В, так ли это:
а) нет
б) отчасти
в) да +

26. Силы Лоренца, действующие на носители зарядов в проводнике, складываются в общую силу:
а) инерции
б) Ампера +
в) тяжести

27. Единицей измерения магнитной индукции является:
а) тесла +
б) ампер
в) ом

28. Для того, чтобы найти направление силы Ампера используется правило:
а) обхвата правой рукой
б) буравчика
в) левой руки +

29. О магнитной индукции можно судить по силе действия магнитного поля на проводник с током:
а) помещенный в это поле +
б) находящимся за этим полем
в) зависит от условий

30. Если на проводник длиной 1 м и с током 1 А, расположенный перпендикулярно магнитным линиям в равномерном магнитном поле, действует сила в 1 Н (ньютон), то магнитная индукция такого поля равна:
а) 1 Ом
б) 1 Тл +
в) 1 А

Источник

§ 43. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРОВОДНИКОВ С ТОКОМ

Если близко один к другому расположены проводники с токами одного направления, то магнитные линии этих проводников, охватывающие оба проводника, обладая свойством продольного натяжения и стремясь сократиться, будут заставлять проводники притягиваться (рис. 90, а).

Магнитные линии двух проводников с токами разных направлений в пространстве между проводниками направлены в одну сторону. Магнитные линии, имеющие одинаковое направление, будут взаимно отталкиваться. Поэтому проводники с токами противоположного направления отталкиваются один от другого (рис. 90, б).

Рассмотрим взаимодействие двух параллельных проводников с токами, расположенными на расстоянии а один от другого. Пусть длина проводников равна l.

Магнитная индукция, созданная током I₁ на линии расположения второго проводника, равна

На второй проводник будет действовать электромагнитная сила

Магнитная индукция, созданная током I₂ на линии расположения первого проводника, будет равна

и на первый проводник действует электромагнитная сила

равная по величине силе F2

На электромеханическом взаимодействии проводников с током основан принцип действия электродинамических измерительных приборов; используемых в цепях постоянного и в особенности переменного тока.

Задачи для самостоятельного решения

1. Определить напряженность магнитного поля, создаваемого током 100 а, проходящим по длинному прямолинейному проводнику в точке, удаленной от проводника на 10 см.

2. Определить напряженность магнитного поля, создаваемого током 20 а, проходящим по кольцевому проводнику радиусом 5 см в точке, расположенной в центре витка.

3. Определить магнитный поток, проходящий в куске никеля, помещенного в однородное магнитное поле напряженностью 500 а/м. Площадь поперечного сечения куска никеля 25 ом 2 (относительная магнитная проницаемость никеля 300).

4. Прямолинейный проводник длиной 40 см помещен в равномерное магнитное поле под углом 30°С к направлению магнитного поля. По проводнику проходит § ток 50 А. Индукция поля равна 5000 ее. Определять силу, с которой проводник выталкивается из магнитного поля.

5. Определить силу, с которой два прямолинейных, параллельно расположенных в воздухе проводника отталкиваются один от другого. Длина проводников 2 м, расстояние между ними 20 см. Токи в проводниках по 10 А.

1. На каком опыте можно убедиться, что вокруг проводника с током образуется магнитное поле?

2. Каковы свойства магнитных линий?

3. Как определить направление магнитных линий?

4. Что называется соленоидом и каково его магнитное поле?

5. Как определить полюсы соленоида?

6. Что называется электромагнитом и как определить его полюсы?

7. Что такое гистерезис?

8. Каковы формы электромагнитов?

9. Как взаимодействуют между собой проводники, по которым течет электрический ток?

10.Что действует на проводник с током в магнитном поле?

11.Как определить направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле?

12.На каком принципе основана работа электродвигателей?

Источник