Потік вектора магнітної індукції.

Потік вектора магнітної індукції (магнітний потік) крізь площадку dS – це скалярна фізична величина

Ф_В = BS cos

Одиниця – Вб. 1 Вб (вебер) – це магнітний потік, що проходить через плоску поверхню площею 1 м², розташовану перпендикулярно однорідному магнітному полю, індукція якого дорівнює 1 Тл.

Дія магнітного поля на рухомі заряди

Сила Ампера. Провідники зі струмом взаємодіють між собою через магнітне поле. Закон, який встановлює силу взаємодії між елементами струму, називають законом Ампера. Силу, з якою магнітне поле діє на провідник зі струмом, називають силою Ампера.

Сформулюємо тепер закон Ампера:

Модуль сили, яка діє на провідник зі струмом з боку магнітного поля пропорційний модулю вектора магнітної індукції поля, силі струму у провіднику. Довжині активної частини провідника та синусу кута між векторами В та І.

F = B │ I │ ΔlSinα

Напрямок сили Ампера визначається за правилом лівої руки:

Якщо розташувати ліву руку так, щоб лінії індукції магнітного поля входили у долоню, а чотири пальці вказували напрямок струму, то відставлений великий палець вкаже напрямок сили Ампера. ( рис.)

Робота по переміщенню провідника з струмом в магнітному полі

Робота по переміщенню провідника із струмом. Розглянемо провідник із струмом І завдовжки , який може вільно переміщуватись і який знаходиться в однорідному магнітному полі (рис. 10.6).

На цей провідник діє сила Ампера F = IB . Під її дією провідник перемістився на x з положення 1 в положення 2.

Робота по переміщенню провідника з струмом в магнітному полі дорівнює добутку сили струму на магнітний потік, перерізаний рухомим провідником.

А = І Ф .

Сила Лоренца. Електричний струм уявляє собою сукупність заряджених частинок, які здійснюють упорядкований рух. Тому дія магнітного поля на провідник зі струмом є результатом дії поля на рухомі заряди всередині провідника.

Силу, яка діє на рухому заряджену частинку збоку магнітного поля, називають силою.

Значення сили Лоренца можна знайти за допомогою закону Ампера. Модуль сили Лоренца дорівнює відношенню модуля сили F, що діє на ділянку провідника довжиною Δl, до кількості N заряджених частинок, які упорядковано рухаються на цій ділянці:

F_Л = F/N .

Згідно електронної теорії сила струму у провіднику у провіднику визначається за формулою:

І = qn S ,

Де І – сила струму, q– заряд частинки, яка створює струм, n = N/V– концентрація заряджених частинок у провіднику, - швидкість напрямленого руху частинок, S– площа перерізу провідника.

Підставимо у закон Ампера замість сили струму праву частину :

F = q_on SΔlBSinα

N = nSΔl ,

таким чином сила Лоренца :

F = │ q_o │ BSinα

де α – кут між векторами швидкості та магнітної індукції.

Напрямок сили Лоренца визначається також за правилом лівої руки:

Якщо розташувати ліву руку так, щоб перпендикулярна складова швидкості заряду входила у долоню, а чотири пальці були напрямлені за рухом позитивного заряду ( проти руху негативного), то відігнутий на 90^о великий палець вкаже напрямок сили Лоренца. (рис.).

Зазначимо, що магнітне поле не діє на електричний заряд, що покоїться. В цьому полягає істотна відмінність магнітного поля від електричного. Магнітне поле діє тільки на заряди, що рухаються в ньому.

Досліди Фарадея

29 серпня 1831 р. після понад 16 тисяч дослідів англійський фізик і хімік М. Фарадей одержав електричний струм за допомогою магнітного поля постійного магніту.

Досліди Фарадея:

Візьмемо котушку, помістимо всередину неї постійний магніт і з'єднаємо котушку з гальванометром. Виймаючи магніт з котушки, помітимо, що під час руху магніту стрілка гальванометра відхиляється ліворуч. Але як тільки рух магніту припиняється, стрілка приладу повертається на нульову позначку. Тепер уведемо магніт у котушку. Під час руху магніту стрілка гальванометра знову відхиляється, тільки в іншому напрямку — праворуч. Після припинення руху магніту стрілка так само повертається на нульову позначку.

Явище виникнення електричного струму в замкненій котушці можна спостерігати також, якщо рухати саму котушку відносно нерухомого магніту або змінювати силу струму в іншій котушці, яка разом з досліджуваною надіта на спільне осердя.

Майкл Фарадей дійшов висновку: електричний струм у замкненій котушці виникає тільки тоді, коли магнітне поле, що пронизує її, змінюється. Цей струм було названо індукційним.

Річ у тім, що змінне магнітне поле завжди супроводжується появою у навколишньому просторі електричного поля. Саме електричне поле, а не магнітне, діє на вільні заряджені частинки в котушці й надає їм напрямленого руху, створюючи таким чином індукційний струм. Виникнення індукційного струму в нерухомому провіднику не можна пояснити дією магнітного поля на вільні заряди, адже на нерухомі частки магнітне поле не діє.

Означення: Явище породження в просторі електричного поля змінним магнітним полем називають явищем електромагнітної індукції.

Означення: Явище виникнення електричного струму в замкненому провідному контурі внаслідок зміни магнітного поля, що пронизує контур, називають електромагнітною індукцією, а струм, що виникає при цьому, — індукційним.

Напрямок індукційного струму

Щоб визначити напрямок індукційного струму, скористаємося замкнутою котушкою. Якщо змінювати магнітне поле, що пронизує котушку, то в котушці виникатиме індукційний струм. У результаті котушка сама стає магнітом.

Як відомо, два магніти взаємодіють: вони відштовхуються або притягуються.

Дослід показує, що при наближенні магніту до котушки вона відштовхуватиметься від магніту (незалежно від полюса магніту). Це означає, що в котушці виникає індукційний струм такого напрямку, що вона виявляється поверненою до магніту однойменним полюсом.

Якщо ж магніт віддаляти від котушки, то котушка буде притягатися до магніту. Це означає, що в цьому випадку індукційний струм має такий напрямок, що котушка виявляється поверненою до магніту протилежним полюсом.

Знаючи напрямок магнітного поля котушки, можна визначити напрямок індукційного струму, скориставшись правилом свердлика.

Для успішного розв'язання задач учням може бути запропоноване таке формулювання для знаходження напрямку індукційного струму: поля, струми й сили, що виникають у процесах індукції, завжди перешкоджають тому процесу, що викликає явище електромагнітної індукції.

Інакше: індукційний струм у замкнутому контурі завжди має такий напрямок, що створене ним магнітне поле намагається скомпенсувати зміну магнітного потоку, що зумовило цей струм.

Ця закономірність називається правилом Ленца.

Електричне поле, що виникає під час зміни магнітного поля, має зовсім іншу структуру, ніж електростатичне. Воно не пов’язано безпосередньо з електричними зарядами, і його лінії напруженості не можуть на них починатися й закінчуватися. Вони взагалі ніде не починаються й не закінчуються, а являють собою замкнуті лінії, подібні до ліній індукції магнітного поля. Крім того, робота з переміщення зарядів уздовж замкнутого контуру, виконана силами цього електричного поля, не дорівнює нулю. Це так зване вихрове електричне поле.

Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 19; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!