Взаимодействие на движещи се заряди. Действието на движещите се заряди (електрически токове) един върху друг се различава от взаимодействието на Кулон на неподвижни заряди.
Взаимодействието на движещи се заряди се нарича магнитно.

Примери за проявление на магнитно взаимодействие:

* привличане или отблъскване на два успоредни проводника с ток;
* магнетизъм на някои вещества, например магнитна желязна руда, от която се правят постоянни магнити; завъртане на светлинна стрелка от магнитен материал в близост до проводник с ток
* въртене на рамката с ток в магнитно поле.
*

Магнитно взаимодействиеизвършва се чрез магнитно поле.
Магнитното поле е специална форма на съществуване на материята.
Свойства на магнитното поле:

* генерирани от движещи се заряди (електрически ток) или променливи електрическо поле;
* открит от действие на електричествоили магнитна игла.

Вектор на магнитна индукция. Експериментите показват, че магнитното поле създава ориентиращ ефект върху тоководещата верига и магнитната стрелка, принуждавайки ги да бъдат настроени в определена посока. Следователно, за да се характеризира магнитното поле, трябва да се използва стойност, чиято посока е свързана с ориентацията на веригата с ток или магнитната стрелка в магнитното поле. Тази стойност се нарича вектор на магнитната индукция B.
Взема се посоката на вектора на магнитната индукция:

* посоката на положителната нормала към равнината на веригата с ток,
* посока на северния полюс на магнитна стрелка, поставена в магнитно поле.

Модулът на вектора B е равен на съотношението на максималния въртящ момент, действащ върху рамката с ток в дадена точка на полето, към произведението на силата на тока I и площта на веригата S.
B \u003d Mmax / (I S). (един)

Въртящият момент M зависи от свойствата на полето и се определя от произведението I·S.

Стойността на вектора на магнитната индукция, определена по формула (1), зависи само от свойствата на полето.
Мерната единица B е 1 тесла.

Графично представяне на магнитни полета. За графично представяне на магнитните полета се използват линии на магнитна индукция (линии на магнитно поле). Линия на магнитна индукция е линия, във всяка точка на която векторът на магнитната индукция е насочен тангенциално към нея.
Линиите на магнитната индукция са затворени линии.

Примери за магнитни полета:
1. Прав проводник с ток
Линиите на магнитната индукция са концентрични окръжности, центрирани върху проводника.

2. Кръгов ток
Посоката на вектора на магнитната индукция е свързана с посоката на тока във веригата по правилото на десния винт.

3. Соленоид с ток
Вътре в дълъг соленоид с ток магнитното поле е равномерно и линиите на магнитна индукция са успоредни една на друга. Посоката B и посоката на тока в завъртанията на соленоида са свързани по правилото на десния винт

Принципът на суперпозиция на полета. Ако във всяка област на пространството има налагане на няколко магнитни полета, тогава векторът на магнитната индукция на полученото поле е равен на векторната сума на индукциите на отделните полета:
B=SBi

Силите, действащи между фиксирани електрически заряди, се определят от закона на Кулон. Всеки заряд създава поле, което действа върху друг заряд и обратно. Между електрическите заряди обаче могат да съществуват други сили. Те могат да бъдат намерени, ако се проведе следният експеримент.

Да вземем два гъвкави проводника, да ги фиксираме вертикално и след това да прикрепим долните краища към полюсите на източника на ток. Няма привличане или отблъскване. Но ако другите краища са свързани с жица, така че в проводниците да възникнат токове с противоположна посока, тогава проводниците ще започнат да се отблъскват един друг. При токове в една и съща посока проводниците се привличат.

Феноменът на взаимодействието на токовете е открит от френския физик Ампер през 1820 г. През същата година датският физик Оерстед открива, че магнитната игла се върти, когато електрически ток преминава през проводник, разположен близо до нея.

Наричат ​​се взаимодействия между проводници с ток, т.е. взаимодействия между движещи се електрически заряди магнитен. Силите, с които проводниците с ток действат един върху друг, се наричат ​​магнитни сили.

Магнитно поле

Точно както в пространството около неподвижните електрически заряди възниква електрическо поле, в пространството около движещите се заряди, магнитно поле. Електрическият ток в един от проводниците създава около себе си магнитно поле, което действа върху тока във втория проводник. И полето, създадено от електрическия ток на втория проводник, действа върху първия.

Магнитното поле е специална форма на материя, чрез която се осъществява взаимодействието между движещи се електрически заредени частици.

Магнитното поле се създава не само от електрически ток, но и от постоянни магнити. Въз основа на своите експерименти Ампер заключава, че взаимодействието на токовете с магнит и магнитите помежду си може да се обясни, ако приемем, че има незатихващи молекулярни кръгови токове вътре в магнита.

Преминаването на електрически ток може да бъде придружено от нагряване и луминесценция на вещество, различни химични трансформации и магнитно взаимодействие. От всички известни действия на тока само магнитното взаимодействие придружава електрическия ток при всякакви условия, във всяка среда и във вакуум.

1. Поле на движение зареждане. Законът на Bio-Savvar (електрическо поле, което тече)

Основен задачата на магнитостатиката е способността да се изчислява. характеристики на полето. Законът B-S-L, използващ принципа на суперпозицията, дава най-простият методизчисляване на полета.

dB индукция, създадена. в точно А.

dB=(   (I dl sin/r 2)

dH=(I dl sin/(4r 2)

магнитна индукция поле, създадено от проводник dl с ток I в точка A на разстояние r от dl пропорционално. сила на тока, dl, синус от ъгъла между r и dl и обр. пропорция. квадратът на разстоянието r.

dB=(  ·(I· /r 3)

Стойността на s-on B-S-L се крие във факта, че като знаете dH и dB от dl, можете да изчислите H и B на крайния проводник. размери разл. форми.

Магнитно поле- е форма на материя (различна от материя), която съществува в пространството, което заобикаля постоянни магнити, проводници с ток и заряди, които се движат. Магнитното поле заедно с електрическото поле образуват едно електромагнитно поле.

Магнитното поле се създава не само от постоянни магнити, движещи се заряди и токове в проводниците, но и действа върху тях.

Терминът "магнитно поле" е въведен през 1845 г. от М. Фарадей. По това време вече са известни някои явления на електродинамиката, които изискват обяснение:

1. Феноменът на взаимодействието на постоянните магнити (установяването на магнитна стрелка по магнитния меридиан на Земята, привличането на противоположните полюси, отблъскването на полюсите със същото име), известен от древни времена и систематично изследван от W Хилберт (резултатите са публикувани през 1600 г. в неговия трактат "За магнита, магнитните тела и за големия магнит - Земята").

2. През 1820 г. датският учен G. X. Oersted установява, че магнитната стрелка, която е поставена до проводника, през който протича токът, се върти, опитвайки се да бъде перпендикулярна на проводника.

3. През същата година френският физик Ампер, който се интересува от експериментите на Ерстед, разкрива взаимодействието на 2 праволинейни проводника с ток: ако токовете в проводниците протичат в една посока (успоредно), тогава проводниците се привличат (фиг. а), ако са в противоположни посоки (антипаралелни), тогава те се отблъскват взаимно (фиг. b).

Наричат ​​се взаимодействия между проводници с ток, т.е. взаимодействия между движещи се електрически заряди магнитен, и силите, с които тоководещите проводници действат един върху друг, - магнитни сили.

Въз основа на теорията за късо действие, следвана от М. Фарадей, токът в един от проводниците не може да повлияе пряко на тока в другия проводник. Подобно на случая с неподвижни електрически заряди, в близост до които има електрическо поле, се стигна до заключението, че в пространството около токовете има магнитно поле, което действа с някаква сила върху друг проводник с ток, поставен в това поле, или на постоянен магнит. На свой ред, магнитното поле, създадено от втория проводник с ток, действа върху тока в първия проводник.

Точно както електрическото поле се открива чрез въздействието му върху тестов заряд, въведен в това поле, магнитното поле може да бъде открито чрез ориентиращия ефект на магнитно поле върху контур с малък ток (в сравнение с разстоянията, на които магнитното поле се променя забележимо) размерите.

Проводниците, подаващи ток към рамката, трябва да бъдат изтъкани (или поставени близо един до друг), тогава резултантната сила, действаща от страната на магнитното поле върху тези проводници, ще бъде равна на нула. Силите, действащи върху такава рамка с ток, ще я завъртят, така че нейната равнина ще бъде перпендикулярна на линиите на индукция на магнитното поле. В примера, показан на фигурата по-горе, рамката ще се завърти така, че проводникът с ток да е в равнината на рамката. Когато посоката на тока в проводника се промени, рамката ще се завърти на 180 °. В полето между полюсите на постоянен магнит рамката ще се завърти в равнина, перпендикулярна на магнита силови линиимагнит.

Въведение……………………………………………………………………….3

азВъведение във феномена………………………………………………..5

1. Експериментална постановка……………………………..5
2. Сила на взаимодействие на паралелни токове………………6

1.3 Магнитно поле в близост до два успоредни проводника………………………………………………………………….9

II.Количествената величина на силите……………………………………10

2.1 Количествено изчисляване на силата, действаща върху

ток в магнитно поле…………………………………………..10

III. електрическо взаимодействие…………………………………13

3.1 Взаимодействие на паралелни проводници……………13

Заключение…………………………………………………………………..15

Списък на използваната литература…………………………………16

Въведение

Уместност:

За по-пълно разбиране на темата за електромагнетизма е необходимо да се разгледа по-подробно разделът на взаимодействието на два паралелни проводника с ток. В тази статия се разглеждат характеристиките на взаимодействието на два паралелни проводника с ток. Обяснено е тяхното взаимно привличане и отблъскване. Количественият компонент на амперовите сили се изчислява за експеримента, проведен по време на работа. Описва взаимното въздействие на магнитните полета, съществуващи около проводниците с ток, и наличието на електрическия компонент на взаимодействието, чието съществуване често се пренебрегва.

Цел:

Емпирично разгледайте съществуването на сили, които участват във взаимодействието на два проводника с ток и им дайте количествена характеристика.

Задачи:

1. Помислете експериментално за наличието на амперни сили в проводниците, през които преминава електрически ток.
2. Опишете взаимодействието на магнитните полета около проводниците с ток.
3. Дайте обяснение на протичащите явления на привличане и отблъскване на проводници.
4. Направете количествено изчисление на силите на взаимодействие на два проводника.
5. Теоретично разгледайте наличието на електрически компонент на взаимодействието на два проводника с ток.

Предмет на изследване:

Електромагнитни явления в проводниците.

Обект на изследване:

Силата на взаимодействие на паралелни проводници с ток.

Изследователски методи:

Анализ на литературата, наблюдение и експериментално изследване.

I. Запознаване с явлението

1.1 Въведение във феномена

За нашата демонстрация трябва да вземем две много тънки ленти от алуминиево фолио с дължина около 40 см. Подсилете ги в картонена кутия, както е показано на фигура 1. Лентите трябва да са гъвкави, хлабави, трябва да са близо, но да не се допират. Разстоянието между тях трябва да бъде само 2 или 3 мм. След като свържем лентите с тънки проводници, свързваме батерии към тях, така че и в двете ленти токът да тече в противоположни посоки. Тази връзка ще доведе до късо съединение на батерията и ще предизвика краткотраен ток от 5A.

За да предотвратите повреда на батериите, те трябва да бъдат свързани за няколко секунди всеки път.

Сега нека свържем една от батериите с противоположни знаци и оставим тока да тече в една посока.

При успешна връзка видимият ефект е малък, но лесен за наблюдение.

Нека обърнем внимание, че този ефект по никакъв начин не е свързан със съобщенията за зареждане към лентите. Те остават електростатично неутрални. За да сте сигурни, че нищо не се случва с ивиците, когато наистина са се зареждаткъм това ниско напрежение свържете двете ленти към единия полюс на батерията или едната от тях към единия полюс, а другата към втория. (Но ние няма да затворим веригата, за да избегнем появата на токове в лентите.)

1.2 Силата на взаимодействие на паралелни токове

По време на експеримента наблюдавахме сила, която не може да бъде обяснена от гледна точка на електростатиката. Когато токът тече само в една посока в два успоредни проводника, между тях съществува сила на привличане. Когато токовете протичат в противоположни посоки, проводниците се отблъскват.

Действителната стойност на тази сила, действаща между паралелни течения, а зависимостта му от разстоянието между проводниците може да се измери с помощта на просто устройство под формата на баланс. С оглед на липсата на такива, нека го приемем на вяра, резултатите от експерименти, които показват, че тази сила е обратно пропорционална на разстоянието между осите на проводниците: F1/r.

Тъй като тази сила трябва да се дължи на някакво влияние, разпространяващо се от един проводник към друг, такава цилиндрична геометрия ще създаде сила, която зависи обратно на първата степен на разстоянието. Спомнете си, че електростатичното поле се разпространява от заредена жица, също със зависимост от разстоянието на формата 1/р.

Въз основа на експериментите също така става ясно, че силата на взаимодействие между проводниците зависи от произведението на токовете, протичащи през тях. От симетрията можем да заключим, че ако тази сила е пропорционална на аз1 , то трябва да е пропорционално и аз2. Че тази сила е правопропорционална