Interazione di cariche mobili. L'azione delle cariche in movimento (correnti elettriche) l'una sull'altra differisce dall'interazione coulombiana delle cariche fisse.
L'interazione delle cariche in movimento è chiamata magnetica.

Esempi della manifestazione dell'interazione magnetica:

* attrazione o repulsione di due conduttori paralleli con la corrente;
* il magnetismo di alcune sostanze, ad esempio il minerale di ferro magnetico, da cui sono fatti i magneti permanenti; ruotare una freccia leggera di materiale magnetico vicino a un conduttore percorso da corrente
* rotazione del telaio con corrente in un campo magnetico.
*

Interazione magnetica effettuato attraverso campo magnetico.
Il campo magnetico è una forma speciale dell'esistenza della materia.
Proprietà del campo magnetico:

* generato da cariche in movimento (corrente elettrica) o alternate campo elettrico;
* rilevato dall'azione su elettricità o un ago magnetico.

Vettore di induzione magnetica. Gli esperimenti mostrano che il campo magnetico produce un effetto di orientamento sul circuito che trasporta la corrente e sull'ago magnetico, costringendoli a essere impostati in una certa direzione. Pertanto, per caratterizzare il campo magnetico, è necessario utilizzare un valore la cui direzione è associata all'orientamento del circuito con la corrente o l'ago magnetico nel campo magnetico. Questo valore è chiamato vettore di induzione magnetica B.
La direzione del vettore di induzione magnetica è presa:

* la direzione della normale positiva al piano del circuito con la corrente,
* direzione del polo nord di un ago magnetico posto in un campo magnetico.

Il modulo del vettore B è uguale al rapporto tra la coppia massima che agisce sul telaio con la corrente in un dato punto del campo per il prodotto dell'intensità della corrente I e dell'area del circuito S.
B \u003d Mmax / (IOS). (uno)

La coppia M dipende dalle proprietà del campo ed è determinata dal prodotto I·S.

Il valore del vettore di induzione magnetica, determinato dalla formula (1), dipende solo dalle proprietà del campo.
L'unità di misura B è 1 Tesla.

Rappresentazione grafica dei campi magnetici. Per una rappresentazione grafica dei campi magnetici, vengono utilizzate linee di induzione magnetica (linee di campo magnetico). Una linea di induzione magnetica è una linea, in ogni punto della quale il vettore di induzione magnetica è diretto tangenzialmente ad essa.
Le linee di induzione magnetica sono linee chiuse.

Esempi di campi magnetici:
1. Conduttore diritto con corrente
Le linee di induzione magnetica sono cerchi concentrici centrati sul conduttore.

2. Corrente circolare
La direzione del vettore di induzione magnetica è correlata alla direzione della corrente nel circuito dalla regola della vite destra.

3. Solenoide con corrente
All'interno di un lungo solenoide con corrente, il campo magnetico è uniforme e le linee di induzione magnetica sono parallele tra loro. La direzione B e la direzione della corrente nelle spire del solenoide sono correlate dalla regola della vite destra

Il principio di sovrapposizione dei campi. Se in qualsiasi regione dello spazio c'è un'imposizione di più campi magnetici, il vettore di induzione magnetica del campo risultante è uguale alla somma vettoriale delle induzioni dei singoli campi:
B=SBi

Le forze che agiscono tra cariche elettriche fisse sono determinate dalla legge di Coulomb. Ogni carica crea un campo che agisce su un'altra carica e viceversa. Tuttavia, altre forze possono esistere tra le cariche elettriche. Possono essere trovati se viene eseguito il seguente esperimento.

Prendiamo due conduttori flessibili, li fissiamo verticalmente, quindi fissiamo le estremità inferiori ai poli della sorgente di corrente. Non c'è attrazione o repulsione. Ma se le altre estremità sono collegate con un filo in modo che nei conduttori sorgano correnti nella direzione opposta, i conduttori inizieranno a respingersi a vicenda. Nel caso di correnti nella stessa direzione, i conduttori vengono attratti.

Il fenomeno dell'interazione delle correnti fu scoperto dal fisico francese Ampère nel 1820. Nello stesso anno, il fisico danese Oersted scoprì che l'ago magnetico ruota quando una corrente elettrica viene fatta passare attraverso un conduttore situato vicino ad esso.

Si chiamano interazioni tra conduttori con corrente, cioè interazioni tra cariche elettriche in movimento magnetico. Le forze con cui i conduttori che trasportano corrente agiscono l'uno sull'altro sono chiamate forze magnetiche.

Un campo magnetico

Proprio come nello spazio che circonda le cariche elettriche immobili, sorge campo elettrico, nello spazio circostante le cariche in movimento, un campo magnetico. Una corrente elettrica in uno dei conduttori crea un campo magnetico attorno a sé, che agisce sulla corrente nel secondo conduttore. E sul primo agisce il campo creato dalla corrente elettrica del secondo conduttore.

Il campo magnetico è una forma speciale di materia attraverso la quale avviene l'interazione tra particelle cariche elettricamente in movimento.

Il campo magnetico è creato non solo dalla corrente elettrica, ma anche dai magneti permanenti. Sulla base dei suoi esperimenti, Ampere ha concluso che l'interazione delle correnti con un magnete e i magneti tra loro può essere spiegata se assumiamo che all'interno del magnete ci siano correnti circolari molecolari non smorzate.

Il passaggio di una corrente elettrica può essere accompagnato dal riscaldamento e dalla luminescenza di una sostanza, dalle sue varie trasformazioni chimiche e dall'interazione magnetica. Di tutte le azioni conosciute della corrente, solo l'interazione magnetica accompagna la corrente elettrica in qualsiasi condizione, in qualsiasi mezzo e nel vuoto.

1. Campo di movimento carica. Legge di Bio-Savvar (campo elettrico che scorre)

Principale il compito della magnetostatica è la capacità di calcolare. caratteristiche del campo. La legge BSL che utilizza il principio di sovrapposizione fornisce metodo più semplice calcolo dei campi.

Induzione dB, creata. esattamente UN.

dB=(   (I dl sin/r 2)

dH=(I dl sin/(4r 2)

induzione magnetica campo creato da un elemento conduttore dl con corrente I nel punto A a distanza r da dl proporzionale. forza attuale, dl, seno dell'angolo tra r e dl e arr. proporzione. il quadrato della distanza r.

dB=(  ·(I· /r 3)

Il valore di s-on B-S-L sta nel fatto che conoscendo dH e dB da dl, puoi calcolare H e B del conduttore finito. taglie diff. le forme.

Un campo magnetico- è una forma di materia (diversa dalla materia) che esiste nello spazio che circonda magneti permanenti, conduttori di corrente e cariche che si muovono. Il campo magnetico insieme al campo elettrico forma un unico campo elettromagnetico.

Il campo magnetico non è solo creato da magneti permanenti, cariche in movimento e correnti nei conduttori, ma agisce anche su di essi.

Il termine "campo magnetico" fu introdotto nel 1845 da M. Faraday. A questo punto erano già noti alcuni fenomeni di elettrodinamica che richiedono una spiegazione:

1. Il fenomeno dell'interazione dei magneti permanenti (l'instaurazione di un ago magnetico lungo il meridiano magnetico della Terra, l'attrazione dei poli opposti, la repulsione dei poli omonimi), noto fin dall'antichità e studiato sistematicamente da W. Hilbert (i risultati furono pubblicati nel 1600 nel suo trattato “Su un magnete, sui corpi magnetici e sul grande magnete - la Terra”).

2. Nel 1820, lo scienziato danese G. X. Oersted scoprì che l'ago magnetico, che si trova accanto al conduttore attraverso il quale scorre la corrente, ruota, cercando di essere perpendicolare al conduttore.

3. Nello stesso anno, il fisico francese Ampère, che si interessò agli esperimenti di Oersted, rivelò l'interazione di 2 conduttori rettilinei con la corrente: se le correnti nei conduttori scorrono in una direzione (parallela), allora i conduttori si attraggono (Fig. un), se in direzioni opposte (antiparallele), allora si respingono (Fig. b).

Si chiamano interazioni tra conduttori con corrente, cioè interazioni tra cariche elettriche in movimento magnetico, e le forze con cui i conduttori che trasportano corrente agiscono l'uno sull'altro, - forze magnetiche.

Sulla base della teoria dell'azione a corto raggio, seguita da M. Faraday, la corrente in uno dei conduttori non può influenzare direttamente la corrente nell'altro conduttore. Analogamente al caso delle cariche elettriche stazionarie, in prossimità delle quali vi è un campo elettrico, si è concluso che nello spazio circostante le correnti vi è un campo magnetico che agisce con una certa forza su un altro conduttore di corrente posto in questo campo, oppure su un magnete permanente. A sua volta, il campo magnetico creato dal secondo conduttore percorso da corrente agisce sulla corrente nel primo conduttore.

Proprio come un campo elettrico viene rilevato dal suo effetto su una carica di prova introdotta in questo campo, un campo magnetico può essere rilevato dall'effetto di orientamento di un campo magnetico su un anello con una corrente piccola (rispetto alle distanze alle quali il campo magnetico cambia notevolmente) dimensioni.

I fili che forniscono corrente al telaio devono essere intrecciati (o posizionati uno vicino all'altro), quindi la forza risultante che agisce dal lato del campo magnetico su questi fili sarà uguale a zero. Le forze che agiscono su un tale telaio con la corrente lo ruoteranno, in modo che il suo piano sia perpendicolare alle linee di induzione del campo magnetico. Nell'esempio mostrato nella figura sopra, il telaio ruoterà in modo che il conduttore con la corrente si trovi nel piano del telaio. Quando la direzione della corrente nel conduttore cambia, il telaio girerà di 180°. Nel campo tra i poli di un magnete permanente, il telaio girerà su un piano perpendicolare al magnetico linee di forza magnete.

introduzione……………………………………………………………………….3

IO.Introduzione al fenomeno………………………………………………..5

1. Configurazione sperimentale………………………………..5
2. Forza di interazione di correnti parallele………………6

1.3 Campo magnetico vicino a due conduttori paralleli…………………………………………………….…………….9

II.La grandezza quantitativa delle forze……………………………………10

2.1 Calcolo quantitativo della forza su cui agisce

corrente in un campo magnetico………………………………………………..10

III. interazione elettrica…………………………………13

3.1 Interazione di conduttori paralleli……………13

Conclusione…………………………………………………………………..15

Elenco della letteratura usata…………………………………16

introduzione

Rilevanza:

Per una comprensione più completa del tema dell'elettromagnetismo, è necessario considerare più in dettaglio la sezione dell'interazione di due conduttori paralleli con la corrente. In questo lavoro vengono considerate le caratteristiche dell'interazione di due conduttori paralleli con la corrente. Viene spiegata la loro reciproca attrazione e repulsione. La componente quantitativa delle forze ampere è calcolata per l'esperimento effettuato durante il lavoro. Descrive l'effetto reciproco dei campi magnetici esistenti attorno ai conduttori con la corrente e la presenza della componente elettrica dell'interazione, la cui esistenza è spesso trascurata.

Obbiettivo:

Considerare empiricamente l'esistenza di forze coinvolte nell'interazione di due conduttori con la corrente e dare loro una caratteristica quantitativa.

Compiti:

1. Si consideri sperimentalmente la presenza di forze ampere nei conduttori attraverso i quali passa la corrente elettrica.
2. Descrivere l'interazione dei campi magnetici attorno ai conduttori con la corrente.
3. Dare una spiegazione dei fenomeni in atto di attrazione e repulsione dei conduttori.
4. Fare un calcolo quantitativo delle forze di interazione di due conduttori.
5. Considerare teoricamente la presenza di una componente elettrica dell'interazione di due conduttori con la corrente.

Materia di studio:

Fenomeni elettromagnetici nei conduttori.

Oggetto di studio:

La forza di interazione dei conduttori paralleli con la corrente.

Metodi di ricerca:

Analisi della letteratura, osservazione e studio sperimentale.

I. Conoscenza del fenomeno

1.1 Introduzione al fenomeno

Per la nostra dimostrazione, dobbiamo prendere due sottilissime strisce di foglio di alluminio lunghe circa 40 cm e rinforzarle in una scatola di cartone, come mostrato in Figura 1. Le strisce devono essere flessibili, larghe, vicine, ma non toccanti. La distanza tra loro dovrebbe essere di soli 2 o 3 mm. Dopo aver collegato le strisce con fili sottili, colleghiamo loro le batterie, in modo che in entrambe le strisce la corrente scorra in direzioni opposte. Questa connessione cortocircuiterà la batteria e causerà una corrente a breve termine di 5 A.

Per evitare che le batterie si guastino, devono essere collegate ogni volta per alcuni secondi.

Ora colleghiamo una delle batterie con segni opposti e lasciamo che la corrente scorra in una direzione.

Con una connessione riuscita, l'effetto visibile è piccolo, ma facile da osservare.

Prestiamo attenzione al fatto che questo effetto non è in alcun modo connesso con i messaggi di addebito alle strisce. Rimangono elettrostaticamente neutri. Per assicurarsi che non succeda nulla alle strisce quando lo sono davvero stanno caricando a questa bassa tensione collegare entrambe le strisce ad un polo della batteria, oppure una ad un polo e l'altra al secondo. (Ma non chiuderemo il circuito per evitare la comparsa di correnti nelle strisce.)

1.2 La forza dell'interazione di correnti parallele

Durante l'esperimento, abbiamo osservato una forza che non può essere spiegata in termini di elettrostatica. Quando la corrente scorre in una sola direzione in due conduttori paralleli, c'è una forza di attrazione tra di loro. Quando le correnti scorrono in direzioni opposte, i fili si respingono.

Il valore effettivo di questa forza che agisce tra correnti parallele, e la sua dipendenza dalla distanza tra i fili può essere misurata utilizzando un semplice dispositivo a forma di bilancia. Vista l'assenza di tale, prendiamo per fede, i risultati di esperimenti che dimostrano che tale forza è inversamente proporzionale alla distanza tra gli assi dei fili: F1/r.

Poiché questa forza deve essere dovuta a una certa influenza che si propaga da un filo all'altro, una tale geometria cilindrica creerà una forza che dipende inversamente dalla prima potenza della distanza. Ricordiamo che il campo elettrostatico si propaga da un filo carico, anche con una dipendenza dalla distanza della forma 1/g.

Sulla base degli esperimenti, è anche chiaro che la forza di interazione tra i fili dipende dal prodotto delle correnti che li attraversano. Dalla simmetria, possiamo concludere che se questa forza è proporzionale a io1 , deve essere proporzionale e io2. Che questa forza sia direttamente proporzionale