Interacțiunea sarcinilor în mișcare. Acțiunea sarcinilor în mișcare (curenți electrici) unele asupra altora diferă de interacțiunea coulombiană a sarcinilor fixe.
Interacțiunea sarcinilor în mișcare se numește magnetică.

Exemple de manifestare a interacțiunii magnetice:

* atragerea sau respingerea a doi conductori paraleli cu curentul;
* magnetismul unor substanțe, de exemplu, minereul de fier magnetic, din care se fac magneți permanenți; rotind o săgeată ușoară din material magnetic lângă un conductor care poartă curent
* rotația cadrului cu curent într-un câmp magnetic.
*

Interacțiune magnetică efectuat prin camp magnetic.
Câmpul magnetic este o formă specială a existenței materiei.
Proprietățile câmpului magnetic:

* generate de sarcini în mișcare (curent electric) sau alternative câmp electric;
* detectat prin acțiune pe electricitate sau un ac magnetic.

Vector de inducție magnetică. Experimentele arată că câmpul magnetic produce un efect de orientare asupra circuitului purtător de curent și a acului magnetic, forțându-le să fie setate într-o anumită direcție. Prin urmare, pentru a caracteriza câmpul magnetic, trebuie utilizată o valoare, a cărei direcție este asociată cu orientarea circuitului cu curent sau cu acul magnetic în câmpul magnetic. Această valoare se numește vectorul de inducție magnetică B.
Direcția vectorului de inducție magnetică este luată:

* direcția normalei pozitive la planul circuitului cu curent,
* direcția polului nord al unui ac magnetic plasat într-un câmp magnetic.

Modulul vectorului B este egal cu raportul dintre cuplul maxim care acționează asupra cadrului cu curent într-un punct dat din câmp și produsul dintre puterea curentului I și aria circuitului S.
B \u003d Mmax / (I S). (unu)

Cuplul M depinde de proprietățile câmpului și este determinat de produsul I·S.

Valoarea vectorului de inducție magnetică, determinată de formula (1), depinde numai de proprietățile câmpului.
Unitatea de măsură B este 1 Tesla.

Reprezentarea grafică a câmpurilor magnetice. Pentru o reprezentare grafică a câmpurilor magnetice se folosesc linii de inducție magnetică (linii de câmp magnetic). O linie de inducție magnetică este o linie, în fiecare punct al căreia vectorul de inducție magnetică este direcționat tangențial la acesta.
Liniile de inducție magnetică sunt linii închise.

Exemple de câmpuri magnetice:
1. Conductor drept cu curent
Liniile de inducție magnetică sunt cercuri concentrice centrate pe conductor.

2. Curent circular
Direcția vectorului de inducție magnetică este legată de direcția curentului din circuit prin regula șurubului drept.

3. Solenoid cu curent
În interiorul unui solenoid lung cu curent, câmpul magnetic este uniform și liniile de inducție magnetică sunt paralele între ele. Direcția B și direcția curentului în spirele solenoidului sunt legate de regula șurubului drept

Principiul suprapunerii câmpurilor. Dacă în orice regiune a spațiului există o impunere a mai multor câmpuri magnetice, atunci vectorul de inducție magnetică a câmpului rezultat este egal cu suma vectorială a inducțiilor câmpurilor individuale:
B=SBi

Forțele care acționează între sarcini electrice fixe sunt determinate de legea lui Coulomb. Fiecare sarcină creează un câmp care acționează asupra unei alte taxe și invers. Cu toate acestea, între sarcinile electrice pot exista și alte forțe. Ele pot fi găsite dacă se efectuează următorul experiment.

Să luăm doi conductori flexibili, să le fixăm vertical și apoi să atașăm capetele inferioare la polii sursei de curent. Nu există atracție sau repulsie. Dar dacă celelalte capete sunt conectate cu un fir, astfel încât în ​​conductori să apară curenți din direcția opusă, atunci conductorii vor începe să se respingă unul pe celălalt. În cazul curenților în același sens conductoarele sunt atrase.

Fenomenul de interacțiune a curenților a fost descoperit de fizicianul francez Ampère în 1820. În același an, fizicianul danez Oersted a descoperit că acul magnetic se rotește atunci când un curent electric este trecut printr-un conductor situat în apropierea acestuia.

Interacțiunile dintre conductori cu curent, adică interacțiunile între sarcini electrice în mișcare, se numesc magnetic. Forțele cu care conducătorii de curent acționează unul asupra celuilalt se numesc forțe magnetice.

Un câmp magnetic

La fel ca în spațiul din jurul sarcinilor electrice imobile, apare câmp electric, în spațiul din jurul sarcinilor în mișcare, un câmp magnetic. Un curent electric într-unul dintre conductori creează un câmp magnetic în jurul său, care acționează asupra curentului din al doilea conductor. Iar câmpul creat de curentul electric al celui de-al doilea conductor acționează asupra primului.

Câmpul magnetic este o formă specială de materie prin care se realizează interacțiunea dintre particulele încărcate electric în mișcare.

Câmpul magnetic este creat nu numai de curentul electric, ci și de magneții permanenți. Pe baza experimentelor sale, Ampere a concluzionat că interacțiunea curenților cu un magnet și magneții între ei poate fi explicată dacă presupunem că în interiorul magnetului există curenți circulari moleculari neamortizați.

Trecerea unui curent electric poate fi însoțită de încălzirea și luminiscența unei substanțe, de diferitele sale transformări chimice și de interacțiunea magnetică. Dintre toate acțiunile cunoscute ale curentului, doar interacțiunea magnetică însoțește curentul electric în orice condiții, în orice mediu și în vid.

1. Câmp de mișcare încărca. Legea lui Bio-Savvar (câmp electric care curge)

Principal sarcina magnetostaticei este capacitatea de a calcula. caracteristicile câmpului. Legea B-S-L folosind principiul suprapunerii dă cea mai simplă metodă calculul câmpurilor.

dB inducție, creată. în exact A.

dB=(   (I dl sin/r 2)

dH=(I dl sin/(4r 2)

inducție magnetică câmp creat de un element conductor dl cu curent I în punctul A la distanţa r de dl proporţional. puterea curentului, dl, sinusul unghiului dintre r și dl și arr. proporţie. pătratul distanței r.

dB=(  ·(I· /r 3)

Valoarea s-on B-S-L constă în faptul că cunoscând dH și dB din dl, puteți calcula H și B ale conductorului finit. dimensiuni diferite. forme.

Un câmp magnetic- este o formă de materie (alta decât materia) care există în spațiul care înconjoară magneții permanenți, conductori cu curent și sarcini care se mișcă. Câmpul magnetic împreună cu câmpul electric formează un singur câmp electromagnetic.

Câmpul magnetic nu este creat doar de magneți permanenți, sarcini și curenți în mișcare în conductori, ci acționează și asupra lor.

Termenul „câmp magnetic” a fost introdus în 1845 de M. Faraday. Până în acest moment, erau deja cunoscute unele fenomene de electrodinamică, care necesită explicații:

1. Fenomenul de interacțiune a magneților permanenți (stabilirea unui ac magnetic de-a lungul meridianului magnetic al Pământului, atracția polilor opuși, respingerea polilor cu același nume), cunoscut din cele mai vechi timpuri și studiat sistematic de W. . Hilbert (rezultatele au fost publicate în 1600 în tratatul său „Despre un magnet, corpuri magnetice și despre marele magnet - Pământul”).

2. În 1820, omul de știință danez G. X. Oersted a aflat că acul magnetic, care este plasat lângă conductorul prin care trece curentul, se rotește, încercând să fie perpendicular pe conductor.

3. În același an, fizicianul francez Ampère, care s-a interesat de experimentele lui Oersted, a relevat interacțiunea a 2 conductori rectilinii cu curentul: dacă curenții din conductori curg într-o singură direcție (paralel), atunci conductoarele se atrag (Fig. A), dacă în direcții opuse (antiparalele), atunci se resping reciproc (Fig. b).

Interacțiunile dintre conductori cu curent, adică interacțiunile între sarcini electrice în mișcare, se numesc magnetic, și forțele cu care conducătorii de curent acționează unul asupra celuilalt, - forte magnetice.

Pe baza teoriei acțiunii cu rază scurtă de acțiune, care a fost urmată de M. Faraday, curentul dintr-unul dintre conductori nu poate afecta direct curentul din celălalt conductor. La fel ca în cazul sarcinilor electrice staționare, în apropierea cărora există un câmp electric, s-a ajuns la concluzia că în spațiul care înconjoară curenții, există un câmp magnetic care acționează cu o oarecare forță asupra altui conductor purtător de curent plasat în acest câmp, sau pe un magnet permanent. La rândul său, câmpul magnetic creat de al doilea conductor purtător de curent acționează asupra curentului din primul conductor.

La fel cum un câmp electric este detectat prin efectul său asupra unei sarcini de testare introdusă în acest câmp, un câmp magnetic poate fi detectat prin efectul de orientare al unui câmp magnetic pe o buclă cu un curent mic (comparativ cu distanțele la care câmpul magnetic este detectat). se modifică vizibil) dimensiunile.

Firele care furnizează curent cadrului ar trebui să fie țesute (sau plasate unul lângă celălalt), apoi forța rezultată care acționează din partea câmpului magnetic asupra acestor fire va fi egală cu zero. Forțele care acționează asupra unui astfel de cadru cu curent îl vor roti, astfel încât planul său va fi perpendicular pe liniile de inducție a câmpului magnetic. În exemplul prezentat în figura de mai sus, cadrul se va roti astfel încât conductorul cu curent să fie în planul cadrului. Când direcția curentului în conductor se schimbă, cadrul se va întoarce cu 180 °. În câmpul dintre polii unui magnet permanent, cadrul se va întoarce într-un plan perpendicular pe magnetic linii de forță magnet.

Introducere……………………………………………………………………….3

eu.Introducere în fenomen………………………………………………..5

1. Configurare experimentală……………………………..5
2. Forța de interacțiune a curenților paraleli………6

1.3 Câmp magnetic în apropierea a doi conductori paraleli…………………………………………………………….…………….9

II.Mărimea cantitativă a forțelor……………………………………10

2.1 Calculul cantitativ al forței care acționează asupra

curent într-un câmp magnetic…………………………………………..10

III. interacțiune electrică…………………………………13

3.1 Interacțiunea conductorilor paraleli……………13

Concluzie…………………………………………………………………..15

Lista literaturii folosite…………………………………16

Introducere

Relevanţă:

Pentru o înțelegere mai completă a subiectului electromagnetismului, este necesar să se ia în considerare mai detaliat secțiunea interacțiunii a doi conductori paraleli cu curentul. În această lucrare sunt luate în considerare caracteristicile interacțiunii a doi conductori paraleli cu curentul. Se explică atracția și repulsia lor reciprocă. Componenta cantitativă a forțelor amperi este calculată pentru experimentul efectuat în timpul lucrului. Descrie efectul unul asupra celuilalt al câmpurilor magnetice existente în jurul conductorilor cu curent și prezența componentei electrice a interacțiunii, a cărei existență este adesea neglijată.

Ţintă:

Luați în considerare empiric existența forțelor care sunt implicate în interacțiunea a doi conductori cu curentul și acordați-le o caracteristică cantitativă.

Sarcini:

1. Luați în considerare experimental prezența forțelor de amperi în conductorii prin care trece curentul electric.
2. Descrieți interacțiunea câmpurilor magnetice din jurul conductorilor cu curentul.
3. Dați o explicație a fenomenelor de atracție și repulsie a conductoarelor aflate în desfășurare.
4. Efectuați un calcul cantitativ al forțelor de interacțiune a doi conductori.
5. Considerați teoretic prezența unei componente electrice a interacțiunii a doi conductori cu curentul.

Subiect de studiu:

Fenomene electromagnetice la conductori.

Obiectul de studiu:

Forța de interacțiune a conductorilor paraleli cu curentul.

Metode de cercetare:

Analiza literaturii, observare și studiu experimental.

I. Cunoașterea fenomenului

1.1 Introducere în fenomen

Pentru demonstrația noastră, trebuie să luăm două benzi foarte subțiri de folie de aluminiu de aproximativ 40 cm lungime. Întăriți-le într-o cutie de carton, așa cum se arată în Figura 1. Benzile trebuie să fie flexibile, libere, să fie apropiate, dar să nu se atingă. Distanța dintre ele ar trebui să fie de numai 2 sau 3 mm. După ce am conectat benzile cu fire subțiri, conectăm bateriile la ele, astfel încât în ​​ambele benzi curentul să circule în direcții opuse. Această conexiune va scurtcircuita bateria și va provoca un curent de scurtă durată de 5A.

Pentru a preveni defectarea bateriilor, acestea trebuie conectate pentru câteva secunde de fiecare dată.

Acum să conectăm una dintre bateriile cu semne opuse și să lăsăm curentul să curgă într-o singură direcție.

Cu o conexiune reușită, efectul vizibil este mic, dar ușor de observat.

Să acordăm atenție faptului că acest efect nu este în niciun caz legat de mesajele de încărcare către benzi. Ele rămân neutre din punct de vedere electrostatic. Pentru a te asigura că nu se întâmplă nimic cu dungi atunci când sunt cu adevărat se încarcă la această tensiune joasă, conectați ambele benzi la un pol al bateriei, sau una dintre ele la un pol și cealaltă la al doilea. (Dar nu vom închide circuitul pentru a evita apariția curenților în benzi.)

1.2 Forța interacțiunii curenților paraleli

În timpul experimentului, am observat o forță care nu poate fi explicată în termeni de electrostatică. Când curentul curge într-o singură direcție în doi conductori paraleli, există o forță atractivă între ei. Când curenții curg în direcții opuse, firele se resping reciproc.

Valoarea reală a acestei forţe care acţionează între curenti paraleli, iar dependența sa de distanța dintre fire poate fi măsurată folosind un dispozitiv simplu sub forma unei balanțe. Având în vedere absența unui astfel de lucru, să luăm cu încredere, rezultatele experimentelor care arată că această forță este invers proporțională cu distanța dintre axele firelor: F1/r.

Deoarece această forță trebuie să se datoreze unei anumite influențe care se propagă de la un fir la altul, o astfel de geometrie cilindrică va crea o forță care depinde invers de prima putere a distanței. Amintiți-vă că câmpul electrostatic se propagă dintr-un fir încărcat, de asemenea, cu o dependență de distanță a formei 1/r.

Pe baza experimentelor, este, de asemenea, clar că forța de interacțiune dintre fire depinde de produsul curenților care curg prin ele. Din simetrie, putem concluziona că dacă această forță este proporțională cu eu1 , trebuie să fie proporțional și eu2. Că această forță este direct proporțională