Interacțiunea sarcinilor în mișcare. Acțiunea sarcinilor în mișcare (curenți electrici) unul asupra celuilalt diferă de interacțiunea coulombiană a sarcinilor staționare.
Interacțiunea sarcinilor în mișcare se numește magnetică.

Exemple de manifestări ale interacțiunii magnetice:

* atragerea sau respingerea a doi conductori paraleli cu curentul;
* magnetismul anumitor 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.
Un câmp magnetic este o formă specială de existență a materiei.
Proprietățile câmpului magnetic:

* generate de sarcini în mișcare (curent electric) sau alternative câmp electric;
*detectat prin efectul asupra electricitate sau 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 se alinieze într-o anumită direcție. Prin urmare, pentru a caracteriza câmpul magnetic, trebuie utilizată o cantitate, a cărei direcție este legată de orientarea buclei purtătoare de curent sau a acului magnetic în câmpul magnetic. Această mărime se numește vectorul de inducție magnetică B.
Direcția vectorului de inducție magnetică este considerată:

* direcția normalei pozitive la planul circuitului purtător de 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 = Mmax/(I·S). (1)

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. Liniile de inducție magnetică (liniile de câmp magnetic) sunt utilizate pentru a reprezenta grafic câmpurile magnetice. O linie de inducție magnetică este o linie în fiecare punct din care 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, iar 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 suprapunere a mai multor câmpuri magnetice, atunci vectorul inducției magnetice a câmpului rezultat este egal cu suma vectorială a inducțiilor câmpurilor individuale:
B = SBi

Între sarcinile electrice staționare există forțe 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 detectate prin efectuarea următorului experiment.

Să luăm doi conductori flexibili, să le întărim pe verticală și apoi să le conectăm capetele inferioare la polii sursei de curent. Nu se detectează atracție sau repulsie. Dar dacă celelalte capete sunt conectate cu sârmă, astfel încât în ​​conductori să apară curenți de direcții opuse, atunci conductorii vor începe să se respingă unul pe celălalt. În cazul curenților de aceeași direcție, conductorii se atrag.

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

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 staționare, a câmp electric, în spațiul din jurul sarcinilor în mișcare, apare 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 acţionează asupra primului.

Un câmp magnetic este o formă specială de materie prin care are loc interacțiunea între 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 a magneților unul cu altul poate fi explicată dacă presupunem că în interiorul magnetului există curenți circulari moleculari neamortizați.

Trecerea unui curent electric poate fi însoțită de încălzirea și strălucirea unei substanțe, de diferitele sale transformări chimice și de interacțiunea magnetică. Dintre toate efectele 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)

De bază Sarcina magnetostaticei este capacitatea de a calcula. caracteristicile câmpurilor. Legea B-S-L folosind principiul suprapunerii dă cea mai simplă metodă calcule de teren.

dB-inducție, creat exact A.

dB=(  ·(I·dl·sin/r 2)

dH=(I dl sin/(4r 2)

Inductie magnetica 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. proporţional distanta la patrat r.

dB=(  ·(I· /r 3)

Semnificația B-S-L este că cunoscând dH și dB din dl puteți calcula H și B ale conductorului finit. dimensiuni diverse forme

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

eu.Cunoașterea fenomenului………………………………………………..5

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

1.3. Câmp magnetic lângă 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 conductoarelor paralele……………13

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

Lista de referinte…………………………………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. Această lucrare examinează 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 purtători de curent și prezența unei componente 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 oferiți-le o descriere cantitativă.

Sarcini:

1. Luați în considerare experimental prezența forțelor de amperi în conductorii prin care trece curentul electric.
2. Descrieți interacțiunea câmpurilor magnetice în jurul conductorilor purtători de curent.
3. Dați o explicație pentru fenomenele de atracție și repulsie a conductoarelor care apar.
4. Efectuați un calcul cantitativ al forțelor de interacțiune dintre 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 dintre conductorii paraleli și curent.

Metode de cercetare:

Analiza literaturii, observare și cercetare experimentală.

I. Cunoaşterea 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, fixându-le într-o cutie de carton, așa cum se arată în Figura 1. Benzile trebuie să fie flexibile, libere, apropiate una de cealaltă, dar să nu se atingă. . Distanța dintre ele ar trebui să fie de numai 2 sau 3 mm. După ce am conectat benzile folosind 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 deteriorarea bateriilor, trebuie să le conectați câteva secunde de fiecare dată.

Să conectăm acum una dintre bateriile cu semne opuse și să trecem curentul într-o direcție.

Dacă conexiunea are succes, efectul vizibil este mic, dar ușor de observat.

Să observăm că acest efect nu are nimic de-a face cu transferul de încărcare către benzi. Electrostatic rămân neutre. Pentru a vă asigura de acest lucru, nu se întâmplă nimic cu benzile atunci când sunt de fapt încărcareaÎnainte de această tensiune joasă, conectăm ambele benzi la un pol al bateriei, sau una dintre ele la un pol, iar cealaltă la al doilea. (Dar nu vom închide circuitul pentru a evita apariția curenților în benzi.)

1.2 Forța de interacțiune între curenții paraleli

În timpul experimentului, am observat o forță care nu poate fi explicată în cadrul electrostaticei. Când doi conductori paraleli transportă curent într-o singură direcție, 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 scale. Având în vedere absența acestora, vom lua cu încredere rezultatele experimentale care arată că această forță este invers proporțională cu distanța dintre axele firelor: F 1/r.

Deoarece această forță trebuie să se datoreze unei anumite influențe care se răspândește de la un fir la altul, o astfel de geometrie cilindrică va crea o forță care depinde invers de prima putere a distanței. Să ne amintim că câmpul electrostatic se propagă dintr-un fir încărcat, tot în funcție de distanța formei 1/r.

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

Un câmp magnetic- este una dintre formele de materie (alta decât substanța) care există în spațiul care înconjoară magneții permanenți, conductorii purtători de curent și sarcinile care se mișcă. Câmpul magnetic împreună cu câmpul electric formează un singur câmp electromagnetic.

Câmpul magnetic nu este creat doar de magneții permanenți, sarcinile și curenții în mișcare în conductori, ci acționează și asupra lor.

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

1. Fenomenul de interacțiune a magneților permanenți (stabilirea unui ac magnetic de-a lungul meridianului magnetic al Pământului, atracția polilor diferiți, respingerea polilor asemănători), cunoscut încă din cele mai vechi timpuri și studiat sistematic de W. Gilbert (rezultatele au fost publicat în 1600 în tratatul său „Despre magnet, corpuri magnetice și despre marele magnet - Pământ”).

2. În 1820, omul de știință danez G. H. Oersted a aflat că un ac magnetic, care este plasat lângă un conductor prin care trece curentul, se rotește, încercând să se poziționeze perpendicular pe conductor.

3. În același an, fizicianul francez Ampere, care a devenit interesat de experimentele lui Oersted, a dezvăluit interacțiunea a 2 conductori drepti cu curentul: dacă curenții din conductori curg într-o singură direcție (paralel), atunci conductorii se atrag (Fig. A), dacă sunt în direcții opuse (antiparalele), atunci se resping (Fig. b).

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

Pe baza teoriei acțiunii cu rază scurtă de acțiune, la care a aderat M. Faraday, curentul dintr-unul dintre conductori nu poate afecta direct curentul din celălalt conductor. Similar cu cazul sarcinilor electrice staționare, în jurul 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 cu 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.

Așa 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 asupra unui cadru cu un curent mic (comparativ cu distanțele la care câmpul se modifică considerabil) dimensiuni.

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