การโต้ตอบของค่าเคลื่อนย้าย การกระทำของประจุที่เคลื่อนที่ (กระแสไฟฟ้า) ที่มีต่อกันนั้นแตกต่างจากอันตรกิริยาของคูลอมบ์ของประจุคงที่
ปฏิสัมพันธ์ของประจุที่เคลื่อนที่เรียกว่าแม่เหล็ก

ตัวอย่างของการรวมตัวกันของปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็ก:

* แรงดึงดูดหรือแรงผลักของตัวนำขนานสองตัวที่มีกระแส
* ความเป็นแม่เหล็กของสารบางชนิด เช่น แร่เหล็กแม่เหล็กซึ่งทำแม่เหล็กถาวร หันลูกศรไฟที่ทำจากวัสดุแม่เหล็กใกล้กับตัวนำกระแสไฟฟ้า
* การหมุนเฟรมด้วยกระแสในสนามแม่เหล็ก
*

ปฏิสัมพันธ์แม่เหล็กดำเนินการผ่าน สนามแม่เหล็ก.
สนามแม่เหล็กเป็นรูปแบบพิเศษของการมีอยู่ของสสาร
คุณสมบัติของสนามแม่เหล็ก:

* เกิดจากประจุเคลื่อนที่ (กระแสไฟฟ้า) หรือกระแสสลับ สนามไฟฟ้า;
* ตรวจพบโดยการดำเนินการบน ไฟฟ้าหรือเข็มแม่เหล็ก

เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก การทดลองแสดงให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กสร้างผลกระทบต่อวงจรพากระแสและเข็มแม่เหล็ก บังคับให้ต้องตั้งค่าในทิศทางที่แน่นอน ดังนั้นในการระบุลักษณะของสนามแม่เหล็กควรใช้ค่าทิศทางที่เกี่ยวข้องกับการวางแนวของวงจรด้วยกระแสหรือเข็มแม่เหล็กในสนามแม่เหล็ก ค่านี้เรียกว่าเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B
ทิศทางของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กถูกนำมาใช้:

* ทิศทางของค่าปกติบวกไปยังระนาบของวงจรที่มีกระแส
* ทิศทางของขั้วเหนือของเข็มแม่เหล็กที่อยู่ในสนามแม่เหล็ก

โมดูลของเวกเตอร์ B เท่ากับอัตราส่วนของแรงบิดสูงสุดที่กระทำกับเฟรมด้วยกระแส ณ จุดที่กำหนดในสนามต่อผลคูณของกระแส I และพื้นที่ของวงจร S
B \u003d Mสูงสุด / (I S). (1)

แรงบิด M ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสนามและถูกกำหนดโดยผลิตภัณฑ์ I·S

ค่าของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่กำหนดโดยสูตร (1) ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสนามเท่านั้น
หน่วยการวัด B คือ 1 เทสลา

การแสดงกราฟิกของสนามแม่เหล็ก สำหรับการแสดงกราฟิกของสนามแม่เหล็ก จะใช้เส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็ก (เส้นสนามแม่เหล็ก) เส้นของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กคือเส้นที่แต่ละจุดที่เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กถูกนำไปสัมผัสกับมัน
เส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็กเป็นเส้นปิด

ตัวอย่างของสนามแม่เหล็ก:
1. ตัวนำตรงกับกระแส
เส้นของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กเป็นวงกลมที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ตัวนำ

2. กระแสแบบวงกลม
ทิศทางของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กเกี่ยวข้องกับทิศทางของกระแสในวงจรตามกฎของสกรูขวา

3. โซลินอยด์พร้อมกระแสไฟ
ภายในโซลินอยด์ยาวที่มีกระแส สนามแม่เหล็กจะสม่ำเสมอและเส้นของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กจะขนานกัน ทิศทาง B และทิศทางของกระแสในการหมุนของโซลินอยด์สัมพันธ์กันตามกฎของสกรูขวา

หลักการซ้อนทับของเขตข้อมูล หากในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่งมีการวางตำแหน่งของสนามแม่เหล็กหลายสนาม ดังนั้นเวกเตอร์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนามผลลัพธ์จะเท่ากับผลรวมเวกเตอร์ของการเหนี่ยวนำของแต่ละสนาม:
B=เอสบี

แรงที่กระทำระหว่างประจุไฟฟ้าคงที่ถูกกำหนดโดยกฎของคูลอมบ์ แต่ละประจุจะสร้างฟิลด์ที่ทำหน้าที่กับประจุอื่นและในทางกลับกัน อย่างไรก็ตาม อาจมีแรงอื่นๆ อยู่ระหว่างประจุไฟฟ้าได้ สามารถพบได้หากทำการทดลองต่อไปนี้

ลองใช้ตัวนำที่ยืดหยุ่นได้สองตัว ติดตั้งในแนวตั้ง แล้วต่อปลายด้านล่างเข้ากับเสาของแหล่งกระแส ไม่มีการดึงดูดหรือขับไล่ แต่ถ้าปลายอีกด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับเส้นลวดเพื่อให้กระแสในทิศทางตรงกันข้ามเกิดขึ้นในตัวนำ ตัวนำก็จะเริ่มผลักกัน ในกรณีของกระแสในทิศทางเดียวกัน ตัวนำจะถูกดึงดูด

ปรากฏการณ์ของปฏิสัมพันธ์ของกระแสถูกค้นพบโดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Ampère ในปี 1820 ในปีเดียวกัน Oersted นักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์กพบว่าเข็มแม่เหล็กหมุนเมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านตัวนำที่อยู่ใกล้

เรียกปฏิสัมพันธ์ระหว่างตัวนำกับกระแส เช่น ปฏิสัมพันธ์ระหว่างประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ แม่เหล็ก. แรงที่ตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้ากระทำต่อกันเรียกว่าแรงแม่เหล็ก

สนามแม่เหล็ก

เกิดขึ้นในพื้นที่โดยรอบประจุไฟฟ้าที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ฉันใด สนามไฟฟ้าในพื้นที่โดยรอบประจุที่เคลื่อนที่ สนามแม่เหล็ก. กระแสไฟฟ้าในตัวนำตัวใดตัวหนึ่งสร้างสนามแม่เหล็กรอบๆ ตัวมันเอง ซึ่งทำหน้าที่กับกระแสในตัวนำตัวที่สอง และสนามที่สร้างขึ้นโดยกระแสไฟฟ้าของตัวนำที่สองทำหน้าที่กับตัวแรก

สนามแม่เหล็กเป็นรูปแบบพิเศษของสสารที่มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า

สนามแม่เหล็กไม่ได้ถูกสร้างขึ้นโดยกระแสไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังเกิดจากแม่เหล็กถาวรด้วย จากการทดลองของเขา แอมแปร์สรุปได้ว่าปฏิสัมพันธ์ของกระแสกับแม่เหล็กและแม่เหล็กสามารถอธิบายได้หากเราสันนิษฐานว่ามีกระแสวงกลมโมเลกุลที่ไม่ได้ลดทอนอยู่ภายในแม่เหล็ก

ทางเดินของกระแสไฟฟ้าอาจมาพร้อมกับความร้อนและการเรืองแสงของสาร การเปลี่ยนแปลงทางเคมีต่างๆ ของสาร และปฏิกิริยาแม่เหล็ก จากการกระทำที่ทราบทั้งหมดของกระแส มีเพียงปฏิกิริยาแม่เหล็กเท่านั้นที่มาพร้อมกับกระแสไฟฟ้าภายใต้สภาวะใดๆ ในตัวกลางใดๆ และในสุญญากาศ

1. สนามการเคลื่อนไหว ค่าใช้จ่าย. กฎของ Bio-Savvar (สนามไฟฟ้าที่ไหล)

หลัก งานของสนามแม่เหล็กคือความสามารถในการคำนวณ ลักษณะสนาม. กฎหมาย B-S-L ที่ใช้หลักการซ้อนทับให้ วิธีที่ง่ายที่สุดการคำนวณฟิลด์

การเหนี่ยวนำ dB สร้างขึ้น อย่างแน่นอน ก.

dB=(   (I dl sin/r 2)

dH=(I dl sin/(4r 2)

การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ฟิลด์ที่สร้างขึ้นโดยองค์ประกอบตัวนำ dl กับปัจจุบัน I ที่จุด A ที่ระยะทาง r จาก dl ตามสัดส่วน ความแรงของกระแส dl ไซน์ของมุมระหว่าง r และ dl และ arr สัดส่วน. กำลังสองของระยะทาง r

dB=(  ·(I· /r 3)

ค่าของ s-on B-S-L อยู่ที่การรู้ dH และ dB จาก dl คุณสามารถคำนวณ H และ B ของตัวนำจำกัดได้ ขนาดแตกต่างกัน แบบฟอร์ม

สนามแม่เหล็ก- เป็นรูปแบบของสสาร (นอกเหนือจากสสาร) ที่มีอยู่ในช่องว่างที่ล้อมรอบแม่เหล็กถาวร ตัวนำที่มีกระแสและประจุที่เคลื่อนที่ สนามแม่เหล็กร่วมกับสนามไฟฟ้าสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าสนามเดียว

สนามแม่เหล็กไม่ได้ถูกสร้างขึ้นโดยแม่เหล็กถาวร ประจุที่เคลื่อนที่ และกระแสในตัวนำเท่านั้น อย่างไรก็ตาม มันยังทำหน้าที่กับพวกมันด้วย

คำว่า "สนามแม่เหล็ก" ถูกนำมาใช้ในปี พ.ศ. 2388 โดย M. Faraday ถึงเวลานี้ ปรากฏการณ์บางอย่างของอิเล็กโทรไดนามิกส์เป็นที่รู้จักแล้ว ซึ่งต้องการคำอธิบาย:

1. ปรากฏการณ์ปฏิสัมพันธ์ของแม่เหล็กถาวร (การสร้างเข็มแม่เหล็กตามเส้นเมอริเดียนแม่เหล็กของโลก, การดึงดูดของขั้วตรงข้าม, การผลักขั้วที่มีชื่อเดียวกัน) รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณและศึกษาอย่างเป็นระบบโดย W . ฮิลแบร์ต (ผลงานตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 1600 ในบทความของเขาเรื่อง "บนแม่เหล็ก ร่างกายแม่เหล็ก และเกี่ยวกับแม่เหล็กขนาดใหญ่ - โลก")

2. ในปี ค.ศ. 1820 นักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์ก G. X. Oersted พบว่าเข็มแม่เหล็กซึ่งอยู่ติดกับตัวนำซึ่งกระแสไหลผ่านนั้นหมุนโดยพยายามตั้งฉากกับตัวนำ

3. ในปีเดียวกัน Ampère นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสซึ่งเริ่มสนใจการทดลองของ Oersted ได้เปิดเผยปฏิสัมพันธ์ของตัวนำเส้นตรง 2 เส้นกับกระแส: หากกระแสในตัวนำไหลในทิศทางเดียว (ขนานกัน) จากนั้นตัวนำจะดึงดูดกัน (รูปที่ ก) หากอยู่ในทิศทางตรงกันข้าม (ตรงกันข้าม) พวกมันผลักกัน (รูปที่ ข).

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างตัวนำกับกระแสซึ่งเรียกว่าปฏิสัมพันธ์ระหว่างประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ แม่เหล็กและแรงที่ตัวนำกระแสกระทำต่อกัน - แรงแม่เหล็ก.

ตามทฤษฎีของการกระทำระยะสั้นซึ่งตามมาด้วย M. Faraday กระแสในตัวนำตัวใดตัวหนึ่งไม่สามารถส่งผลโดยตรงต่อกระแสในตัวนำอีกตัวได้ เช่นเดียวกับกรณีที่มีประจุไฟฟ้าอยู่กับที่ซึ่งมีสนามไฟฟ้าอยู่ใกล้ ๆ สรุปได้ว่าในช่องว่างรอบ ๆ กระแส มีสนามแม่เหล็กที่กระทำด้วยแรงบางอย่างกับตัวนำกระแสอื่นที่วางอยู่ในสนามนี้ หรือ บนแม่เหล็กถาวร ในทางกลับกัน สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยตัวนำกระแสไฟฟ้าตัวที่สองจะกระทำกับกระแสไฟฟ้าในตัวนำตัวแรก

เช่นเดียวกับที่สนามไฟฟ้าถูกตรวจพบโดยผลกระทบของมันต่อประจุทดสอบที่ใส่เข้าไปในสนามนี้ สนามแม่เหล็กสามารถตรวจจับได้โดยผลของทิศทางของสนามแม่เหล็กบนวงจรที่มีกระแสไฟฟ้าน้อย (เทียบกับระยะทางที่สนามแม่เหล็ก เปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัด) ขนาด

สายไฟที่จ่ายกระแสไปยังเฟรมควรทอ (หรือวางใกล้กัน) จากนั้นแรงที่กระทำจากด้านข้างของสนามแม่เหล็กบนเส้นลวดเหล่านี้จะเท่ากับศูนย์ แรงที่กระทำกับเฟรมดังกล่าวด้วยกระแสจะหมุนเพื่อให้ระนาบของมันตั้งฉากกับเส้นการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็ก ในตัวอย่างที่แสดงในรูปด้านบน เฟรมจะหมุนเพื่อให้ตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าอยู่ในระนาบของเฟรม เมื่อทิศทางของกระแสในตัวนำเปลี่ยน เฟรมจะเปลี่ยนเป็น 180° ในสนามระหว่างขั้วของแม่เหล็กถาวร กรอบจะเปลี่ยนเป็นระนาบตั้งฉากกับแม่เหล็ก เส้นแรงแม่เหล็ก.

การแนะนำ……………………………………………………………………….3

ฉัน.ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับปรากฏการณ์………………………………………………..5

1. การตั้งค่าการทดลอง……………………………..5
2. แรงอันตรกิริยาของกระแสคู่ขนาน………………6

1.3. สนามแม่เหล็กใกล้ตัวนำสองเส้นที่ขนานกัน………………………………………………….…………….9

ครั้งที่สองขนาดเชิงปริมาณของกองกำลัง……………………………………10

2.1 การคำนวณเชิงปริมาณของแรงที่กระทำ

กระแสในสนามแม่เหล็ก…………………………………………..10

สาม. ปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้า…………………………………13

3.1 ปฏิสัมพันธ์ของตัวนำขนาน………………13

บทสรุป…………………………………………………………………..15

รายชื่อวรรณกรรมที่ใช้…………………………………16

การแนะนำ

ความเกี่ยวข้อง:

เพื่อความเข้าใจที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นเกี่ยวกับหัวข้อแม่เหล็กไฟฟ้าจำเป็นต้องพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมในส่วนของการทำงานร่วมกันของตัวนำขนานสองตัวกับกระแส ในบทความนี้จะพิจารณาคุณสมบัติของการทำงานร่วมกันของตัวนำขนานสองตัวกับกระแส มีการอธิบายถึงแรงดึงดูดและความผลักไสซึ่งกันและกัน องค์ประกอบเชิงปริมาณของแรงแอมแปร์คำนวณสำหรับการทดลองที่ดำเนินการระหว่างการทำงาน อธิบายถึงผลกระทบซึ่งกันและกันของสนามแม่เหล็กที่มีอยู่รอบ ๆ ตัวนำด้วยกระแสและการมีอยู่ของส่วนประกอบทางไฟฟ้าของการโต้ตอบซึ่งมักถูกละเลย

เป้า:

พิจารณาการมีอยู่ของแรงที่เกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์ของตัวนำสองตัวกับกระแสในเชิงประจักษ์และให้ลักษณะเชิงปริมาณแก่พวกมัน

งาน:

1. พิจารณาการทดลองการปรากฏตัวของแรงแอมแปร์ในตัวนำที่กระแสไฟฟ้าผ่าน
2. อธิบายปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กรอบตัวนำกับกระแส
3. ให้คำอธิบายเกี่ยวกับปรากฏการณ์ต่อเนื่องของการดึงดูดและการผลักไสของตัวนำ
4. ทำการคำนวณเชิงปริมาณของแรงปฏิสัมพันธ์ของตัวนำสองตัว
5. ในทางทฤษฎีพิจารณาการมีส่วนประกอบทางไฟฟ้าของการทำงานร่วมกันของตัวนำสองตัวกับกระแส

หัวข้อการศึกษา:

ปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าในตัวนำ

วัตถุประสงค์ของการศึกษา:

แรงปฏิสัมพันธ์ของตัวนำขนานกับกระแส

วิธีการวิจัย:

การวิเคราะห์วรรณกรรม การสังเกต และการศึกษาทดลอง

I. ความคุ้นเคยกับปรากฏการณ์

1.1 ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับปรากฏการณ์

สำหรับการสาธิตของเรา เราต้องใช้แผ่นอลูมิเนียมฟอยล์บางมากสองแถบยาวประมาณ 40 ซม. เสริมความแข็งแรงในกล่องกระดาษแข็งดังแสดงในรูปที่ 1 แถบควรยืดหยุ่น หลวม ควรอยู่ใกล้ แต่ไม่สัมผัสกัน ระยะห่างระหว่างพวกเขาควรเป็นเพียง 2 หรือ 3 มม. เมื่อเชื่อมต่อแถบด้วยสายไฟบาง ๆ เราเชื่อมต่อแบตเตอรี่เข้ากับพวกเขาเพื่อให้กระแสไฟในแถบทั้งสองไหลไปในทิศทางตรงกันข้าม การเชื่อมต่อนี้จะทำให้แบตเตอรี่ลัดวงจรและทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าลัดวงจร 5A

เพื่อป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่ล้มเหลว ต้องเชื่อมต่อแบตเตอรี่สองสามวินาทีในแต่ละครั้ง

ตอนนี้เรามาเชื่อมต่อแบตเตอรี่ก้อนหนึ่งที่มีสัญญาณตรงกันข้ามและปล่อยให้กระแสไหลไปในทิศทางเดียว

เมื่อเชื่อมต่อสำเร็จ เอฟเฟ็กต์ที่มองเห็นได้จะมีขนาดเล็กแต่สังเกตได้ง่าย

ให้ความสนใจกับความจริงที่ว่าเอฟเฟกต์นี้ไม่เกี่ยวข้องกับข้อความการชาร์จไปยังแถบ พวกมันยังคงเป็นกลางทางไฟฟ้าสถิต เพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่เกิดอะไรขึ้นกับลายเส้นเมื่อเป็นเช่นนั้นจริงๆ กำลังชาร์จกับแรงดันไฟฟ้าต่ำนี้ ให้ต่อแถบทั้งสองเข้ากับขั้วหนึ่งของแบตเตอรี่ หรือแถบหนึ่งเข้ากับขั้วหนึ่งและอีกอันหนึ่งเข้ากับขั้วที่สอง (แต่เราจะไม่ปิดวงจรเพื่อหลีกเลี่ยงการปรากฏตัวของกระแสในแถบ)

1.2 ความแรงของปฏิสัมพันธ์ของกระแสคู่ขนาน

ในระหว่างการทดลอง เราสังเกตเห็นแรงที่ไม่สามารถอธิบายได้ในแง่ของไฟฟ้าสถิต เมื่อกระแสไหลในทิศทางเดียวในตัวนำสองตัวที่ขนานกัน จะมีแรงดึงดูดระหว่างกัน เมื่อกระแสไหลไปในทิศทางตรงกันข้าม สายไฟจะผลักกัน

ค่าที่แท้จริงของแรงนี้ที่กระทำระหว่าง กระแสขนานและการพึ่งพาระยะห่างระหว่างสายไฟสามารถวัดได้โดยใช้อุปกรณ์ง่ายๆ ในรูปแบบของเครื่องชั่ง ในแง่ของการไม่มีสิ่งนี้ลองมาดูความเชื่อผลของการทดลองที่แสดงให้เห็นว่าแรงนี้แปรผกผันกับระยะห่างระหว่างแกนของสายไฟ: F1/รอบ.

เนื่องจากแรงนี้ต้องเกิดจากอิทธิพลบางอย่างที่แพร่กระจายจากเส้นลวดหนึ่งไปยังอีกเส้นหนึ่ง รูปทรงกระบอกดังกล่าวจะสร้างแรงที่ผกผันกับกำลังแรกของระยะทาง จำได้ว่าสนามไฟฟ้าสถิตแพร่กระจายจากสายที่มีประจุและยังขึ้นอยู่กับระยะทางของแบบฟอร์มด้วย 1/ร.

จากการทดลองเป็นที่ชัดเจนว่าแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างสายไฟนั้นขึ้นอยู่กับผลคูณของกระแสที่ไหลผ่าน จากความสมมาตร เราสามารถสรุปได้ว่าถ้าแรงนี้เป็นสัดส่วนกับ ฉัน1 จะต้องได้สัดส่วนและ ฉัน2. ว่าแรงนี้เป็นสัดส่วนโดยตรง