Взаимодействие токов. Магниты.

⇐ ПредыдущаяСтр 14 из 40Следующая ⇒

Проводники с током одинакового направления притягиваются, а противоположного - отталкиваются. Проводники взаимодействуют, потому что вокруг них возникает магнитное поле. Впервые это обнаружил Эрстед в 1820 году, поднеся магнитную стрелку к проводнику с током, и стрелка отклонилась. Магнитные поля токов одинакового направления усиливают друг друга, а противоположного ослабляют. Природа магнитного поля постоянного магнита такая же, как проводника с током, но только у постоянного магнита магнитное поле создается микротоком и магнитное поле отдельных молекул усиливает друг друга. Маленький магнитик удлиненной формы на острие называется магнитной стрелкой. Конец стрелки, который указывает на географический север и называется северным полюсом, на юг - южным полюсом. Одноименные полюса магнита отталкиваются, а разноименные притягиваются.

Графическое изображение магнитных полей.

Изображают магнитное поле с помощью магнитных силовых линий. Это такие линии, по касательной к каждой точке которых располагаются маленькие магнитные стрелки. Силовые линии считаются направлены туда, куда указывают северные полюса стрелок. Силовые линии магнитного поля нигде не пересекаются, не имеют ни начала, ни конца и всегда охватывают проводник с током. Поле линии, напряженности которого замкнуты, называется вихревым. Магнитное поле – вихревое поле. Направление магнитного поля прямолинейного проводника с током определяется по правилу правого винта: поступательное движение винта происходит по направлению тока в проводнике, то направление вращения головки винта показывает направление линий индукции магнитного поля.

Если ток круговой, то по этому правилу можно определить направление магнитного поля для противоположных концов.

Или иначе: если вращать головку винта по направлению тока в контуре, то поступательное движение винта укажет направление линий индукции внутри контура. Короче, если ток огибает контур по часовой стрелке, то с этой стороны будет южный полюс, если противоположный - северный. И даже для одного витка: если с одной стороны южный полюс, то с другой стороны северный, значит, магнитные полюса существуют только парами, их разделить нельзя. Чтобы определить направление поля соленоида, надо определить направление этого поля для одного витка. Внутри соленоида силовые линии идут параллельно, выходят со стороны северного полюса и входят со стороны южного.

Магнитное поле постоянного магнита внешне, такое как у соленоида, но силовые линии внутри постоянного магнита видеть нельзя.

3. Сила взаимодействия параллельных токов.

Силы взаимодействия токов и магнитов называются магнитными. Проводники с токами взаимодействуют потому что каждый из них находится в магнитном поле другого проводника, который действует на него с силой F₁. Сила взаимодействия параллельных токов прямо пропорциональна произведению сил токов, длине участка на который она действует и обратно пропорциональна расстоянию между ними:

Коэффициент пропорциональности К характеризует зависимость силы взаимодействия параллельных токов от выбора системы единиц и от свойств среды в системе СИ: , где m_с – называют магнитной проницаемостью среды, она характеризует зависимость силы взаимодействия параллельных токов от свойств среды, тогда сила взаимодействия токов в среде запишется так: сила взаимодействия тока в вакууме , где m₀ - магнитная проницаемость в вакууме или магнитная постоянная.

- относительная магнитная проницаемость. Она показывает во сколько раз сила взаимодействия токов в среде больше чем в вакууме. Определяется опытным путем, при расчетах берется из таблиц: m_е = m × m₀

Определение Ампера.

Для одинаковых токов в вакууме можно записать: . Эта формула была использована при определении единицы силы тока ампера. Ампером называют силу тока, текущего в каждом из двух бесконечно длинных параллельных проводников находящихся в вакууме на расстоянии 1 метр друг от друга, которая вызывает силу 2 × 10^-7 Н, действующей на каждый метр длины проводника. Отсюда можно найти значения магнитной постоянной:

5. Силовая характеристика магнитного поля. Магнитная индукция.

На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера.

Направление этой силы определяется по правилу левой руки. Руку расположить вдоль проводника так, чтобы четыре пальца указывали направление тока в нем, а линии магнитной индукции входили а ладонь, то отогнутый большой палец будет указывать направление силы, действующей на проводник. Величина силы Ампера пропорциональна силе тока текущего в проводнике, длине проводника, а также зависит от угла между направлением тока и направлением силовых линий

Коэффициент пропорциональности В – служит силовой характеристикой поля вместе, где находится проводник и называется магнитной индукцией. Если проводник расположен перпендикулярно силовым линиям, то a = 90°; sin a = 1.

Сила F_А будет максимальна и отсюда:

Магнитная индукция измеряется силой действующей на единицу длины проводника расположенного перпендикулярно линиям индукции при силе тока в нем равным 1.

Единица измерения:

Тесла – это индукция такого однородного поля в котором на проводник с током в 1А расположенный перпендикулярно к линиям индукции действует сила в 1Н на каждый метр длины. Поле называют однородным, если векторы индукции в каждой точке одинаковы по величине и направлению. Силовые линии однородного поля параллельны и располагаются на одинаковых расстояниях друг от друга. Однородным является поле внутри соленоида, а также между двумя разноименными полюсами, если размеры полюсов больше по сравнению с расстоянием между ними.

⇐ Предыдущая 9 10 11 12 131415 16 17 18 Следующая ⇒