какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Сила Ампера. Сила Лоренца.

Сила Ампера.

Действие магнитного поля на проводник с током

Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, называется силой Ампера.

Сила действия однородного маг­нитного поля на проводник с током прямо пропорциональна силе тока, длине проводника, модулю вектора индукции магнитного поля, синусу угла между вектором индукции магнитного поля и проводником:

F=B . I . . sin α — закон Ампера.

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Направление силы Ампера (правило левой руки) Если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная составляющая вектора В входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы, действующей на проводник с током.

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Действие магнитного поля на движущийся заряд.

Сила, действующая на заряженную движущуюся частицу в магнитном поле, называется силой Лоренца: какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Правило левой руки сформулировано для положительной частицы. Сила, действующая на отрицательный заряд будет направлена в противоположную сторону по сравнению сположительным.

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Если вектор v частицы перпендикулярен вектору В , то частица описывает траекторию в виде окружности: какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Роль центростремительной силы играет сила Лоренца: какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

При этом радиус окружности: какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле,

а период обращения какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

не зависит от радиуса окружности!

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Если вектор скорости и частицы не перпендикулярен В, то частица описывает траекторию в виде винтовой линии (спирали).

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Действие магнитного поля на рамку с током

На рамку действует пара сил, в результате чего она поворачивается.

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Устройство электроизмерительных приборов

1.Магнитоэлектрическая система:

5 подшипники и ось; 6 стрелка; 7 — шкала (равномерная)

Принцип действия: взаимодействие рамки с током и поля магнита.

Угол поворота рамки и стрелки

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

2. Электромагнитная система:

Принцип действия: взаимодействие магнитного поля катушки со стальным сердечником, где Fмаг

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Использование силы Лоренца

В циклотроне магнитное поле управляет движением заряженной частицы. Период обращения частицы в цикло­троне: какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле.

Т не зависит от R и υ!

Электрическое поле между дуантами разгоняет частицы, а магнитное поворачивает поток частиц. В момент попадания частиц в ускоряющий промежуток направление электрического поля меняется так, чтобы оно всегда увеличивало скорость частиц.

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Схема действия масс-спектрографа Для выделения частиц с одинаковой скоростью используют взаимно перпендикулярные магнитные ( B1 ) и электрические ( E ) поля. Тогда какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле.

Т.к. какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле, то удельный заряд какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле, следовательно какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

можно определить удельный заряд частицы, заряд. массу.

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Источник

Правило правой и левой руки в физике

Правило левой и правой руки в физике — описание

История открытия, правило буравчика

Связь между электричеством и магнетизмом обнаружили только в XIX веке. С тех пор люди имеют представление о магнитном поле. Первым его обнаружил датский физик Х.Эрстед. После его открытия многими учеными была проведена серия опытов, в ходе которых было открыто, что поле это широкого спектра действия (может выходить за рамки объекта) и имеет круговой характер движения. Далее исследовали направление этого движения. Определили, что оно может быть направлено в разные стороны в зависимости от расположения полюсов и сил, действующих на проводник. Так были открыты и сформулированы правила правой и левой руки. Одно из них определяет направление магнитных линий, другое — действующих на проводник сил.

Магнитное поле было принято обозначать специальными магнитными линиями (или линиями магнитной индукции): чем «гуще» линии, тем больше значение действующей силы магнитного поля.

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Магнитные линии замкнутые и не свиваются.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Зная направление линий, можно определить направление вектора магнитной индукции, и наоборот. Потому что вектор направлен по касательной к каждой точке магнитных линий.

Хоть определение правила буравчика (винта\правой руки) и сформулировано ученым-физиком Петром Буравчиком, название происходит от специального инструмента с «правой» резьбой — буравчика или винта. Было замечено, что при вкручивании его в землю резьба движется по часовой стрелке, то есть вправо. Так было определено направление силовых линий магнитного поля.

Правило левой руки было введено следом. Оно помогает определить направление воздействия на сам проводник.

Правило правой руки, определение

Если направление движения буравчика совпадает с направлением тока внутри проводника, то ручка буравчика показывает направление вектора магнитной индукции.

Как пользоваться:

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Ток всегда течет от точки с большим потенциалом к точке с меньшим, то есть от «плюса» к «минусу».

Смысл правила

Легко понять правило буравчика на примере обычного штопора. Он и выступает в роли буравчика как специального инструмента с резьбой, направленной вправо (вкручивается по часовой стрелке).

Применение

Можно использовать не только в электричестве — для определения направления магнитного поля. Также помогает определять угловую скорость.

Правило правой руки для соленоида

Соленоидом называется катушка с большим количеством витков. Постоянный, направляемый магнит.

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Формулировка

Если направление тока в соленоиде совпадает с направлением пальцев правой руки, то вытянутый большой палец покажет направление вектора магнитной индукции для этого соленоида.

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Правило левой руки

Нельзя объединять и путать с правилом буравчика. Их применяют с разными целями.

Что определяет

Определяет направление двух сил:

Сила Лоренца, применение, формула

Применение: нужно расположить три пальца левой руки (указательный, большой средний) под прямым углом друг к другу. Тогда большой покажет направление силы Лоренца, указательный (направленный вниз) определит направление магнитного поля, а средний — направление тока в проводнике.

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Сила Ампера, формула

Если четыре вытянутых пальца левой руки расположены в направлении тока в проводнике, а вектор магнитной индукции входит в ладонь, то большой палец, направленный под прямым углом, покажет направление силы Ампера магнитного поля, действующей на данный проводник.

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

\(F_A=B\times J\times L\sin\left(\alpha\right)\)

Примеры задач в физике, электротехнике

Пример 1

Простые задачи по физике на определение направления силы Ампера по правилу левой руки.

Задача

Дан магнит: слева север, справа юг. Куда направлена сила Ампера?

Решение

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Пример 2

Теперь север расположен справа, а юг слева.

Решение: ориентируясь на предыдущую задачу, можно сразу сделать вывод, что здесь сила Ампера будет направлена вверх. Либо снова проверить это, расположив правую руку по правилу левой руки. Отмечаем направление:

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Более сложные задачи.

Пример 3

Задача

Определите силу, с которой однородное магнитное поле действует на проводник длиной 20 см, если сила тока в нем 300 мА, расположенный под углом 45º к вектору магнитной индукции. Магнитная индукция составляет 0,5 Тл.

Решение

\(F_A=B\times J\times L\sin\left(\alpha\right)\)

Пример 4

Задача

Определить силу, оказывающую действие на заряд 0,005 Кл, движущийся в магнитном поле с индукцией 0,3 Тл со скоростью 200 м/с под углом 45º к вектору магнитной индукции.

Источник

Сила Ампера

теория по физике 🧲 магнетизм

Сила Ампера — сила, которая действует на проводник с током, помещенный в магнитное поле.

Модуль силы Ампера обозначается как FA. Единица измерения — Ньютон (Н).

Математически модуль силы Ампера определяется как произведение модуля вектора магнитной индукции B, силы тока I, длины проводника l и синуса угла α между условным направлением тока и вектором магнитной индукции:

Пример №1. Максимальная сила, действующая в однородном магнитном поле на проводник с током длиной 10 см, равна 0,02 Н. Сила тока в проводнике равна 8 А. Найдите модуль вектора магнитной индукции этого поля.

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Определение направления силы Ампера

Направление вектора силы Ампера определяется правилом левой руки.

Правило левой руки

Если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная проводнику составляющая вектора магнитной индукции → B входила в ладонь, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы, действующий на отрезок проводника (направление силы Ампера).

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Пример №2. В однородном магнитном поле находится рамка, по которой начинает течь ток (см. рисунок). Какое направление (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, наблюдателю) имеет сила, действующая на нижнюю сторону рамки?

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Так как в нижней стороне рамки ток направлен вправо, то четыре пальца левой руки нужно направить вправо. Саму левую руку при этом нужно расположить перпендикулярно плоскости рисунка ладонью вверх, чтобы в нее входили линии вектора магнитной индукции. Если отогнуть большой палец на прямой угол, то он покажет направление силы Ампера, действующей на нижнюю часть рамки. В данном случае она направлена в сторону от наблюдателя.

Работа силы Ампера

Проводники, на которые действует сила Ампера, могут перемещаться под действием этой силы. В этом случае говорят, что сила Ампера совершает работу. Из курса механики вспомним, что работа равна:

F — сила, совершающая работу, s — перемещение, совершенное телом под действием этой силы, α — угол между вектором силы и вектором перемещения.

Отсюда работа, совершаемая силой Ампера, равна:

α — угол между вектором силы и вектором перемещения, β — угол между условным направлением тока и вектором магнитной индукции.

Пример №3. Проводник длиной l = 0,15 м перпендикулярен вектору магнитной индукции однородного магнитного поля, модуль которого B = 0,4 Тл. Сила тока в проводнике I = 8 А. Найдите работу, которая была совершена при перемещении проводника на 0,025 м по направлению действия силы Ампера.

Так как проводник расположен перпендикулярно вектору магнитной индукции, и поле однородно, то синус угла между ними равен «1». Так как направление перемещение проводника совпадает с направлением действия силы Ампера, то косинус угла между ними тоже равен «1». Поэтому формула для вычисления работы силы Ампера принимает вид :

Подставим известные данные:

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном полеКак направлена сила Ампера, действующая на проводник № 3 со стороны двух других (см. рисунок), если все проводники тонкие, лежат в одной плоскости и параллельны друг другу? По проводникам идёт одинаковый ток силой I.

Алгоритм решения

Решение

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

В точке А вектор → B 1 направлен в сторону от наблюдателя, а вектор → B 2 — к наблюдателю. Так как второй проводник расположен ближе к третьему, создаваемое им магнитное поле в точке А более сильное (силы тока во всех проводниках равны по условию задачи). Следовательно, результирующий вектор → B направлен к наблюдателю.

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Источник

Физика. 11 класс

Конспект урока

Урок 3. Магнитная индукция. Действие магнитного поля на проводник и движущуюся заряжённую частицу

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

2) вектор магнитной индукции, линии магнитной индукции;

3) сила Ампера, сила Лоренца;

4) правило буравчика, правило левой руки.

Магнитная индукция – векторная величина, характеризующая величину и направление магнитного поля.

Сила Ампера – сила, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током.

Сила Лоренца – сила, действующая со стороны магнитного поля на движущую частицу с зарядом.

Правило левой руки – правило для определения направления силы Ампера и силы Лоренца.

Соленоид – проволочная катушка.

Рамка с током – небольшой длины катушка с двумя выводами из скрученного гибкого проводника с током, способная поворачиваться вокруг оси, проходящей через диаметр катушки.

Основная и дополнительная литература по теме урока

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Чаругин В.М. Физика.11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций. М.: Просвещение, 2014. – С. 3 – 20

Основное содержание урока

Магнитное поле – особый вид материи, которая создаётся электрическим током или постоянными магнитами. Для демонстрации действия и доказательства существования магнитного поля служат магнитная стрелка, способная вращаться на оси, или небольшая рамка (или катушка) с током, подвешенная на тонких скрученных гибких проводах.

Рамка с током и магнитная стрелка под действием магнитного поля поворачиваются так, что северный полюс (синяя часть) стрелки и положительная нормаль рамки указывают направление магнитного поля.

Магнитное поле, созданное постоянным магнитом или проводником с током, занимает всё пространство в окрестности этих тел. Магнитное поле принято (удобно) изображать в виде линий, которые называются линиями магнитного поля. Магнитные линии имеют вихревой характер, т.е. линии не имеют ни начала, ни конца, т.е. замкнуты. Направление касательной в каждой точке линии совпадает с направлением вектора магнитной индукции. Поля с замкнутыми линиями называются вихревыми.

Магнитное поле характеризуется векторной величиной, называемой магнитной индукцией. Магнитная индукция характеризует «силу» и направление магнитного поля – это количественная характеристика магнитного поля.

Она обозначается символом какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном полеЗа направление вектора магнитной индукции принимают направление от южного полюса к северному магнитной стрелки, свободно установившейся в магнитном поле.

Направление магнитного поля устанавливают с помощью вектора магнитной индукции.

Направление вектора магнитной индукции прямого провода с током определяют по правилу буравчика (или правого винта).

Правило буравчика звучит следующим образом:

если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитного поля тока.

Направление магнитного поля внутри соленоида определяют по правилу правой руки.

Определим модуль вектора магнитной индукции.

Наблюдения показывают, что максимальное значение силы, действующей на проводник, прямо пропорционально силе тока, длине проводника, находящегося в магнитном поле.

Тогда, зависимость силы от этих двух величин выглядит следующим образом

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Отношение какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном полезависит только от магнитного поля и может быть принята за характеристику магнитного поля в данной точке.

Величина, численно равная отношению максимальной силы, действующей на проводник с током, на произведение силы тока и длины проводника, называется модулем вектора магнитной индукции:

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Единицей измерения магнитной индукции является 1 тесла (Тл).

Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, равна произведению модуля магнитной индукции, силы тока, длины проводника и синуса угла между вектором магнитной индукции и направлением тока:

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

где α – угол между вектором B и направлением тока.

Направление силы Ампера определяется правилом левой руки:

Если ладонь левой руки развернуть так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90 0 большой палец покажет направление силы Ампера.

Сила Лоренца – сила, действующая на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля. Её численное значение равно произведению заряда частицы на модули скорости и магнитной индукции и синус угла меду векторами скорости и магнитной индукции:

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле– заряд частицы;

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле– скорость частицы;

B – модуль магнитной индукции;

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле– угол между векторами скорости частицы и магнитной индукции.

Направление силы Лоренца также определяют по правилу левой руки:

Если четыре вытянутых пальца левой руки направлены вдоль вектора скорости заряженной частицы, а вектор магнитной индукции направлен в ладонь, то отведённый на 90 0 большой палец покажет направление силы Лоренца. Если частица имеет заряд отрицательного знака, то направление силы Лоренца противоположно тому направлению, которое имела бы положительная частица.

Получим формулы для радиуса окружности и периода вращения частицы, которая влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции, применяя формулы второго закона Ньютона и центростремительного ускорения.

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Согласно 2-му закону Ньютона

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Время, за которое частица делает полный оборот (период обращения), равно:

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Многим юным бывает досадно, что они не родились в старые времена, когда делались открытия. Им кажется, что теперь всё известно и никаких открытий на их долю не осталось.

Одной из нераскрытых тайн является механизм земного магнитного поля. Как же и чем вызывается магнитное поле Земли? Подумайте и может быть…

Одна из возможных гипотез.

Как известно, ядро Земли имеет высокую температуру

и высокую плотность. Судя по исследованиям, в самом центре содержится твёрдое ядро. При вращении Земли вокруг своей оси центр тяжести не совпадает с геометрическим центром из-за притяжения Солнца. В результате сместившееся из центра ядро вращаясь относительно оболочки Земли вызывает такое же движение жидкой расплавленной массы мантии, как чайная ложка, перемешивающая воду в стакане. Получается не что иное, как направленное движение зарядов. Есть электрический ток, а он, в свою очередь, создаёт магнитное поле.

Разбор тренировочных заданий

1. На рисунке изображён проводник с током, помещённый в магнитное поле. Стрелка указывает направление тока в проводнике. Вектор магнитной индукции направлен перпендикулярно плоскости рисунка к нам. Как направлена сила, действующая на проводник с током?

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле— точка означает, что магнитная индукция направлена на нас из глубины плоскости рисунка.

Используя правило левой руки, определяем направление силы Ампера:

Левую руку располагаем так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, 4 пальца направим вниз по направлению тока, тогда отогнутый на 90 0 большой палец покажет направление силы Ампера, т. е. она направлена влево.

2. По проводнику длиной 40 см протекает ток силой 10 А. Чему равна индукция магнитного поля, в которое помещён проводник, если на проводник действует сила 8 мН?

(Ответ выразите в мТл).

3. Определите модуль силы, действующей на проводник длиной 50 см при силе тока 10 А в магнитном поле с индукцией 0,15 Тл. (Ответ выразите в мН).

4. Протон в магнитном поле с индукцией 0,01 Тл описал окружность радиусом 10 см. Найдите скорость протона. (Ответ выразите в км/с, округлив до десятков)

6. Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией 3,14мТл. Чему равен период обращения электрона? (Ответ выразите в наносекундах, округлив до целых)

Запишем формулу модуля магнитной индукции:

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

B = 0,008 Н / ( 0,4м·10 A) = 0,002 Tл = 2 мTл.

Запишем формулу силы Ампера:

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

F = 0,l5 Tл· 10 A· 0,5 м = 0,75 Н = 750 мН

Заряд протона равен: q₀ = l,6·l0⁻ˡ⁹ Кл,

масса протона: m = l,67·l0⁻²⁷ кг.

Согласно 2-му закону Ньютона:

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

v = ( l,6·l0⁻ˡ⁹ Кл·0,l м·0,0l Tл) / l,67·l0⁻²⁷ кг ≈ 0,00096·l0⁸ м/с ≈ l00 км/с.

Найти: какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Заряд электрона равен: q₀ = l,6·l0⁻ˡ⁹ Кл.

Используем формулу силы Лоренца:

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле.

Выразим из формулы силы скорость, учитывая, что sin90°=l,

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

v = 3,6·l0⁻¹² Н / (l,6·l0⁻ˡ⁹ Кл· l,8 Tл) = l,25·l0⁷м/с = l2500 км/с.

Ответ: v = l2500 км/с.

B = 3,l4 мТл = 3,l4·l0⁻³ Tл,

Масса электрона равна: m = 9,l·l0⁻³¹ кг.

Время, за которое частица делает полный оборот (период обращения), равно:

какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Смотреть картинку какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Картинка про какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле. Фото какое правило определяет направление силы действующей на проводник с током в магнитном поле

T = 2·3,l4·9,l·l0⁻³¹ кг/( l,6·l0⁻ˡ⁹ Кл·3,l4·l0⁻³ Tл) = ll,375·l0⁻⁹ с ≈ ll нс.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *