Като се има предвид проявата на електрически ток в предишния раздел, беше отбелязано, че наред с термичните и химичните ефекти, електрическият ток показва своето присъствие чрез появата на магнитни явления.
Изброените знаци не са еквивалентни. Така например химичните трансформации напълно отсъстват в проводници с широка практическа употреба. При ниски температури в същите проводници топлинното проявление на тока е много изравнено. Но магнитните ефекти продължават да съществуват при всякакви обстоятелства, тъй като магнитното поле е задължително условие за съществуването на всяка система от движещи се обекти. електрически заряди.
Ориз. 2.1. Магнитно поле: 1 - прав проводник; 2 - бобина с ток; 3 - три оборота с ток;
4 - намотки с ток
За разпространение магнитно поле, обаче, както и за електрическия, не е необходимо наличието на какъвто и да е носител. Магнитно поле може да съществува в празно пространство.
Обичайно е да се определя същността на магнитното поле въз основа на обсъждане на неговите отличителни черти от обикновеното пространство.
Първоначално такива разлики бяха забелязани поради странното разположение на стоманени стружки, изсипани в близост до проводниците, през които преминава електрическият ток.
Ориз. 2.2. Магнитно поле на соленоида и тороида
На фиг. 2.1, 2.2 показва възникващите линии на магнитно поле в близост до проводници с различни форми.
Линиите на магнитното поле на прав проводник образуват концентрични кръгове. Когато два или повече завоя са разположени един до друг, полетата на всеки от завоите се припокриват.
от друга, докато можете да разчитате
Имайте предвид, че всеки ход е свързан към източник на ток.
По време на експериментите беше установено, че стационарен електрически заряд не взаимодейства с магнитно поле. Между тях не се появяват сили на привличане и отблъскване, но ако се задвижи заряд или магнит, тогава между тях веднага ще се появи сила на взаимодействие, стремяща се да ги завърти.
Ориз. 2.3. Правило за определяне посоката на магнитното поле
Силата на взаимодействие зависи от относителната скорост на движение и взаимната посока на движение. Около движещите се заряди възникват затворени силови линии, по отношение на които векторите на възникващите магнитни сили ще бъдат насочени тангенциално.
Концентричните силови линии ще покрият цялата траектория на движещите се заряди, както се вижда от модела на разположение на стоманени стружки около праволинеен проводник с ток (фиг. 2.1). Моделът на силовите линии показва, че линиите на действие на магнитните сили лежат в равнина, перпендикулярна на посоката на протичане на тока. Посоката на магнитното поле обикновено се определя съгласно правилото на гимлета (фиг. 2.3).
Ако транслационната посока на винта съвпада с посоката на тока в проводника, тогава посоката на въртене на главата на винта или тирбушона ще съответства на посоката на линиите на магнитното поле. Можете да използвате друго правило. Ако погледнете по посока на тока, тогава магнитните линии ще бъдат насочени по посока на движението на часовниковата стрелка.
Специално трябва да се отбележи разликата между движенията, изучавани в рамките на електродинамиката и механичните движения. механично движениехарактеризира промяната във взаимното положение на телата едно спрямо друго или спрямо избраната референтна система.
Електрическият ток е свързан с движението на носителите на заряд, но феноменът на възникване на ток не може да се сведе само до движенията на носителите. Факт е, че заредените частици се движат заедно със собственото си електрическо поле и движението електрическо поле, от своя страна инициира появата на магнитно поле.
В тази връзка по своята същност електрическият ток е свързан с магнитно поле. Силата на това поле във всяка точка на пространството е пропорционална на силата на тока. Установено е мнението, че магнитното поле не може да се получи отделно и независимо от електрическия ток.
Магнитните полета на магнетизираните тела, например естествените магнити, също имат такива свойства поради особеностите на техните вътрешноатомни токове. Появата на магнитни полета не е свързана с физически характеристикипроводник, и се определя единствено от силата на тока, протичащ през тях.
От гледна точка на магнетизма терминът "сила на тока" не е напълно адекватен на обстоятелствата. Големината на тока (това е по-конкретна дефиниция) всъщност може да се разглежда като скоростта на пренасяне на количеството заряд, а токът е математически дефиниран. От друга страна, големината на тока еднозначно определя магнитното поле на тока, т.е. синтезира в себе си сложна картина на действителните премествания на заредените частици.
Въз основа на обобщаването на множество експериментални факти е получен закон, който определя количествено големината на силата (силата на Лоренц), действаща върху заряд, движещ се в магнитно поле
Fl \u003d q (v x H
където q е електрическият заряд, v е векторът на скоростта на заряда, B е векторът на магнитната индукция, чийто физически смисъл ще бъде дефиниран по-долу. Уравнението на силата на Лоренц може да бъде написано в скаларна форма r
Fl = qvBsin(V;B).
Нека определим размера на магнитната индукция чрез решаване на уравнението на силата на Лоренц по отношение на B
B \u003d H [v] \u003d 1H 1s \u003d -H- \u003d Tl. qv 1Kd - 1m A - s
Единицата за индукция на магнитното поле се нарича тесла. Тесла е доста голяма стойност, в лабораторни условия чрез специални усилия е възможно да се получат магнитни полета с B \u003d 8 - 10 T, въпреки че в природата има полета с много по-голяма стойност на индукция.
Ориз. 2.4. Никола Тесла
Никола Тесла е роден през 1856 г. в страната, която доскоро се наричаше Югославия, а сега е Хърватия. Имаше упорити слухове, че Тесла е ясновидец и притежава различни паранормални способности.
Най-вече в реалния свят той стана известен в младите си години, когато създаде генератор за променлив ток и по този начин предостави на човечеството възможност за широко използване на електричество. В изобретението си той пречупи всички най-напреднали идеи на електродинамиката.
На определен етапВ творческата му биография съдбата донесе талантлив учен и изобретател на Едисон, който стана известен с много изобретения. Творческият съюз обаче не се получи.
Занимавайки се с промишлена електроенергетика, Едисон заложи основно на постоянния ток, докато за младия славянин беше очевидно, че бъдещето е с променливия ток, който сега всъщност наблюдаваме.
В крайна сметка Едисън, казано на модерен жаргон, „заряза“ Тесла. Инструктирайки го да изобрети електрически алтернатор, той обещава, ако успее, 50 хиляди долара като награда. Генераторът беше създаден, но не последва награда.
Нещо повече, Едисън се позова на липсата на чувство за "американски хумор" на Тесла. Освен това Едисън, разчитайки на своя авторитет, насърчава огромната вреда от променливия ток за здравето на хората. Такъв разказвач беше този Едисон. За да потвърди страховете си, той публично уби кучето с променлив ток. Макар и постоянен ток, такъв ефект би могъл да се постигне лесно.
Трябва да се отбележи, че самият Тесла породи предпазливо отношение към себе си, по-специално той твърди, че някаква извънземна цивилизация е в контакт с него, изпращайки му съобщения по време на издигането на Марс над хоризонта.
Освен това Тесла твърди, че има устройства, с които можете бързо да промените възрастта на човек. Въпреки със сигурност спорните, от позициите съвременна наука, някои от твърденията на Тесла, той е бил голям специалист в областта на електродинамиката, изпреварил времето си.
Ориз. 2.5. Движението на електрона в еднородно магнитно поле
в(V;B)
= 1.
Вижда се, че силата на Лоренц винаги е насочена перпендикулярно на скоростта на частицата, т.е. не извършва работа, което показва неизменността на кинетичната енергия на частицата по време на нейното движение. Силата на Лоренц променя само посоката на вектора на скоростта, придавайки нормално ускорение на частицата.
Когато една частица се движи в комбинация от електрически и магнитни полета, от тяхна страна ще се появи обща сила под формата на силата на Кулон и силата на Лоренц
F \u003d qE + q (v x b) \u003d q.
Разгледайте по-подробно някои от механичните аспекти на движението на заредена частица в магнитно поле.
Нека електрон със заряд e лети в магнитно поле (фиг. 2.5), перпендикулярно на вектора на индукция, т.е. VГB, което в крайна сметка ще доведе до движение по окръжност с фиксиран радиус R. В този случай
За случая на такова движение на електрони, което ще бъде в стационарна кръгова орбита, вторият закон на Нютон може да бъде написан въз основа на равенството на модулите на силата на Лоренц и силата, причинена от нормалното ускорение на частицата
Fl = evB, sin
mev
2
= evB.
Р
Ъглово ускорение, и ще бъде равно на
=v=eB
u=r=mz
Периодът на въртене на електрона се определя като
T = 2p 2nm,
ю еБ
В случай на електрон, който се движи по линиите на индукция, силата на Лоренц ще бъде равна на нула, т.к. sin(v; c) = 0, т.е. движението ще бъде право и равномерно.
Полето на електрически точков заряд, почиващ във вакуум или въздух, както е известно, се определя от уравнението
rqr
E=-
4ns0r
Ще се опитаме да модифицираме последното уравнение с помощта на методите на теорията на измеренията по отношение на индукцията на магнитното поле, за което ще заменим скаларния заряд q с вектора qv
q(v x r)
б
4ns0e
За да съвпадат размерите на дясната и лявата част на уравнението, е необходимо дясната част да се раздели на квадрата на определена скорост, за което е логично да се използва квадратът на скоростта на светлината - c2
B=
q(v x r) 4nc2s0r3
Нека въведем нова размерна константа p0, която се нарича магнитна константа; тя играе същата роля в системата SI като s0 в електростатичните формули, т.е. съчетава магнитни единици с механични величини
1
Р 0s0 = -. с
0 9-10-12 - 9-1016 A A
Нека пренапишем уравнението на вектора на магнитната индукция, като вземем предвид получените отношения r
B P0q(v x r)
4nr3
Това уравнение не може да се счита за получено при безусловно теоретична основа, до голяма степен е интуитивен, но може да се използва за получаване на резултати, които са напълно потвърдени от експеримента.
Помислете за проводник с произволна форма, през който протича постоянен ток с магнитуд I. Нека изберем прав участък от проводника с елементарна дължина dl (фиг. 2.6). За времето dt през този участък протича електрически заряд със стойност
q \u003d e - ne - s - dl, където pê е концентрацията на електрони, s е напречното сечение на проводника, e е зарядът на електрона.
Нека заместим уравнението на заряда в уравнението на магнито-
f 12.56 -10-
Tl - m
7
индукция на нишки
1
1
Tl - m
6
f4p-10-
P0 =-
| | |
| | ден 7 |
| дл | |
Ориз. 2.6. Магнитното поле на текущия елемент
dB=
dl(v x z)
p0 enesdHy x r
„3
4p r"
Големината на тока в проводника може да бъде представена по следния начин
I=enesv,
което дава основание уравнението да се запише във вида
dB P0 Idl(d1 x d)
4p r3'
Модулът на елементарния индукционен вектор се определя, в този случай, като
dB PP Id1 sin(d 1 x d)
4p r2
Полученото уравнение съвпада с експериментите на Био и Савар, което е формулирано като закон от Лаплас. Този закон, законът на Био - Савар - Лаплас, определя големината на магнитната индукция във всяка точка на полето, създадено от тока постоянна стойностпротичащи през проводника.
По отношение на вектора на магнитната индукция е валиден принципът на суперпозицията, т.е. добавянето на елементарни индукции от различни секции на проводник с дадена дължина. Ще покажем приложението на закона за проводници с различна форма.
Качествена картина на магнитното поле в близост до праволинеен проводник е показана на фиг. 2.1, 2.3, ще направим количествени оценки на магнитното поле. Избираме произволна точка А в околността на проводника (фиг. 2.7), в която ще определим чрез закона на Био-Савар-Лаплас интензитета dB от елемента dl
d0 Isin adl
dB=
Ориз. 2.7. Прав проводник с ток
4p g
Ако цялата дължина на проводника се раздели на безкраен брой елементарни участъци, тогава ще се установи, че посоката на векторите на елементарните индукции ще съвпадне с посоката на допирателните към окръжностите, начертани в съответните точки в пространството, в равнини, ортогонални на проводника.
Това дава основание да се получи общата стойност на индукцията за интегриране на уравнението dB
c0I g sin adl 4n _ [ r2
маска л
Нека изразим стойността на r и sina по отношение на променливата ve = V R2 +12,
Р
грях а =
l/R2 +12
Заместваме получените стойности на r и sina в интегранта
B=
PgIR
4p
дл
V(r2 +12) '
C 0I
PgIR
B=
4n rAr2 +12 2nR
Важно е да се отбележи, че полученото уравнение е подобно на уравнението за напрегнатостта на електрическото поле на зареден проводник
E = --.
2ns0R
Освен това векторът на напрегнатостта на електрическото поле е насочен радиално, т.е. той е перпендикулярен на вектора на индукция в същата точка.
Картината на местоположението на линиите на магнитна индукция на намотка с ток е показана на фиг. 2.8. Нека получим количествена оценка на това поле, като използваме техниката от предишния подраздел. Интензитетът на магнитното поле, създадено от елемента на проводника dl в избраната произволна ос на кръговия ток, се определя като
dB -ЪД1,
4p g
в този случай a = p/2, следователно sina = 1. Ако векторът на елементарната индукция dB е представен като два компонента dBx и dBy, тогава сумата от всички хоризонтални компоненти ще бъде равна на нула, с други думи, на решаване на проблема, е необходимо да се сумират вертикалните компоненти dBy
B = f dBy.
dB = dBcos a =
M R 4n Vr2
„2 + h2
Преди да интегрирате уравнението, е необходимо да вземете предвид това
i dl = 2nR.
-dl.
R2
Po1
1
Po1
B=
2R
2
2 \3
^ч
1+ -D R2
Очевидно в центъра на намотката, където h = 0
B = P 0I
h=0 2R
На голямо разстояние от равнината на намотката h gt;gt; R, т.е.
l(nR2)
B ~ po1 R ~ po
_ 2R h3 _ 2nh3"
Продуктът на тока и площта на намотката се нарича магнитен момент.
сила на звука
Pm = I 2nR2.
Нека пренапишем уравнението на индукция, като вземем предвид стойността на магнитния момент
B~P0Pm
_2nh3"
Ориз. 2.9. Соленоидно магнитно поле
Разгледайте приложението на обсъждания закон към дълги прави намотки, соленоиди. Соленоидът е цилиндрична намотка с голям брой навивки N, образуващи спирална линия в пространството.
При достатъчно плътно подреждане на завои един към друг, соленоидът може да бъде представен като комплект Голям бройкръгови токове (фиг. 2.9), което дава основание да се смята, че полето е еднородно във вътрешното пространство.
Нека определим количествено магнитното поле вътре в соленоида, за което напишем уравнението на закона на Biot - Savart - Laplace по отношение на соленоидния елемент с дължина dh
R2
Po1
dh.
2
dB = N
Интегрираме уравнението по цялата дължина на соленоида h
h="
^(R2 + h2)3
Ако соленоидът се счита за безкрайно дълъг, тогава уравнението става по-просто
B = p 0NI.
Ампер и неговите многобройни последователи емпирично установиха, че проводниците с ток (движещи се носители на заряд) са обект на механични сили, причинени от наличието на магнитно поле.
Това действие може да се определи количествено. Ако напречното сечение на проводника е S, а дължината му по посока на тока е l, тогава електрическият заряд е концентриран
2 R2aJ (R2 + h2)
Np 0IR2
B=
Np 0IR2 2
dh
ч
елементарен обем dV = Sdl ще се определя от броя на концентрираните
носители на заряд, открити в него, по-специално електрони
dN = ndV = nSdl, чийто общ електрически заряд се определя като
dQ = qdN = qnSdl,
където q е зарядът на носителя, n е концентрацията на носителите. Силата, действаща върху сърцевината на кристалната решетка в разглеждания елемент на проводника, може да се определи от условията на равновесие на електрически и магнитни сили
quB = qE, ^E = Bu.
Ние изразяваме скоростта на дрейфа на носителите на заряд по отношение на плътността на тока, протичащ през проводника
u = j, E = -Bj. qn qn
Така желаната елементарна сила може да бъде представена по следния начин
б
dFA = EdQ = - j - qnSdl = IBdl.
qn
r Във векторна форма силата, действаща върху елементарната дължина на проводника d 1, през която протича токът с магнитуд I, се определя от векторната връзка
dFA = l(df X c).
Ориз. 2.10. Действието на магнитно поле върху проводник с ток
В случай на праволинеен проводник, магнитната индукция във всички точки на пространството по цялата му дължина l, магнитната индукция ще бъде постоянна, т.е.
Fa = i(1 x b),
или, според определението векторен продукт rr
Fa \u003d I1Bsin (l x V).
Очевидно е, че векторът работна силаще бъде перпендикулярна на равнината, в която са разположени векторите 1 и B (фиг. 2.10). Уравнението на FA е математическият израз на закона на Ампер.
Ориз. 2.11. Взаимодействие на два проводника с ток
Законът на Ампер е приложим за изчисляване на взаимодействието на два проводника с ток.
Нека токове с магнитуд I1 и I2 протичат в два дълги прави проводника (фиг. 2.11) в една и съща посока. Проводник с ток I1 в зоната на друг проводник създава магнитно поле с индукция
P 0I1
B1 =
2nb
В този случай елементът на втория проводник по своята дължина Al ще изпита сила с големина
F21 = B1I2A1.
Комбинирайки последните две уравнения, получаваме
p0I1I
-Ал.
F2,1 =-
2nb
Проверете себе си!!! Електрично поле около движещи се заряди... Електрично поле около движещи се заряди... Електричен ток -... Електричен ток -... Постоянен електричен ток -... Постоянен електричен ток -... Две условия за възникване на електричен ток .. , Две условия за възникване на електрически ток ... Сила на тока - ... Сила на тока - ... Измерете с амперметър ... и го включете във веригата ... Измерете с амперметър ... и го включете във верига... Измерват го с волтметър... и го включват... Измерват го с волтметър... и го включват... Характеристика ток-напрежение за метали... Характеристика ток-напрежение за метали... Какво определя съпротивлението на проводника... Какво определя съпротивлението на проводника... Закон на Ом... Закон на Ом... Заряд, равен на 20 C, преминава през напречното сечение на проводник в 10 s. Каква е силата на тока във веригата? През напречното сечение на проводника за 10 s преминава заряд, равен на 20 C. Каква е силата на тока във веригата? Мрежовото напрежение е 220V, а силата на тока е 2A. Какво съпротивление може да има устройство, което може да бъде свързано към тази мрежа? Мрежовото напрежение е 220V, а силата на тока е 2A. Какво съпротивление може да има устройство, което може да бъде свързано към тази мрежа?
Задача 2 Определете съпротивлението на участъка от веригата, когато е свързан в точки B и D, ако R1=R2=R3=R4=2 Ohm Определете съпротивлението на участъка от веригата, когато е свързан в точки B и D, ако R1=R2= R3=R4=2 Ohm Ще се промени ли съпротивлението на секцията на веригата, когато е свързана в точки A и C? Ще се промени ли съпротивлението на секцията на веригата, когато е свързано в точки A и C? Дадено: R1=2 ома R2=2 ома R3=2 ома R4=2 ома Намерете: Роб-? Решение: R1.4=R1+R4, R1.4=2+2=4 (Ohm) R2.3=R2+R3, R2.3=2+2=4 (Ohm) 1/Rob= 1/R1, 4+ 1/R2.3, 1\Rob=1/4+1/4=1/2 Rob=2 (Ohm) Отговор: Rob=2 Ohm.
Дадено: R1=0,5 омаR2=2 омаR3=3,5 омаR4=4 омаРоб=1 ом Дадено: R1=0,5 омаR2=2 омаR3=3,5 омаR4=4 омаРоб=1 ома Определете метода на свързване. Определете метода на свързване Решение: R1,3=R1+R3, R1,3=0,5+3,5=4(Ω) R1,3,4=...; R1,3,4=2 (Ohm) Rob=1 (Ohm) Така че R1,3 е последователно, R1,3 и R4 са успоредно, R1,3,4 и R2 са успоредно.
Помислете как са свързани 1,2,3 резистора? Можем ли да изчислим Rv за тях? 1/R I =1/R1 +1/R2 +1/R3; R I \u003d 1 Ohm. Вижте как тези три резистора са свързани с четвъртия? Така че мога да заменя 1,2,3 резистора с едно съпротивление R I =1 Ohm, което е еквивалентно на три резистора, свързани паралелно. Каква би била електрическата схема тогава? Нарисувай я. Как да намерим пълна устойчивост сега? R О =R1 +R4; R Около \u003d 1 Ohm +5 Ohm \u003d 6 Ohm Сега остава да решим въпроса каква е общата сила на тока с такава връзка? I около \u003d I \u003d I 4, следователно Uob = 5 A * 6 Ohm \u003d 30 V Нека запишем отговора на проблема.
> > R 3,4 = 1 ом. R около - ? U AB - ? 2. Да преминем към еквивалентната схема 3. R 1, R 2 и R 3.4 са свързани последователно > R около = R 1 + R 2 + R 3.4 > R около = 5 Ohm 4. U AB "title =" ( LANG: Дадено: R 1 \u003d R 2 \u003d R 3 \u003d R 4 \u003d 2 ома I \u003d 6 A Решение: 1.R 3 и R 4 са свързани паралелно\u003e\u003e\u003e R 3.4 \u003d 1 Ohm R около - U AB -?" class="link_thumb"> 13 !}Дадено: R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 2 Ohm I = 6 A Решение: 1. R 3 и R 4 са свързани паралелно,\u003e\u003e R 3,4 = 1 Ohm. R около - ? U AB - ? 2. Да преминем към еквивалентната схема 3. R 1, R 2 и R 3.4 са свързани последователно > R около = R 1 + R 2 + R 3.4 > R около = 5 Ohm 4. U AB \u003d U 1 + U 2 + U 3.4, където > или > U AB = 6 A 5 Ohm = 30 V Отговор: U AB = 30 V > > R 3,4 = 1 ом. R около - ? U AB - ? 2. Да преминем към еквивалентната схема 3. R 1, R 2 и R 3.4 са свързани последователно> R около \u003d R 1 + R 2 + R 3.4> R около \u003d 5 Ohm 4. U AB ">> > R 3 ,4 \u003d 1 ом R около -? U AB - ? около \u003d 5 Ohm 4. U AB \u003d U 1 + U 2 + U 3.4, където\u003e или\u003e U AB \u003d 6 A 5 Ohm \u003d 30 V Отговор: U AB \u003d 30 V "\u003e\u003e\u003e R 3, 4 =1 ом. R около - ? U AB - ? 2. Да преминем към еквивалентната схема 3. R 1, R 2 и R 3.4 са свързани последователно > R около = R 1 + R 2 + R 3.4 > R около = 5 Ohm 4. U AB "title =" ( LANG: Дадено: R 1 \u003d R 2 \u003d R 3 \u003d R 4 \u003d 2 ома I \u003d 6 A Решение: 1.R 3 и R 4 са свързани паралелно\u003e\u003e\u003e R 3.4 \u003d 1 Ohm R около - U AB -?"> title="Дадено: R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 2 Ohm I = 6 A Решение: 1. R 3 и R 4 са свързани паралелно,\u003e\u003e R 3,4 = 1 Ohm. R около - ? U AB - ? 2. Да преминем към еквивалентната схема 3. R 1, R 2 и R 3.4 са свързани последователно> R около \u003d R 1 + R 2 + R 3.4> R около \u003d 5 Ohm 4. U AB"> !}
Хоризонтално: 1. Отрицателно заредена частица, която е част от атом. 2. Неутрална частица, включена в състава атомно ядро. 3. Физическо количество, който характеризира съпротивлението, оказвано от проводника на електрическия ток. 4. Единица за електричен заряд. 5. Устройство за измерване на силата на тока. 6. Физическа величина, равна на отношението на работата на тока към пренесения заряд. Вертикално: 1. Процесът на придаване на електрически заряд на тялото. 2. Положително заредена частица, която е част от атомното ядро. 3. Единица за напрежение. 4. Единица за съпротивление. 5. Атом, който е получил или загубил електрон. 6. Насочено движение на заредени частици. 6. Насочено движение на заредени частици.
Магнитното поле на движещ се заряд може да възникне около проводник с ток. Тъй като в него се движат електрони с елементарен електрически заряд. Може да се наблюдава и при движение на други носители на заряд. Например йони в газове или течности. Това подредено движение на носители на заряд, както е известно, причинява появата на магнитно поле в околното пространство. По този начин може да се приеме, че магнитно поле, независимо от естеството на тока, който го причинява, също възниква около единичен заряд в движение.
Общото поле в заобикаляща средасе формира от сбора на полетата, създадени от отделни заряди. Това заключение може да се направи от принципа на суперпозицията. Въз основа на различни експерименти е получен закон, който определя магнитната индукция за точков заряд. Този заряд се движи свободно в среда с постоянна скорост.
Формула 1 - законът на електромагнитната индукция за движещ се точков заряд
Където rрадиус вектор от заряда до точката на наблюдение
Qзареждане
Vвектор на скоростта на заряда
Формула 2 - модул на индукционния вектор
Където алфае ъгълът между вектора на скоростта и радиус вектора
Тези формули определят магнитната индукция за положителен заряд. Ако е необходимо да го изчислите за отрицателен заряд, тогава трябва да замените заряда със знак минус. Скоростта на заряда се определя спрямо точката на наблюдение.
За да откриете магнитно поле при движение на заряд, можете да проведете експеримент. В този случай не е необходимо зарядът да се движи под действието на електрически сили. Първата част от експеримента е, че електрически ток преминава през кръгъл проводник. Следователно около него се образува магнитно поле. Действието, което може да се наблюдава, когато магнитната стрелка се отклони до намотката.
Фигура 1 - кръгла намотка с ток действа върху магнитна стрелка
Фигурата показва намотка с ток, равнината на намотката е показана отляво, равнината, перпендикулярна на нея, е показана отдясно.
Във втората част на експеримента ще вземем твърд метален диск, фиксиран върху ос, от която е изолиран. В този случай на диска се дава електрически заряд и той може бързо да се върти около оста си. Над диска е фиксирана магнитна стрелка. Ако завъртите диска със заряд, можете да видите, че стрелката се върти. Освен това това движение на стрелката ще бъде същото като когато токът се движи през пръстена. Ако в същото време промените заряда на диска или посоката на въртене, тогава стрелката също ще се отклони в другата посока.
ЕЛЕКТРОМАГНИТНО ПОЛЕ
Това генерирайки се взаимноредуващи се електрически и магнитни полета.
Теория електромагнитно полеустановени Джеймс Максуел
през 1865г
Той теоретично доказва, че:
всяка промяна в магнитното поле с времето води до променящо се електрическо поле, а всяка промяна в електрическото поле с времето води до променящо се магнитно поле.
Ако електрическите заряди се движат с ускорение, тогава създаденото от тях електрическо поле периодично се променя и самото създава променливо магнитно поле в пространството и т.н.
Източници на електромагнитно поле могат да бъдат:
- движещ се магнит;
- електрически заряд, движещ се с ускорение или осцилиращ (за разлика от заряд, движещ се с постоянна скорост, например, в случай на постоянен ток в проводник, тук се създава постоянно магнитно поле).
Съществува електрическо поле винаги около електрически заряд,във всяка отправна система, магнитна - в тази, спрямо която се движат електрически заряди,
електромагнитни- в отправната система, спрямо която електрическите заряди движещи се с ускорение.
ОПИТАЙТЕ РЕШЕНИЕ!
Парче кехлибар се търка в плат и се зарежда със статично електричество. Какво поле може да се намери около неподвижен кехлибар? Около движение?
Зареденото тяло е в покой спрямо повърхността на земята. Колата се движи равномерно и праволинейно спрямо повърхността на земята. Възможно ли е да се открие постоянно магнитно полев референтната рамка, свързана с колата?
Какво поле се появява около електронаако той: почива; движение с постоянна скорост; движейки се с ускорение?
В кинескопа потокът се създава равномерно движещи се електрони.Възможно ли е да се открие магнитно поле в референтна система, свързана с един от движещите се електрони?
ЕЛЕКТРОМАГНИТНИ ВЪЛНИ
Това е електромагнитно поле, разпространяващо се в пространството с крайна скорост,
в зависимост от свойствата на средата.
Свойства на електромагнитните вълни:
- разпространяват се не само в материя, но и във вакуум;
- разпространяват се във вакуум със скоростта на светлината (С = 300 000 km/s);
са напречни вълни
- това са пътуващи вълни (пренасят енергия).
Източникът на електромагнитни вълни са бързо движещи сеелектрически заряди.
Колебанията на електрическите заряди се придружават от електромагнитно излъчване с честота, равна на честотата на колебанията на заряда.
На въпроса Магнитното поле се образува от движещ се заряд? дадено от автора I-лъчнай-добрият отговор е Всичко е точно така. Движението е относително. Следователно магнитното поле ще се наблюдава в системата, спрямо която се движи зарядът. За да се получи магнитно поле, движението на две противоположно заредени частици изобщо не е необходимо. Просто при протичане на ток в проводниците зарядите се компенсират и по-слабите (в сравнение с електростатичните) магнитни ефекти излизат на преден план.
Изчисления за извеждане на уравненията на магнитните полета от SRT и полето на Кулон могат да бъдат намерени във всеки учебник по електродинамика. Например в Лекции на Файнманпо физика, т. 5 (Електричество и магнетизъм) гл. 13 (Магнитостатика) в §6 този въпрос е разгледан подробно.
Урокът може да бъде намерен на http://lib. homelinux. org/_djvu/P_Physics/PG_General courses/Feynman/Fejnman R., R.Lejton, M.Se"nds. Tom 5. E"lektrichestvo i Magnetizm (ru)(T)(291s).djvu
В 6 том (Електродинамика) има много интересни неща.
http:// lib. homelinux. org/_djvu/P_Physics/PG_General courses/Feynman/Fejnman R., R.Lejton, M.Se"nds. Tom 6. E"elektrodinamika (ru)(T)(339s).djvu
(премахнете само излишните интервали в адреса на сайта)
И радиацията и магнитното поле от заредена пръчка, която размахвате, ще бъдат малки не поради скоростта, а поради незначителността на заряда (и количеството ток, създадено от движението на такъв малък заряд - можете да изчислите за теб).
Отговор от прецедете[гуру]
Самата концепция за движение е относителна. Следователно, да, в една координатна система ще има магнитно поле, в друга ще е различно, в трета изобщо няма да го има. Всъщност изобщо няма магнитно поле, просто ефектите от специалната теория на относителността за движещи се заряди са удобно описани чрез въвеждане на фиктивно поле, наречено магнитно, което значително опростява изчисленията. Преди появата на теорията на относителността магнитното поле се смяташе за независима единица и едва тогава беше установено, че силите, които му се приписват, са перфектно изчислени и без него въз основа на теорията на относителността и закона на Кулон. Но, разбира се, теорията на относителността е много по-трудна за прилагане на практика от правилото на гимлета 😉 И тъй като електрическите и магнитните полета се оказват тясно свързани (въпреки че второто е визуална интерпретация на последствията от промените в първо), те говорят за едно електромагнитно поле.
А що се отнася до тичането из стаята със заредена пръчица, няма нужда от теорията на относителността - разбира се, образува се магнитно поле, излъчват се вълни и така нататък, само много слаби. Изчислете напрежението създадено полее задача за ученика.
Отговор от съвест[гуру]
Е, отново пуших в тоалетната вместо физика ... Трудно ли се отваря учебникът? Там ясно се казва "електромагнитно поле" и така нататък и така нататък. Lisapets обичат да композират и да измислят вечни двигатели. На торсионни полета..
Отговор от VintHeXer[активен]
Като цяло, IMHO, според закона на Ампер и някаква друга много умна формула, която има синуса на ъгъла в записа, вече показва, че имате нужда от движение на заредена частица в проводник (отново IMHO), тъй като токът ще да е на напрежение и съпротивление... Напрежението изглежда такова, каквото е (частицата е заредена), но съпротивлението във вакуум ...
Изобщо, кой знае... Особено за движението на заредена частица във вакуум))
Отговор от Краб кора[гуру]
Е, подробен извод трябва да се търси в учебниците по физика. Това може да бъде изтеглено например от тук :)
"макар и с ваша помощ - но децата постепенно ще изведат магнитното привличане или отблъскване на токовете в електрически неутралните проводници от закона на Кулон и теорията на относителността. За тях това ще бъде чудо, създадено от собствените им ръце. Още в гимназияне е задължително. В университета небрежно ще им обяснят как уравненията на Максуел на електромагнитните полета следват закона на Кулон за неподвижните заряди и формулите за трансформация на квадратичните диференциални форми в теорията на относителността. "
По принцип при такива въпроси е необходимо да поставите отметка в полето за възможност за правене на коментари ...
Магнитно поле в Уикипедия
Вижте статията в Уикипедия за магнитното поле
