S obzirom na manifestaciju električne struje u prethodnom odjeljku, uočeno je da uz toplinske i kemijske učinke električna struja ukazuje na svoju prisutnost pojavom magnetskih pojava.
Navedeni znakovi nisu ekvivalentni. Tako, na primjer, kemijske transformacije potpuno su odsutne u vodičima sa širokim praktična upotreba. Pri niskim temperaturama u istim vodičima toplinska manifestacija struje je vrlo izravnana. Ali magnetski učinci traju pod bilo kojim okolnostima, jer je magnetsko polje neophodan uvjet za postojanje bilo kojeg sustava pokretnih objekata. električnih naboja.
Riža. 2.1. Magnetno polje: 1 - ravni vodič; 2 - zavojnica sa strujom; 3 - tri zavoja sa strujom;
4 - zavojnice sa strujom
Za distribuciju magnetsko polje, međutim, kao i za električni, prisutnost bilo kakvog medija nije potrebna. Magnetno polje može postojati u praznom prostoru.
Uobičajeno je odrediti bit magnetskog polja na temelju rasprave o njegovim karakterističnim značajkama iz običnog prostora.
Isprva su takve razlike uočene zbog osebujnog rasporeda čeličnih strugotina, izlivenih u blizini vodiča kroz koje je prolazila električna struja.
Riža. 2.2. Magnetno polje solenoida i toroida
Na sl. 2.1, 2.2 prikazane su linije magnetskog polja koje se pojavljuju u blizini vodiča različitih oblika.
Linije magnetskog polja ravnog vodiča tvore koncentrične kružnice. Kada se dva ili više zavoja nalaze jedan pored drugog, polja svakog zavoja se međusobno preklapaju.
s druge strane, dok možete računati
Imajte na umu da je svaki zavoj spojen na izvor struje.
Tijekom pokusa ustanovljeno je da stacionarni električni naboj ne djeluje u interakciji s magnetskim poljem. Sile privlačenja i odbijanja se ne pojavljuju između njih, međutim, ako se naboj ili magnet pokrene, tada će se između njih odmah pojaviti sila interakcije koja će ih rotirati.
Riža. 2.3. Pravilo za određivanje smjera magnetskog polja
Sila interakcije ovisi o relativnoj brzini kretanja i međusobnom smjeru kretanja. Oko pokretnih naboja nastaju zatvorene linije sile u odnosu na koje će vektori nastalih magnetskih sila biti usmjereni tangencijalno.
Koncentrične linije sile prekrivat će cijelu putanju pokretnih naboja, o čemu svjedoči obrazac položaja čeličnih strugotina oko pravocrtnog vodiča sa strujom (slika 2.1). Uzorak linija polja pokazuje da linije djelovanja magnetskih sila leže u ravnini okomitoj na smjer toka struje. Smjer magnetskog polja obično se određuje prema pravilu gimleta (slika 2.3).
Ako se translacijski smjer vijka poklapa sa smjerom struje u vodiču, tada će smjer rotacije glave vijka ili vadičepa odgovarati smjeru linija magnetskog polja. Možete koristiti drugo pravilo. Ako gledate u smjeru struje, tada će magnetske linije biti usmjerene u smjeru kretanja kazaljke na satu.
Posebno treba istaknuti razliku između gibanja proučavanih u okviru elektrodinamike i mehaničkih gibanja. mehaničko kretanje karakterizira promjenu međusobnog položaja tijela jedno prema drugom ili u odnosu na odabrani referentni sustav.
Električna struja povezana je s kretanjem nositelja naboja, međutim, fenomen nastanka struje ne može se svesti samo na gibanje nosača. Činjenica je da se nabijene čestice kreću zajedno s vlastitim električnim poljem i kretanjem električno polje, zauzvrat inicira nastanak magnetskog polja.
U tom smislu, u svojoj biti, električna struja je povezana s magnetskim poljem. Jačina ovog polja u bilo kojoj točki prostora proporcionalna je jačini struje. Utvrđeno je mišljenje da se magnetsko polje ne može dobiti odvojeno i neovisno o električnoj struji.
Magnetska polja magnetiziranih tijela, na primjer, prirodnih magneta, također imaju takva svojstva zbog osobitosti njihovih intra-atomskih struja. Pojava magnetskih polja nije povezana s fizičke karakteristike vodiča, a određena je isključivo jačinom struje koja kroz njih teče.
Sa stajališta magnetizma, pojam "jačina struje" nije u potpunosti adekvatan okolnostima. Veličina struje (ovo je konkretnija definicija) zapravo se može smatrati i brzinom prijenosa količine naboja i matematički definiranom strujom. S druge strane, veličina struje jednoznačno određuje magnetsko polje struje, t.j. sintetizira u sebi složenu sliku stvarnih pomaka nabijenih čestica.
Na temelju generalizacije brojnih eksperimentalnih činjenica dobiven je zakon koji kvantitativno određuje veličinu sile (Lorentzove sile) koja djeluje na naboj koji se kreće u magnetskom polju
Fl \u003d q (v x H
gdje je q električni naboj, v je vektor brzine naboja, B je vektor magnetske indukcije, čije će fizičko značenje biti definirano u nastavku. Jednadžba Lorentzove sile može se napisati u skalarnom obliku r
Fl = qvBsin(V;B).
Odredimo dimenziju magnetske indukcije rješavanjem Lorentzove jednadžbe sile s obzirom na B
B \u003d H [v] \u003d 1H 1s \u003d -H- \u003d Tl. qv 1Kd - 1m A - s
Jedinica indukcije magnetskog polja naziva se tesla. Tesla je prilično velika vrijednost, u laboratorijskim uvjetima, posebnim naporima, moguće je dobiti magnetska polja s B \u003d 8 - 10 T, iako u prirodi postoje polja s mnogo većom vrijednošću indukcije.
Riža. 2.4. Nikola Tesla
Nikola Tesla rođen je 1856. godine u zemlji koja se donedavno zvala Jugoslavija, a sada je Hrvatska. Postojale su glasine da je Tesla vidovit i da posjeduje razne paranormalne sposobnosti.
Ponajviše u stvarnom svijetu, proslavio se u mlađim godinama, kada je stvorio generator izmjenične struje i time čovječanstvu pružio priliku za široku upotrebu električne energije. U svom izumu prelomio je sve najnaprednije ideje elektrodinamike.
Na određenoj fazi U njegovoj kreativnoj biografiji sudbina je Edisonu dovela talentiranog znanstvenika i izumitelja, koji je postao poznat po mnogim izumima. Međutim, kreativna zajednica nije uspjela.
Baveći se industrijskom elektroenergetikom, Edison se najviše kladio na istosmjernu struju, dok je mladom Slavenu bilo očito da je budućnost za izmjeničnom strujom, koju sada zapravo i promatramo.
Na kraju je Edison, modernim slengom, “odbacio” Teslu. Uputivši ga da izume električni alternator, obećao je, ako uspije, 50 tisuća dolara kao nagradu. Generator je stvoren, ali nije uslijedila nagrada.
Štoviše, Edison se osvrnuo na Teslin nedostatak smisla za "američki humor". Osim toga, Edison je, oslanjajući se na svoj autoritet, promovirao ogromnu štetu izmjenične struje po zdravlje ljudi. Takav je pripovjedač bio ovaj Edison. Kako bi potvrdio svoje strahove, javno je ubio psa izmjeničnom strujom. Iako istosmjerna struja, takav učinak mogao bi se lako postići.
Treba napomenuti da je i sam Tesla izazvao oprezan odnos prema sebi, a posebno je tvrdio da je neka vanzemaljska civilizacija bila u kontaktu s njim, šaljući mu poruke tijekom izlaska Marsa iznad horizonta.
Osim toga, Tesla je tvrdio da ima uređaje koji mogu brzo promijeniti dob osobe. Unatoč svakako kontroverznim, s pozicija moderna znanost, neke od Teslinih izjava, bio je veliki stručnjak u području elektrodinamike, ispred svog vremena.
Riža. 2.5. Gibanje elektrona u jednoličnom magnetskom polju
u (V; B)
= 1.
Vidi se da je Lorentzova sila uvijek usmjerena okomito na brzinu čestice, t.j. ne radi, što ukazuje na nepromjenjivost kinetičke energije čestice tijekom njezina gibanja. Lorentzova sila samo mijenja smjer vektora brzine, dajući čestici normalno ubrzanje.
Kada se čestica giba u kombinaciji električnog i magnetskog polja, s njihove strane pojavit će se ukupna sila u obliku Coulombove i Lorentzove sile.
F \u003d qE + q (v x b) \u003d q.
Razmotrimo detaljnije neke od mehaničkih aspekata gibanja nabijene čestice u magnetskom polju.
Neka elektron s nabojem e odleti u magnetsko polje (slika 2.5) okomito na vektor indukcije, t.j. VGB, što će na kraju dovesti do gibanja duž kružnice fiksnog polumjera R. U ovom slučaju
Za slučaj takvog gibanja elektrona, koje će biti u stacionarnoj kružnoj orbiti, Newtonov drugi zakon može se napisati na temelju jednakosti modula Lorentzove sile i sile uzrokovane normalnim ubrzanjem čestice.
Fl = evB, sin
mev
2
= evB.
R
Kutno ubrzanje, i bit će jednako
=v=eB
u=r=mz
Period okretanja elektrona definira se kao
T = 2p 2nm,
yu eB
U slučaju da se elektron kreće duž indukcionih linija, Lorentzova sila bit će jednaka nuli, jer sin(v; c) = 0, tj. pokret će biti ravno i ujednačeno.
Polje električnog točkastog naboja koji miruje u vakuumu ili zraku, kao što je poznato, određeno je jednadžbom
rqr
E=-
4ns0r
Pokušajmo modificirati posljednju jednadžbu metodama teorije dimenzija u odnosu na indukciju magnetskog polja, za što ćemo skalarni naboj q zamijeniti vektorom qv
q(v x r)
B
4ns0e
Da bi se dimenzije desnog i lijevog dijela jednadžbe poklopile, potrebno je desni dio podijeliti s kvadratom određene brzine, za što je logično koristiti kvadrat brzine svjetlosti - c2
B=
q(v x r) 4nc2s0r3
Uvedemo novu dimenzijsku konstantu p0, koja se zove magnetska konstanta, igra istu ulogu u SI sustavu kao s0 u elektrostatičkim formulama, tj. kombinira magnetske jedinice s mehaničkim veličinama
1
R 0s0 = -. S
0 9-10-12 - 9-1016 A A
Prepišimo jednadžbu vektora magnetske indukcije uzimajući u obzir dobivene odnose r
B P0q(v x r)
4nr3
Ova se jednadžba ne može smatrati dobivenom na bezuvjetnom teorijske osnove, uglavnom je intuitivan, ali se može koristiti za dobivanje rezultata koji su u potpunosti potvrđeni eksperimentom.
Promatrajmo vodič proizvoljnog oblika kroz koji teče istosmjerna struja veličine I. Odaberimo ravan presjek vodiča elementarne duljine dl (slika 2.6). Tijekom vremena dt, električni naboj veličine teče kroz ovaj dio
q \u003d e - ne - s - dl, gdje je pê koncentracija elektrona, s je poprečni presjek vodiča, e je naboj elektrona.
Zamijenimo jednadžbu naboja u jednadžbu magneto-
f 12,56 -10-
Tl - m
7
indukcija niti
1
1
Tl - m
6
f4p-10-
P0 =-
| | |
| | dan 7 |
| dl | |
Riža. 2.6. Magnetno polje strujnog elementa
dB=
dl(v x z)
p0 enesdHy x r
„3
4p r"
Veličina struje u vodiču može se prikazati na sljedeći način
I=enesv,
što daje osnove za pisanje jednadžbe u obliku
dB P0 Idl (d1 x d)
4p r3'
Modul elementarnog vektora indukcije određuje se, u ovom slučaju, kao
dB PP Id1 sin(d 1 x d)
4p r2
Rezultirajuća jednadžba se poklopila s pokusima Biota i Savarta, koju je Laplace formulirao kao zakon. Ovaj zakon, Biot - Savart - Laplaceov zakon određuje veličinu magnetske indukcije u bilo kojoj točki polja stvorenog strujom konstantna vrijednost teče kroz vodič.
S obzirom na vektor magnetske indukcije, vrijedi princip superpozicije, tj. zbrajanje elementarnih indukcija iz različitih presjeka vodiča određene duljine. Prikazat ćemo primjenu zakona o vodičima raznih oblika.
Kvalitativna slika magnetskog polja u blizini pravocrtnog vodiča prikazana je na sl. 2.1, 2.3, napravit ćemo kvantitativne procjene magnetskog polja. Biramo proizvoljnu točku A u blizini vodiča (slika 2.7), u kojoj ćemo pomoću Biot - Savart - Laplaceovog zakona odrediti intenzitet dB iz elementa dl
d0 Isin adl
dB=
Riža. 2.7. Ravni vodič sa strujom
4p g
Ako se cijela duljina vodiča podijeli na beskonačan broj elementarnih presjeka, tada će se naći da će se smjer vektora elementarnih indukcija podudarati sa smjerom tangenti na kružnice nacrtane u odgovarajućim točkama u prostoru, u ravninama ortogonalnim na vodič.
To daje osnovu za dobivanje ukupne vrijednosti indukcije za integraciju jednadžbe dB
c0I g sin adl 4n _ [ r2
maska l
Izrazimo vrijednost r i sina u terminima varijable ve = V R2 +12,
R
grijeh a =
l/R2 +12
Dobivene vrijednosti r i sina zamjenjujemo u integrand
B=
PgIR
4p
dl
V(r2 +12)'
C 0I
PgIR
B=
4n rAr2 +12 2nR
Bitno je napomenuti da je rezultirajuća jednadžba slična jednadžbi jakosti električnog polja nabijenog vodiča
E = --.
2ns0R
Osim toga, vektor jakosti električnog polja usmjeren je radijalno, tj. okomit je na vektor indukcije u istoj točki.
Slika položaja linija magnetske indukcije zavojnice sa strujom prikazana je na sl. 2.8. Dobijmo kvantitativnu procjenu ovog polja tehnikom iz prethodnog pododjeljka. Intenzitet magnetskog polja kojeg stvara element vodiča dl u odabranoj proizvoljnoj osi kružne struje određuje se kao
dB -ʺ̱D1,
4p g
u ovom slučaju, a = p/2, dakle, sina = 1. Ako je vektor elementarne indukcije dB predstavljen kao dvije komponente dBx i dBy, tada će zbroj svih horizontalnih komponenti biti jednak nuli, drugim riječima, riješiti problem, potrebno je zbrojiti vertikalne komponente dBy
B = f dBy.
dB = dBcos a =
M R 4n Vr2
"2 + h2
Prije integracije jednadžbe potrebno je uzeti u obzir to
i dl = 2nR.
-dl.
R2
Po1
1
Po1
B=
2R
2
2 \3
^h
1+ -D R2
Očito, u središtu zavojnice, gdje je h = 0
B = P 0I
h=0 2R
Na velikoj udaljenosti od ravnine zavojnice h gt;gt; R, tj.
l(nR2)
B ~ po1 R ~ po
_ 2R h3 _ 2nh3"
Umnožak veličine struje i površine zavojnice naziva se magnetski moment.
volumen
Pm = I 2nR2.
Prepišimo indukcijsku jednadžbu uzimajući u obzir vrijednost magnetskog momenta
B~P0Pm
_2nh3"
Riža. 2.9. Magnetsko polje solenoida
Razmotrite primjenu razmatranog zakona na duge ravne zavojnice, solenoide. Solenoid je cilindrična zavojnica s velikim brojem zavoja N, tvoreći zavojnu liniju u prostoru.
S dovoljno gustim rasporedom zavoja jedan prema drugome, solenoid se može predstaviti kao skup veliki broj kružne struje (slika 2.9), što daje razlog za vjerovanje da je polje jednoliko u unutarnjem prostoru.
Kvantifikujemo magnetsko polje unutar solenoida, za koje zapisujemo jednadžbu Biot - Savart - Laplaceovog zakona u odnosu na solenoidni element duljine dh
R2
Po1
dh.
2
dB = N
Integriramo jednadžbu po cijeloj dužini solenoida h
h="
^(R2 + h2)3
Ako se solenoid smatra beskonačno dugim, onda jednadžba postaje jednostavnija
B = p 0NI.
Ampere i njegovi brojni sljedbenici empirijski su ustanovili da su vodiči koji nose struju (pokretni nosioci naboja) podložni mehaničkim silama uzrokovanim prisutnošću magnetskog polja.
Ova se akcija može kvantificirati. Ako je presjek vodiča S, a njegova duljina u smjeru struje l, tada je električni naboj koncentriran
2 R2aJ (R2 + h2)
Np 0IR2
B=
Np 0IR2 2
dh
h
elementarni volumen dV = Sdl odredit će se brojem koncentriranih
nositelji naboja koji se nalaze u njemu, posebice elektroni
dN = ndV = nSdl, čiji je ukupni električni naboj definiran kao
dQ = qdN = qnSdl,
gdje je q naboj nositelja, n koncentracija nositelja. Sila koja djeluje na jezgru kristalne rešetke u razmatranom elementu vodiča može se odrediti iz uvjeta ravnoteže električnih i magnetskih sila
quB = qE, ^E = Bu .
Brzinu pomaka nositelja naboja izražavamo u smislu gustoće struje koja teče kroz vodič
u = j, E = -Bj. qn qn
Željena elementarna sila se stoga može predstaviti na sljedeći način
B
dFA = EdQ = - j - qnSdl = IBdl.
qn
r U vektorskom obliku, sila koja djeluje na elementarnu duljinu vodiča d 1, kroz koju teče struja veličine I, određena je vektorskom relacijom
dFA = l(df X c).
Riža. 2.10. Djelovanje magnetskog polja na vodič kroz koji teče struja
U slučaju pravocrtnog vodiča, magnetska indukcija u svim točkama prostora cijelom dužinom l, magnetska indukcija će biti konstantna, t.j.
Fa = i(1 x b) ,
ili, prema definiciji vektorski proizvod rr
Fa \u003d I1Bsin (l x V).
Očito je da vektor operativna snaga bit će okomita na ravninu u kojoj se nalaze vektori 1 i B (slika 2.10). FA jednadžba je matematički izraz Amperovog zakona.
Riža. 2.11. Interakcija dva vodiča sa strujom
Za izračunavanje interakcije dva vodiča sa strujom primjenjiv je Amperov zakon.
Neka struje veličine I1 i I2 teku u dva duga ravna vodiča (slika 2.11) u istom smjeru. Provodnik sa strujom I1 u području drugog vodiča stvara magnetsko polje s indukcijom
P 0I1
B1 =
2nb
U tom slučaju, element drugog vodiča na svojoj duljini Al će doživjeti silu veličine
F21 = B1I2A1.
Kombinirajući posljednje dvije jednadžbe, dobivamo
p0I1I
-Al.
F2,1 =-
2nb
Provjerite se!!! Električno polje oko pokretnih naboja... Električno polje oko pokretnih naboja... Električna struja -... Električna struja -... Konstantna električna struja -... Konstantna električna struja -... Dva uvjeta za nastanak električne struje .. Dva uvjeta za nastanak električne struje ... Jačina struje - ... Jačina struje - ... Izmjerite ampermetrom ... i uključite ga u krug ... Izmjerite ampermetrom ... i uključite ga u strujnom krugu... Mjere voltmetrom... i uključuju... Mjere voltmetrom... i uključuju... Strujno-naponska karakteristika za metale... Strujno-naponska karakteristika za metali... Što određuje otpor vodiča... Što određuje otpor vodiča... Ohmov zakon... Ohmov zakon... Naboj jednak 20 C prolazi poprečnim presjekom vodiča za 10 s. Kolika je jačina struje u strujnom krugu? Naboj jednak 20 C prođe poprečnim presjekom vodiča za 10 s. Kolika je jačina struje u strujnom krugu? Mrežni napon je 220V, a struja 2A. Koliki otpor može imati uređaj koji se može spojiti na ovu mrežu? Mrežni napon je 220V, a struja 2A. Koliki otpor može imati uređaj koji se može spojiti na ovu mrežu?
Zadatak 2 Odredite otpor dijela strujnog kruga, kada je spojen u točkama B i D, ako je R1=R2=R3=R4=2 Ohm Odredite otpor dijela strujnog kruga, kada je spojen u točkama B i D, ako je R1=R2= R3=R4=2 Ohm Hoće li se otpor dijela strujnog kruga promijeniti kada se spoji na točke A i C? Hoće li se otpor dijela strujnog kruga promijeniti kada se spoji na točke A i C? Zadano: R1=2 ohm R2=2 ohm R3=2 ohm R4=2 ohm Nađi: Rob-? Rješenje: 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) Odgovor: Rob=2 Ohm.
Zadano: R1=0,5 ohmR2=2 ohmR3=3,5 ohmR4=4 ohmRob=1 ohm Zadano: R1=0,5 ohmR2=2 ohmR3=3,5 ohmR4=4 ohmRob=1 ohm Odredite način povezivanja. Odrediti način spajanja Rješenje: R1,3=R1+R3, R1,3=0,5+3,5=4(Ω) R1,3,4=...; R1,3,4=2 (Ohm) Rob=1 (Ohm) Dakle, R1,3 je u seriji, R1,3 i R4 su paralelni, R1,3,4 i R2 su paralelni.
Razmislite kako su spojeni 1,2,3 otpornici? Možemo li za njih izračunati Rv? 1/R1 = 1/R1+l/R2+l/R3; R I \u003d 1 Ohm. Sada pogledajte kako su ova tri otpornika spojena na četvrti? Tako mogu zamijeniti 1,2,3 otpornika s jednim otporom R I =1 Ohm, što je ekvivalentno trima paralelno spojenim otpornicima. Kakav bi onda bio dijagram ožičenja? Nacrtaj je. Kako sada pronaći ukupni otpor? R Oko =R1 +R4; R O \u003d 1 Ohm +5 Ohm \u003d 6 Ohm Sada ostaje riješiti pitanje kolika je ukupna jačina struje s takvom vezom? I o \u003d I \u003d I 4, dakle Uob \u003d 5 A * 6 Ohm \u003d 30 V Zapišimo odgovor na problem.
>> R 3,4 = 1 ohm. R o - ? U AB - ? 2. Prijeđimo na ekvivalentni krug 3. R 1, R 2 i R 3.4 su spojeni serijski > R oko = R 1 + R 2 + R 3,4 > R oko = 5 Ohm 4. U AB "naslov =" ( ! LANG: Dato: R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 2 ohma I = 6 A Rješenje: 1.R 3 i R 4 su spojeni paralelno,\u003e\u003e\u003e \u003d 1 Ohm. R oko -? U AB -?" class="link_thumb"> 13 !} S obzirom: R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 2 Ohm I = 6 A Rješenje: 1. R 3 i R 4 su spojeni paralelno,\u003e\u003e R 3,4 \u003d 1 Ohm. R o - ? U AB - ? 2. Prijeđimo na ekvivalentni krug 3. R 1, R 2 i R 3.4 su spojeni serijski > R oko = R 1 + R 2 + R 3,4 > R oko = 5 Ohm 4. U AB \u003d U 1 + U 2 + U 3.4, gdje, > ili > U AB = 6 A 5 Ohm = 30 V Odgovor: U AB = 30 V >> R 3,4 = 1 ohm. R o - ? U AB - ? 2. Prijeđimo na ekvivalentni krug 3. R 1, R 2 i R 3.4 su spojeni serijski> R oko \u003d R 1 + R 2 + R 3,4> R oko \u003d 5 Ohm 4. U AB ">> > R 3 ,4 = 1 ohm R oko - ? U AB - ? oko = 5 Ohm 4. U AB = U 1 + U 2 + U 3.4, gdje je,\u003e ili\u003e U AB = 6 A 5 Ohm \u003d 30 V Odgovor: U AB \u003d 30 V "\u003e\u003e\u003e R 3, 4 =1 ohm. R o - ? U AB - ? 2. Prijeđimo na ekvivalentni krug 3. R 1, R 2 i R 3.4 su spojeni serijski > R oko = R 1 + R 2 + R 3,4 > R oko = 5 Ohm 4. U AB "naslov =" ( ! LANG: Dato: R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 2 ohma I = 6 A Rješenje: 1.R 3 i R 4 su spojeni paralelno,\u003e\u003e\u003e \u003d 1 Ohm. R oko -? U AB -?"> title="S obzirom: R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 2 Ohm I = 6 A Rješenje: 1. R 3 i R 4 su spojeni paralelno,\u003e\u003e R 3,4 \u003d 1 Ohm. R o - ? U AB - ? 2. Prijeđimo na ekvivalentni krug 3. R 1, R 2 i R 3.4 su spojeni serijski> R oko = R 1 + R 2 + R 3,4> R oko = 5 Ohm 4. U AB"> !}
Horizontalno: 1. Negativno nabijena čestica koja je dio atoma. 2. Neutralna čestica uključena u sastav atomska jezgra. 3. Fizička količina, koji karakterizira otpor koji vodi vodič prema električnoj struji. 4. Jedinica električnog naboja. 5. Uređaj za mjerenje jakosti struje. 6. Fizikalna veličina jednaka omjeru rada struje i prenesenog naboja. Vertikalno: 1. Proces davanja električnog naboja tijelu. 2. Pozitivno nabijena čestica koja je dio atomske jezgre. 3. Jedinica napona. 4. Jedinica otpora. 5. Atom koji je dobio ili izgubio elektron. 6. Usmjereno gibanje nabijenih čestica. 6. Usmjereno gibanje nabijenih čestica.
Magnetno polje pokretnog naboja može nastati oko vodiča sa strujom. Budući da se u njemu kreću elektroni s elementarnim električnim nabojem. Može se promatrati i kada se pomiču drugi nosioci naboja. Na primjer, ioni u plinovima ili tekućinama. Ovo uređeno kretanje nositelja naboja, kao što je poznato, uzrokuje pojavu magnetskog polja u okolnom prostoru. Dakle, može se pretpostaviti da magnetsko polje, bez obzira na prirodu struje koja ga uzrokuje, također nastaje oko jednog naboja u kretanju.
Opće polje u okoliš formira se iz zbroja polja stvorenih pojedinačnim nabojima. Ovaj zaključak se može izvesti iz principa superpozicije. Na temelju različitih pokusa dobiven je zakon koji određuje magnetsku indukciju za točkasti naboj. Ovaj naboj se slobodno kreće u mediju sa konstantna brzina.
Formula 1 - zakon elektromagnetske indukcije za pokretni točkasti naboj
Gdje r radijus vektor od naboja do točke promatranja
P naplatiti
V vektor brzine naboja
Formula 2 - modul indukcijskog vektora
Gdje alfa je kut između vektora brzine i radijus vektora
Ove formule određuju magnetsku indukciju za pozitivan naboj. Ako ga je potrebno izračunati za negativan naboj, tada naboj trebate zamijeniti znakom minus. Brzina naboja određena je u odnosu na točku promatranja.
Da biste otkrili magnetsko polje pri pomicanju naboja, možete provesti eksperiment. U tom se slučaju naboj ne mora kretati pod djelovanjem električnih sila. Prvi dio pokusa je da električna struja prolazi kroz kružni vodič. Stoga se oko njega formira magnetsko polje. Djelovanje koje se može uočiti kada se magnetska igla skrene pored zavojnice.
Slika 1 - kružna zavojnica sa strujom djeluje na magnetsku iglu
Slika prikazuje zavojnicu sa strujom, ravnina zavojnice je prikazana lijevo, ravnina okomita na nju prikazana je desno.
U drugom dijelu pokusa uzet ćemo čvrsti metalni disk pričvršćen na os od koje je izoliran. U tom slučaju, disk dobiva električni naboj i može se brzo rotirati oko svoje osi. Iznad diska je pričvršćena magnetska igla. Ako zavrtite disk s nabojem, možete otkriti da se strelica okreće. Štoviše, ovo kretanje strelice bit će isto kao kada se struja kreće kroz prsten. Ako u isto vrijeme promijenite naboj diska ili smjer rotacije, tada će strelica također odstupiti u drugom smjeru.
ELEKTROMAGNETSKO POLJE
to generirajući jedno drugo izmjenična električna i magnetska polja.
Teorija elektromagnetsko polje stvorio James Maxwell
godine 1865
On je teoretski dokazao da:
svaka promjena tijekom vremena u magnetskom polju rezultira promjenjivim električnim poljem, a svaka promjena tijekom vremena u električnom polju dovodi do promjenjivog magnetskog polja.
Ako se električni naboji kreću ubrzano, tada se električno polje koje stvaraju povremeno mijenja i samo stvara izmjenično magnetsko polje u prostoru itd.
Izvori elektromagnetskog polja mogu biti:
- pokretni magnet;
- električni naboj koji se kreće ubrzano ili oscilira (za razliku od naboja koji se kreće konstantnom brzinom, na primjer, u slučaju istosmjerne struje u vodiču, ovdje se stvara konstantno magnetsko polje).
Električno polje postoji uvijek oko električnog naboja, u bilo kojem referentnom sustavu, magnetskom - u onom u odnosu na koji se električni naboji kreću,
elektromagnetski- u referentnom okviru, u odnosu na koji se električni naboji krećući se ubrzanjem.
PROBAJTE RJEŠENJE!
Komad jantara je protrljan o tkaninu i nabijen statičkim elektricitetom. Koje polje se može naći oko nepokretnog jantara? Oko kretanja?
Nabijeno tijelo miruje u odnosu na zemljinu površinu. Automobil se kreće jednoliko i pravocrtno u odnosu na površinu zemlje. Je li moguće otkriti permanentno magnetsko polje u referentnom okviru povezanom s automobilom?
Koje se polje pojavljuje oko elektrona ako se: odmara; kretanje konstantnom brzinom; kreće se ubrzano?
U kineskopu se tok stvara ravnomjerno pokretni elektroni. Je li moguće detektirati magnetsko polje u referentnom okviru povezanom s jednim od pokretnih elektrona?
ELEKTROMAGNETSKI VALOVI
Ovo je elektromagnetno polje koje se širi u svemiru konačnom brzinom,
ovisno o svojstvima okoliša.
Svojstva elektromagnetskih valova:
- šire se ne samo u materiji, već i u vakuumu;
- šire se u vakuumu brzinom svjetlosti (S = 300 000 km/s);
su poprečni valovi
- to su putujući valovi (prenos energije).
Izvor elektromagnetskih valova su brzo kretanje električnih naboja.
Oscilacije električnih naboja popraćene su elektromagnetskim zračenjem čija je frekvencija jednaka frekvenciji oscilacija naboja.
Na pitanje Magnetno polje nastaje pokretnim nabojem? dao autor I-zraka najbolji odgovor je Sve je upravo tako. Kretanje je relativno. Stoga će se magnetsko polje promatrati u sustavu u odnosu na koji se naboj kreće. Da bi se dobilo magnetsko polje, kretanje dviju suprotno nabijenih čestica uopće nije potrebno. Samo, kada struja teče u vodičima, naboji se kompenziraju i do izražaja dolaze slabiji (u usporedbi s elektrostatičkim) magnetski efekti.
Proračuni za izvođenje jednadžbi magnetskih polja iz SRT-a i Coulombovog polja mogu se naći u bilo kojem udžbeniku iz elektrodinamike. Na primjer, u Feynmanova predavanja u fizici, vol. 5 (Elektricitet i magnetizam) Pogl. 13 (Magnetostatika) u §6 ovo se pitanje detaljno razmatra.
Vodič se može pronaći na http://lib. homelinux. org/_djvu/P_Physics/PG_Opći tečajevi/Feynman/Fejnman R., R.Lejton, M.Se"nds. Tom 5. E"lektrichestvo i Magnetizm (ru)(T)(291s).djvu
U 6. svesku (Elektrodinamika) ima mnogo zanimljivosti.
http:// lib. homelinux. org/_djvu/P_Physics/PG_Opći tečajevi/Feynman/Fejnman R., R.Lejton, M.Se"nds. Tom 6. E"elektrodinamika (ru)(T)(339s).djvu
(uklonite samo dodatne prostore u adresi stranice)
A zračenje i magnetsko polje nabijenog štapića kojim mašete bit će mali ne zbog brzine, već zbog beznačajnosti naboja (i veličine struje stvorene kretanjem tako malog naboja - vi možete sami izračunati).
Odgovor od procijediti[guru]
Sam pojam kretanja je relativan. Stoga, da, u jednom koordinatnom sustavu bit će magnetsko polje, u drugom će biti drugačije, u trećem uopće neće biti. Zapravo, magnetskog polja uopće nema, samo se učinci specijalne teorije relativnosti za pokretne naboje zgodno opisuju uvođenjem fiktivnog polja, zvanog magnetsko, što uvelike pojednostavljuje izračune. Prije pojave teorije relativnosti magnetsko polje se smatralo neovisnim entitetom, a tek tada je ustanovljeno da se sile koje mu se pripisuju savršeno izračunavaju i bez njega na temelju teorije relativnosti i Coulombovog zakona. No, naravno, teoriju relativnosti puno je teže primijeniti u praksi od pravila gimleta 😉 A budući da su električno i magnetsko polje usko povezani (iako je drugo vizualna interpretacija posljedica promjena u prvom), govore o jednom elektromagnetskom polju.
A što se tiče trčanja po sobi s nabijenim štapićem, nema potrebe za teorijom relativnosti – naravno, stvara se magnetsko polje, emitiraju se valovi i tako dalje, samo vrlo slabi. Izračunajte napetost stvoreno polje je zadatak za učenika.
Odgovor od savjest[guru]
Pa opet, pušio sam u WC-u umjesto fizike... Je li udžbenik teško otvoriti? Jasno piše "elektromagnetno polje" i tako dalje i tako dalje. Lisapeti vole komponirati i izmišljati trajne motore. Na torzijskim poljima..
Odgovor od VintHeXer[aktivan]
Općenito, IMHO, prema Amperovom zakonu i nekoj drugoj vrlo pametnoj formuli koja ima sinus kuta u zapisu, već pokazuje da vam je potrebno kretanje nabijene čestice u vodiču (opet IMHO), budući da će struja biti na napon i otpor... Čini se da je napon takav kakav jest (čestica je nabijena), ali otpor u vakuumu ...
Općenito, tko dovraga zna... Pogotovo o gibanju nabijene čestice u vakuumu))
Odgovor od Krab kora[guru]
Pa, detaljan zaključak mora se tražiti u udžbenicima fizike. Ovo se može preuzeti npr. ovdje :)
"iako uz vašu pomoć - ali djeca će postupno zaključiti magnetsko privlačenje ili odbijanje struja u električno neutralnim vodičima iz Coulombovog zakona i teorije relativnosti. Za njih će to biti čudo koje su stvorile vlastite ruke. Više u Srednja škola nije obavezno. Na sveučilištu će im ležerno objasniti kako Maxwellove jednadžbe elektromagnetskih polja slijede iz Coulombovog zakona za nepokretne naboje i formule za transformaciju kvadratnih diferencijalnih oblika u teoriji relativnosti. "
Općenito, u takvim stvarima potrebno je staviti kvačicu u polje za mogućnost davanja komentara ...
Magnetno polje na Wikipediji
Pogledajte članak na wikipediji o magnetskom polju
