Razmatrajući manifestaciju električne struje u prethodnom odjeljku, primijećeno je da, uz toplinske i kemijske učinke, električna struja ukazuje na svoju prisutnost pojavom magnetskih pojava.
Navedeni znakovi nisu ekvivalentni. Na primjer, kemijske transformacije su potpuno odsutne u vodičima koji imaju širok praktičnu upotrebu. Pri niskim temperaturama u istim vodičima, toplinska manifestacija struje je prilično izravnana. Ali magnetski učinci traju u svim okolnostima, jer je magnetsko polje neophodan uvjet za postojanje bilo kojeg sustava kretanja električni naboji.
Riža. 2.1. Magnetsko polje: 1 - ravni vodič; 2 - zavojnica s strujom; 3 - tri zavoja s strujom;
4 - strujne zavojnice
Za distribuciju magnetsko polje, međutim, baš kao i električni, prisutnost bilo kojeg medija nije potrebna. Magnetsko polje može postojati u praznom prostoru.
Bit magnetskog polja obično se utvrđuje na temelju rasprave o njegovim razlikovnim značajkama od običnog svemira.
Isprva su takve razlike uočene zbog osebujnog rasporeda čeličnih strugotina izlivenih u blizini vodiča kroz koje je prolazila električna struja.
Riža. 2.2. Magnetsko polje solenoida i toroida
Na sl. 2.1, 2.2 prikazuju linije magnetskog polja koje se pojavljuju u blizini vodiča različitih oblika.
Linije magnetskog polja ravnog vodiča tvore koncentrične kružnice. Kada se dva ili više poteza nalaze jedan pored drugog, polja svakog kruga se preklapaju
na prijatelja, u ovom slučaju može se razmotriti
To znači da je svaki zavoj spojen na izvor struje.
Tijekom pokusa otkriveno je da stacionarni električni naboj ne stupa u interakciju s magnetskim poljem. Između njih se ne pojavljuju sile privlačenja i odbijanja, međutim, ako se naboj ili magnet pokreću, tada će se među njima odmah pojaviti sila interakcije koja će ih rotirati.
Riža. 2.3. Pravilo za određivanje smjera magnetskog polja
Snaga međudjelovanja ovisi o relativnoj brzini kretanja i relativnom smjeru kretanja. Oko pokretnih naboja pojavljuju se zatvorene linije sile, u odnosu na koje će vektori rezultirajućih magnetskih sila biti usmjereni tangencijalno.
Koncentrične linije sile će pokriti cijelu putanju pokretnih naboja, što dokazuje obrazac rasporeda čeličnih strugotina oko ravnog vodiča kroz koji teče struja (slika 2.1). Slika silnica pokazuje da linije djelovanja magnetskih silnica leže u ravnini okomitoj na smjer strujanja struje. Smjer magnetskog polja obično se određuje gimlet pravilom (slika 2.3).
Ako se smjer vijka prema naprijed podudara sa smjerom struje u vodiču, tada će smjer vrtnje glave vijka ili vadičepa odgovarati smjeru linija magnetskog polja. Možete koristiti drugo pravilo. Ako gledate u smjeru struje, magnetske linije bit će usmjerene u smjeru kretanja kazaljke na satu.
Posebno valja istaknuti da se gibanja koja se proučavaju u okviru elektrodinamike razlikuju od mehaničkih gibanja. Mehaničko kretanje karakterizira promjenu relativnog položaja tijela jedno u odnosu na drugo ili u odnosu na odabrani referentni sustav.
Električna struja povezana je s kretanjem nositelja naboja, ali se pojava nastanka struje ne može svesti samo na kretanje nositelja naboja. Činjenica je da se nabijene čestice kreću zajedno s vlastitim električnim poljem i kretanjem električno polje, pak, inicira pojavu magnetskog polja.
S tim u vezi, u svojoj biti, električna struja povezana je s magnetskim poljem. Jačina ovog polja u bilo kojoj točki prostora proporcionalna je jakosti struje. Uvriježeno je mišljenje da se magnetsko polje ne može dobiti odvojeno i neovisno o električnoj struji.
Magnetska polja magnetiziranih tijela, primjerice prirodnih magneta, također imaju takva svojstva zbog karakteristika svojih unutaratomskih struja. Pojava magnetskih polja nije povezana s fizičke karakteristike vodiča, ali je određena isključivo jakošću struje koja kroz njih teče.
Sa stajališta magnetizma, izraz "jačina struje" nije sasvim adekvatan okolnostima. Veličina struje (ovo je preciznija definicija) zapravo se može smatrati i brzinom prijenosa količine naboja, a struja je matematički definirana. S druge strane, veličina struje jednoznačno određuje magnetsko polje struje, tj. sintetizira složenu sliku stvarnih kretanja nabijenih čestica.
Na temelju generalizacije brojnih eksperimentalnih činjenica dobiven je zakon koji kvantificira veličinu sile (Lorentzova sila) koja djeluje na naboj koji se giba u magnetskom polju
Fl = 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 jednadžbe Lorentzove sile u odnosu na B
B = H [v] = 1H 1s = -H- = Tl. qv 1Kd - 1m A - s
Jedinica za indukciju magnetskog polja naziva se tesla. Tesla je prilično velika veličina, u laboratorijskim uvjetima, uz posebne napore, moguće je dobiti magnetska polja s B = 8 - 10 Tesla, iako u prirodi postoje polja s puno većom vrijednošću indukcije.
Riža. 2.4. Nikola Tesla
Nikola Tesla rođen je 1856. godine u državi koja se donedavno zvala Jugoslavija, a sada je to Hrvatska. Kružile su uporne glasine da je Tesla vidovnjak i da posjeduje razne paranormalne sposobnosti.
Najviše od svega, u stvarnom svijetu, proslavio se u mladosti, kada je stvorio generator izmjenične struje i time omogućio čovječanstvu široku upotrebu električne energije. U svom izumu prelomio je sve najnaprednije ideje elektrodinamike.
Na u određenoj fazi kreativne biografije, sudbina je dovela talentiranog znanstvenika i izumitelja zajedno s Edisonom, koji je postao poznat po mnogim izumima. Međutim, kreativna unija nije uspjela.
Baveći se industrijskom elektroenergetikom, Edison je glavni naglasak stavio na istosmjernu struju, dok je mladom Slavenu bilo očito da budućnost pripada izmjeničnoj struji, što sada i vidimo.
Na kraju je Edison, da se izrazimo modernim žargonom, “odbacio” Teslu. Naloživši mu da izumi električni generator izmjenične struje, obećao mu je 50 tisuća dolara kao nagradu ako uspije. Generator je stvoren, ali nije bilo nagrade.
Štoviše, Edison je govorio o Teslinom nedostatku smisla za "američki humor". Osim toga, Edison je, oslanjajući se na svoj autoritet, propagirao ogromnu štetnost izmjenične struje za ljudsko zdravlje. Kakav je Edison bio pripovjedač. Kako bi potvrdio svoje strahove, javno je ubio psa izmjeničnom strujom. Iako bi se s istosmjernom strujom takav učinak lako mogao postići.
Valja napomenuti da je i sam Tesla davao razloge za oprezan odnos prema sebi, posebno je tvrdio da je neka izvanzemaljska civilizacija bila u kontaktu s njim, šaljući mu poruke dok se Mars izdiže iznad horizonta.
Osim toga, Tesla je tvrdio da ima uređaje s kojima može brzo promijeniti dob čovjeka. Unatoč svakako kontroverznom, sa stajališta moderna znanost, neke su 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, tj. ne vrši nikakav rad, što ukazuje da kinetička energija čestice ostaje nepromijenjena tijekom njezina gibanja. Lorentzova sila mijenja samo smjer vektora brzine, dajući normalno ubrzanje čestici.
Kada se čestica giba u kombinaciji električnog i magnetskog polja, s njihove strane će se pojaviti ukupna sila u obliku Coulombove sile i Lorentzove sile
F = qE + q(v x b)= q.
Razmotrimo detaljnije neke od mehaničkih aspekata gibanja nabijene čestice u magnetskom polju.
Neka elektron s nabojem e leti u magnetsko polje (sl. 2.5) okomito na vektor indukcije, tj. VGB, što će u konačnici dovesti do kretanja u krugu fiksnog radijusa R. U ovom slučaju
Za slučaj takvog gibanja elektrona da se on nalazi u stacionarnoj kružnoj orbiti, možemo napisati drugi Newtonov zakon koji se temelji na 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
yu=r=mz
Orbitalni period elektrona određuje se kao
T = 2n 2nm,
yu eB
U slučaju gibanja elektrona duž indukcijskih linija, Lorentzova sila će biti jednaka nuli, jer sin(v; v) = 0, tj. kretanje će biti ravno i ravnomjerno.
Polje točkastog električnog naboja koji miruje u vakuumu ili zraku, kao što je poznato, određeno je jednadžbom
rqr
E=-
4ns0r
Pokušajmo modificirati posljednju jednadžbu koristeći metode dimenzionalne teorije u odnosu na indukciju magnetskog polja, za koju skalarnu vrijednost naboja q zamijenimo vektorom qv
q(v x r)
B
4ns0e
Da bi se dimenzije desne i lijeve strane jednadžbe poklapale, potrebno je desnu stranu podijeliti s kvadratom određene brzine, za što je logično koristiti kvadrat brzine svjetlosti - c2
B=
q(v x r) 4nc2s0r3
Uvedimo novu dimenzionalnu konstantu p0, koja se naziva magnetska konstanta, au SI sustavu ima istu ulogu 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 relacije r
B P0q(v x g)
4nr3
Ova se jednadžba ne može smatrati dobivenom na bezuvjetnoj osnovi. teorijska osnova, u mnogim aspektima je intuitivne prirode, ali uz njegovu pomoć možete dobiti rezultate koji su u potpunosti potvrđeni eksperimentom.
Promotrimo vodič proizvoljnog oblika kroz koji teče istosmjerna struja jakosti I. Odaberimo ravni dio vodiča elementarne duljine dl (sl. 2.6). Tijekom vremena dt kroz ovaj dio protječe električni naboj veličine
q = e - ne - s - dl, gdje je nê koncentracija elektrona, s presjek vodiča, e naboj elektrona.
Zamijenimo jednadžbu naboja u jednadžbu magneta
f 12.56 -10-
Tl - m
7
indukcija niti
1
1
Tl - m
6
f4p-10-
R0 =-
| | |
| | da 7 |
| dl | |
Riža. 2.6. Magnetsko polje strujnog elementa
dB =
dl(v x g)
r0 enesdHy x r
„3
4p r"
Jačina struje u vodiču može se prikazati na sljedeći način
ja = enesv,
što daje razlog da se jednadžba napiše u obliku
dB P0 Idl(d1 x g)
4p r3 '
Modul vektora elementarne indukcije odredit ćemo kao
dB Rr Id1 sin(d 1 x g)
4p r2
Rezultirajuća jednadžba podudarala se s eksperimentima Biota i Savarta, koju je Laplace formulirao kao zakon. Ovaj zakon, Biot-Savart-Laplaceov zakon, određuje veličinu magnetske indukcije u bilo kojoj točki u polju koje stvara struja konstantna vrijednost koja teče kroz vodič.
U odnosu na vektor magnetske indukcije vrijedi princip superpozicije, tj. zbrajanja elementarnih indukcija iz različitih dionica vodiča zadane duljine. Primjenu zakona prikazat ćemo na vodičima raznih oblika.
Kvalitativna slika magnetskog polja u blizini ravnog vodiča prikazana je na sl. 2.1, 2.3, napravit ćemo kvantitativne procjene magnetskog polja. Izaberimo proizvoljnu točku A u blizini vodiča (sl. 2.7) u kojoj ćemo pomoću Biot-Savart-Laplaceovog zakona odrediti napon dB iz elementa dl
ts0 Isin adl
dB =
Riža. 2.7. Ravni vodič kroz koji teče struja
4p g
Ako se cijela duljina vodiča podijeli na beskonačan broj elementarnih dionica, ustanovit će se da će se smjer vektora elementarnih indukcija podudarati sa smjerom tangenti na kružnice povučene u odgovarajućim točkama prostora, u ravnine okomite na vodič.
To daje temelj za integraciju jednadžbe dB da se dobije ukupna vrijednost indukcije
c0I r sin adl 4n _ [ r2
maskirati l
Izrazimo vrijednost r i sina kroz varijablu veg = V R2 +12,
R
grijeh a =
l/R2 +12
Zamijenimo dobivene vrijednosti r i sina u integrand
B=
PgIR
4p
dl
V(r2 +12) '
C 0I
PgIR
B=
4n rAr2 +12 2nR
Važno je napomenuti da je dobivena jednadžba slična jednadžbi za jakost električnog polja nabijenog vodiča
E = --.
2ns0R
Osim toga, vektor jakosti električnog polja usmjeren je radijalno, odnosno okomit je na vektor indukcije u istoj točki.
Položaj linija magnetske indukcije zavojnice s strujom prikazan je na sl. 2.8. Dobijmo kvantitativnu ocjenu ovog polja koristeći metodologiju iz prethodnog pododjeljka. Jačina magnetskog polja koju stvara element vodiča dl u odabranoj proizvoljnoj osi kružne struje odredit će se kao
dB -ʺ̱D1,
4p g
u ovom slučaju a = n/2, dakle sina = 1. Ako se vektor elementarne indukcije dB prikaže u obliku dviju komponenti dBx i dBy, tada će zbroj svih horizontalnih komponenti biti jednak nuli, tj. , za rješavanje problema 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 da
i dl = 2nR.
-dl.
R2
Po1
1
Po1
B=
2R
2
2 \3
^h
1+ -D R2
Očito, u središtu zavoja, 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 trenutne vrijednosti i površine zavoja naziva se magnetski moment.
volumen
Pm = I 2nR2.
Prepišimo jednadžbu indukcije uzimajući u obzir vrijednost magnetskog momenta
B~P0Pm
_2nh3"
Riža. 2.9. Magnetsko polje solenoida
Razmotrimo primjenu zakona o kojem se raspravlja na dugačke ravne zavojnice i solenoide. Solenoid je cilindrični svitak s velikim brojem zavoja N, koji u prostoru oblikuje spiralu.
S dovoljno bliskim rasporedom zavoja jedan prema drugom, solenoid se može predstaviti kao skup veliki broj kružne struje (sl. 2.9), što daje razloga vjerovati da je polje jednoliko u unutarnjem prostoru.
Procijenimo kvantitativno magnetsko polje unutar solenoida, za koje napišemo jednadžbu Biot-Savart-Laplaceovog zakona u odnosu na element solenoida duljine dh
R2
Po1
dh.
2
dB = N
Integrirajmo jednadžbu po cijeloj duljini solenoida h
h=“
^(R2 + h2)3
Ako se solenoid smatra beskonačno dugim, jednadžba će biti pojednostavljena
B = p0NI.
Ampere i njegovi brojni sljedbenici eksperimentalno su ustanovili da na vodiče s strujom (pokretne nositelje naboja) djeluju mehaničke sile uzrokovane prisutnošću magnetskog polja.
Ovo se djelovanje može kvantitativno opisati. Ako je presjek vodiča S, a duljina u smjeru struje l, tada je električni naboj koncentriran
2 R2aJ (R2 + h2)
Np 0IR2
B=
Np 0IR2 2
dh
h
dV = Sdl u elementarnom volumenu bit će određen brojem koncentriranih
nositelji naboja sadržani u njemu, posebno elektroni
dN = ndV = nSdl, čiji se ukupni električni naboj određuje 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.
Izrazimo brzinu drifta nositelja naboja u smislu gustoće struje koja teče kroz vodič
u = j, E = -Bj. qn qn
Željena elementarna sila se stoga može prikazati 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 in).
Riža. 2.10. Djelovanje magnetskog polja na vodič kroz koji teče struja
U slučaju ravnog vodiča, magnetska indukcija u svim točkama prostora duž cijele njegove duljine l, magnetska indukcija će biti konstantna, tj.
Fa = i(1 x b),
odnosno, prema definiciji vektorski proizvod rr
Fa = I1Bsin(l x V).
Očito, vektor djelujuća sila bit će okomita na ravninu u kojoj se nalaze vektori 1 i B (sl. 2.10). FA jednadžba je matematički izraz Ampereovog zakona.
Riža. 2.11. Međudjelovanje dva vodiča sa strujom
Amperov zakon primjenjiv je za izračunavanje međudjelovanja dva vodiča sa strujom.
Neka struje jakosti I1 i I2 teku u jednom smjeru duž dva dugačka ravna vodiča (sl. 2.11). Vodič s strujom I1 u području gdje se nalazi drugi vodič stvara magnetsko polje s indukcijom
P 0I1
B1 =
2nb
U tom će slučaju element drugog vodiča duž svoje duljine Al djelovati silom veličine
F21 = B1I2A1.
Kombinirajući posljednje dvije jednadžbe, dobivamo
p0I1I
-Al.
F2,1 =-
2nb
Provjerite se!!! Oko pokretnih naboja postoji električno polje... Oko pokretnih naboja postoji električno polje... Električna struja -... Električna struja -... Istosmjerna električna struja -... Istosmjerna električna struja -... Dva uvjeta za pojavu električne struje... Dva uvjeta za pojavu električne struje... Jakost struje -... Jakost struje -... Izmjerite ampermetrom... i spojite ga u strujni krug... Izmjerite pomoću ampermetar... i spoji ga na strujni krug... Mjere voltmetrom... i uključe... Mjere voltmetrom... i upale... Naponsko-amperska karakteristika za metale ... Naponsko-amperska karakteristika za metale... Što određuje otpor vodiča... Što određuje otpor vodiča... Ohmov zakon... Ohmov zakon... Kroz njega prolazi naboj od 20 C presjek vodiča u 10 s. Kolika je jakost struje u krugu? Kroz presjek vodiča za 10 s prođe naboj jednak 20 C. Kolika je jakost struje u 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 dionice strujnog kruga spojene u točkama B i D, ako je R1=R2=R3=R4=2 Ohma Odredite otpor dionice strujnog kruga spojene u točkama B i D, ako je R1=R2=R3= R4=2 Ohma Hoće li se promijeniti otpor dijela strujnog kruga kada se spoji u točkama A i C? Hoće li se otpor dijela strujnog kruga promijeniti kada se spoji u točkama A i C? Zadano: R1=2 Ohma R2=2 Ohma R3=2 Ohma R4=2 Ohma 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 Ohma.
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 spajanja. Odrediti način spajanja Rješenje: R1,3=R1+R3, R1,3=0,5+3,5=4(Ohm) 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.
Pogledajmo kako su povezani otpornici 1,2,3? Možemo li izračunati R o za njih? 1/RI =1/R1 +1/R2 +1/R3; R I =1 Ohm. Sada pogledajte kako su ova tri otpornika povezana s četvrtim? To znači da mogu zamijeniti 1,2,3 otpornika s jednim otporom R I =1 Ohm, što je ekvivalentno tri otpornika spojena paralelno. Kakav će onda biti dijagram povezivanja? Nacrtaj. Kako sada možemo pronaći ukupni otpor? R Ob = R1 + R4; R Oko =1 Ohm +5 Ohm =6 Ohm Sada ostaje riješiti pitanje: kolika je ukupna jakost struje s takvim spojem? I rev =I=I 4, dakle U rev=5 A*6 Ohm=30 V Zapišimo odgovor zadatka.
> >R 3,4 =1 Ohm. R rev - ? U AB - ? 2. Prijeđimo na ekvivalentni krug 3. R 1, R 2 i R 3.4 spojeni su u seriju > R rev = R 1 + R 2 + R 3.4 > R rev = 5 Ohm 4. U AB " title="(! LANG: Zadano: R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 2 Ohm I = 6 A Rješenje: 1. R 3 i R 4 su spojeni paralelno, > > >R 3,4 = 1 Ohm R rev - ?U AB - ?" class="link_thumb"> 13 !} Zadano je: R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 2 Ohma I = 6 A Rješenje: 1.R 3 i R 4 su spojeni paralelno, > > >R 3,4 = 1 Ohm. R rev - ? U AB - ? 2. Prijeđimo na ekvivalentni krug 3. R 1, R 2 i R 3.4 spojeni su u seriju > R rev = R 1 + R 2 + R 3.4 > R rev = 5 Ohm 4. U AB = 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 rev - ? U AB - ? 2. Prijeđimo na ekvivalentni krug 3. R 1, R 2 i R 3.4 spojeni su u seriju > R rev = R 1 + R 2 + R 3.4 > R rev = 5 Ohm 4. U AB "> > > R 3 ,4 = 1 Ohm R rev - ?U AB - ?2. Prijeđimo na ekvivalentni krug 3. R 1, R 2 i R 3,4 spojeni su u seriju > R rev = R 1 + R 2 + R 3 ,4 > R oko =5 Ohm 4. U AB =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 rev - ? U AB - ? 2. Prijeđimo na ekvivalentni krug 3. R 1, R 2 i R 3.4 spojeni su u seriju > R rev = R 1 + R 2 + R 3.4 > R rev = 5 Ohm 4. U AB " title="(! LANG: Zadano: R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 2 Ohm I = 6 A Rješenje: 1. R 3 i R 4 su spojeni paralelno, > > >R 3,4 = 1 Ohm R rev - ?U AB - ?"> title="Zadano je: R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 2 Ohma I = 6 A Rješenje: 1.R 3 i R 4 su spojeni paralelno, > > >R 3,4 = 1 Ohm. R rev - ? U AB - ? 2. Prijeđimo na ekvivalentni krug 3. R 1, R 2 i R 3.4 spojeni su u seriju > R rev = R 1 + R 2 + R 3.4 > R rev = 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 vodič pruža električnoj struji. 4. Jedinica za električni naboj. 5. Uređaj za mjerenje jakosti struje. 6. Fizička veličina jednaka omjeru rada struje i prenesenog naboja. Okomito: 1. Proces prenošenja električnog naboja na tijelo. 2. Pozitivno nabijena čestica koja je dio atomske jezgre. 3. Jedinica za napon. 4. Jedinica za otpor. 5. Atom koji je dobio ili izgubio elektron. 6. Usmjereno gibanje nabijenih čestica. 6. Usmjereno gibanje nabijenih čestica.
Magnetsko polje pokretnog naboja može nastati oko vodiča s strujom. Budući da elektroni koji se kreću u njemu imaju elementarni električni naboj. Također se može promatrati tijekom kretanja drugih nositelja naboja. Na primjer, ioni u plinovima ili tekućinama. Poznato je da ovo uređeno kretanje nositelja naboja uzrokuje pojavu magnetskog polja u okolnom prostoru. Stoga se može pretpostaviti da magnetsko polje, bez obzira na prirodu struje koja ga uzrokuje, također nastaje oko jednog naboja u gibanju.
Opće polje u okoliš nastaje iz zbroja polja koje stvaraju pojedinačni naboji. Ovaj se zaključak može izvesti na temelju načela superpozicije. Na temelju raznih pokusa dobiven je zakon koji određuje magnetsku indukciju za točkasti naboj. Ovaj se naboj slobodno kreće u mediju s stalna brzina.
Formula 1 - zakon elektromagnetske indukcije za pokretni točkasti naboj
Gdje r radijus vektor koji ide od naboja do točke promatranja
Q naplatiti
V vektor brzine naboja
Formula 2 - modul vektora indukcije
Gdje alfa ovo je kut između vektora brzine i radijus vektora
Ove formule određuju magnetsku indukciju za pozitivan naboj. Ako ga treba izračunati za negativan naboj, tada trebate zamijeniti naboj znakom minus. Brzina naboja se određuje u odnosu na točku promatranja.
Da biste otkrili magnetsko polje kada se naboj pomiče, možete provesti eksperiment. U tom slučaju naboj se ne mora nužno kretati pod utjecajem električnih sila. Prvi dio pokusa je da električna struja prolazi kroz kružni vodič. Posljedično, oko njega se stvara magnetsko polje. Radnja koja se može primijetiti kada se magnetska igla smještena pokraj zavojnice otkloni.
Slika 1 - kružna zavojnica kojom struja djeluje na magnetsku iglu
Slika prikazuje zavojnicu s strujom; lijevo je ravnina zavojnice; desno je ravnina okomita na nju.
U drugom dijelu eksperimenta uzet ćemo čvrsti metalni disk postavljen na os od koje je izoliran. U tom slučaju disk dobiva električni naboj i može se brzo okretati oko svoje osi. Magnetska igla je fiksirana iznad diska. Ako zavrtite disk s nabojem, vidjet ćete da se strelica okreće. Štoviše, ovo kretanje strelice bit će isto kao kada se struja kreće oko prstena. Ako promijenite naboj diska ili smjer rotacije, tada će strelica odstupiti u drugom smjeru.
ELEKTROMAGNETSKO POLJE
Ovaj generirajući jedni druge izmjenična električna i magnetska polja.
Teorija elektromagnetsko polje stvorio James Maxwell
godine 1865
Teorijski je dokazao da:
svaka promjena magnetskog polja tijekom vremena dovodi do promjenjivog električnog polja, a svaka promjena električnog polja tijekom vremena dovodi do promjenjivog magnetskog polja.
Ako se električni naboji gibaju 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 stalnom brzinom, na primjer, u slučaju istosmjerne struje u vodiču, ovdje se stvara konstantno magnetsko polje).
Električno polje postoji uvijek postoji električni naboj okolo, u bilo kojem referentnom sustavu, magnetskom – u onom u odnosu na koji se kreću električni naboji,
elektromagnetski– u referentnom sustavu u odnosu na koji električni naboji krećući se s ubrzanjem.
POKUŠAJTE RIJEŠITI!
Komad jantara trljao se o tkaninu i nabio ga je statički elektricitet. Kakvo se polje može naći oko nepomičnog jantara? Oko pokretne?
Nabijeno tijelo miruje u odnosu na površinu zemlje. Automobil se giba ravnomjerno i pravocrtno u odnosu na površinu zemlje. Je li moguće otkriti konstantno magnetsko polje u referentnom okviru povezanom s automobilom?
Koje polje se pojavljuje oko elektrona, ako on: miruje; kreće se konstantnom brzinom; kreće se ubrzano?
Tok se ravnomjerno stvara u kineskopu pokretni elektroni. Je li moguće detektirati magnetsko polje u referentnom okviru povezanom s jednim od elektrona koji se kreću?
ELEKTROMAGNETSKI VALOVI
Ovo je elektromagnetsko polje koje se širi u prostoru konačnom brzinom,
ovisno o svojstvima okoline.
Svojstva elektromagnetskih valova:
- šire se ne samo u materiji, već iu vakuumu;
- šire se u vakuumu brzinom svjetlosti (C = 300 000 km/s);
- to su transverzalni valovi;
- to su putujući valovi (prenose energiju).
Izvor elektromagnetskih valova su brzo se kreće električni naboji.
Oscilacije električnih naboja praćene su elektromagnetskim zračenjem čija je frekvencija jednaka frekvenciji oscilacija naboja.
Na pitanje Tvori li magnetsko polje pokretni naboj? 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 kreće naboj. Za stvaranje magnetskog polja uopće nije potrebno da se gibaju dvije različito nabijene čestice. Samo što struja teče u vodičima, naboji se kompenziraju i slabiji (u usporedbi s elektrostatičkim) magnetski učinci dolaze do izražaja.
Izračuni za izvođenje jednadžbi magnetskih polja iz SRT i Coulombovog polja mogu se pronaći u bilo kojem udžbeniku elektrodinamike. Na primjer, u Feynmanova predavanja u fizici, svezak 5 (Elektricitet i magnetizam) Ch. 13 (Magnetostatika) u §6 detaljno raspravlja upravo o ovom pitanju.
Vodič se može pronaći na http:// lib. homelinux. org/_djvu/P_Physics/PG_General courses/Feynman/Fejnman R., R.Lejton, M.Se"nds. Volume 5. E"lektrichestvo i Magnetizm (ru)(T)(291s).djvu
Mnogo je zanimljivih informacija u 6. svesku (Elektrodinamika).
http:// lib. homelinux. org/_djvu/P_Physics/PG_General courses/Feynman/Fejnman R., R.Lejton, M.Se"nds. Svezak 6. E"elektrodinamika (ru)(T)(339s).djvu
(uklonite samo dodatne razmake u adresi stranice)
A zračenje i magnetsko polje od nabijenog štapića kojim mašete bit će mali ne zbog brzine, već zbog beznačajnosti naboja (i količine struje koja nastaje kretanjem tako malog naboja - možete izračunati sami).
Odgovor od Curiti[guru]
Sam pojam kretanja je relativan. Dakle, da, u jednom koordinatnom sustavu bit će magnetsko polje, u drugom će biti drugačije, u trećem ga uopće neće biti. Zapravo, magnetsko polje uopće ne postoji, jednostavno je zgodno opisati učinke posebne teorije relativnosti za pokretne naboje uvođenjem fiktivnog polja, nazvanog magnetskim, što uvelike pojednostavljuje izračune. Prije pojave teorije relativnosti, magnetsko polje se smatralo neovisnim entitetom, a tek tada je utvrđeno da se sile koje mu se pripisuju mogu savršeno izračunati bez njega na temelju teorije relativnosti i Coulombovog zakona. Ali, naravno, teoriju relativnosti mnogo je teže primijeniti u praksi nego gimlet pravilo 😉 A budući da se pokazalo da su električno i magnetsko polje blisko povezani (iako je drugo vizualno tumačenje posljedica promjena u prvo), govore o jednom elektromagnetskom polju.
Što se tiče trčanja po sobi s nabijenim štapom, nema potrebe za teorijom relativnosti - naravno, stvara se magnetsko polje, emitiraju se valovi i tako dalje, samo vrlo slabi. Izračunajte napetost stvoreno polje- zadatak za školarca.
Odgovor od Priznati[guru]
Pa opet sam pušio u wc umjesto fizike... Je li teško otvoriti udžbenik? Jasno piše "elektromagnetsko polje", itd., itd. Naši lisapeti vole pisati i izmišljati perpetuum mobile. Na torzijskim poljima..
Odgovor od VintHeXer[aktivan]
Općenito, IMHO, po Amperovom zakonu i još nekoj vrlo pametnoj formuli, koja u oznaci ima sinus kuta, već pokazuje da je kretanje nabijene čestice u vodiču nužno (opet IMHO), jer struja snaga će biti napon i otpor... Napon izgleda takav kakav jest (čestica je nabijena), ali otpor je u vakuumu...
Općenito, tko ga zna... Posebno o kretanju nabijene čestice u vakuumu))
Odgovor od Krab Vark[guru]
Pa detaljan zaključak trebate potražiti u udžbenicima fizike. Ovu, recimo, možete preuzeti ovdje :)
"Iako uz vašu pomoć, djeca će postupno magnetsko privlačenje ili odbijanje struja u električno neutralnim vodičima izvoditi iz Coulombova zakona i teorije relativnosti. Za njih će to biti čudo stvoreno vlastitim rukama. Više u Srednja škola nije obavezno. Na sveučilištu će im ležerno objasniti kako Maxwellove jednadžbe elektromagnetskih polja slijede iz Coulombovog zakona za stacionarne naboje i formule za transformacije kvadratnih diferencijalnih formi u teoriji relativnosti. "
Općenito, u takvim pitanjima morate označiti kućicu za komentare...
Magnetsko polje na Wikipediji
Pogledajte članak na Wikipediji o magnetskom polju
