Правило правой руки для тока в проводнике

Направление тока и направление линий его магнитного поля.

Вы знаете правило правого винта? Если вы когда-нибудь закручивали винт или шуруп, то вы наверняка знаете, в какую сторону он закручивается, а в какую выкручивается. Люди унифицировали направление закручивая винтов и шурупов. Это значит, что все шурупы и винты во всем мире закручиваются в одну сторону.

То есть, если вы купите некий прибор в другой стране, то в случае его ремонта или сборки вам не потребуются винты с нарезкой в иную сторону, такие, каких не купишь в вашей стране. Нарезка всех винтов в мире совпадает. Это правило нарушают лишь в некоторых особых случаях, когда от нарезки зависит вращение некой части устройства. Но для таких случаев делают специальные детали. Это простое, но гениальное решение избавило от множества потенциальных проблем.

«Правило буравчика», направление тока и линий его магнитного поля

Оказывается, что это правило применимо не только в механике к закручиванию винтов. Если мы имеем проводник с током, то это правило помогает нам определить направление линий магнитного поля, образованного этим током. Только это правило в данном случае носит название «правила буравчика». 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.

Понять сразу немного сложновато, поэтому разберемся. Буравчик это винт или шуруп, который мы ввинчиваем. Направление ручки буравчика это направление вращения нашей руки. Если ток движется от нас, то и шуруп движется от нас, то есть мы его ввинчиваем, так как мы условились считать их направления совпадающими.

Тогда направление вращения нашей руки в процессе ввинчивания это направление магнитных линий. Они будут направлены по часовой стрелке.

В случае противоположного направления электрического тока, линии магнитного поля будут направлены, соответственно, против часовой стрелки. Таким же было бы направление руки в процессе выкручивая винта или направление ручки буравчика в случае его движения к нам.

А как определить направление тока, если мы знаем направление магнитных линий? Очень просто. По тому же правилу. Только изначально бы берем за известный факт не направление движения буравчика, а направление вращения его ручки.

Правило правой руки

В случае, когда мы имеем дело с магнитным полем катушки с током или соленоида, картина будет более сложной. Поэтому для простого нахождения направления линий магнитного поля в таком случае существует правило правой руки. Оно гласит:

Если обхватить соленоид ладонью правой руки, направив четыре пальца по направлению тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида.

Данное правило достаточно простое, его дополнительно пояснять не надо, все понятно из определения.

www.nado5.ru

Направление тока и направление линий его магнитного поля (Ерюткин Е.С.)

Этот видеоурок доступен по абонементу

У вас уже есть абонемент? Войти

На этом занятии мы узнаем всё о направлении тока и направлении линии его магнитного поля. Поднимаемый на уроке вопрос связывает между собой направление электрического токаи направление его магнитных линий. На примере опыта Эрстеда мы узнаем, как происходит изменение направления тока под воздействием на него магнитного поля. Также выучим правило «буравчика» или правило правого винта.

Опыт Эрстеда

В ходе урока мы определим взаимосвязь электрического тока и направления его магнитных линий. Для поиска закономерностей необходимо обратиться к опыту, который впервые был проведен в 1820 году датским ученым Эрстедом.

Рис. 1. Схема опыта Эрстеда

Обратимся к схеме опыта. В двух штативах был укреплен прямой проводник, подключенный к источнику тока. Под проводником располагалась магнитная стрелка, когда протекал электрический ток, магнитная стрелка располагалась перпендикулярно проводнику с током. Следующий эксперимент с изменением полярности. Электрический ток протекает в противоположную сторону. В результате направление тока в проводнике изменилось. Что произошло с магнитной стрелкой? Магнитная стрелка развернулась на 180 °. Обратите внимание, теперь южный полюс стрелки указывал туда, куда указывал северный, а северный – в противоположном направлении.

О чем этот эксперимент говорит? О том, что, когда изменяется направление электрического тока, изменяется направление магнитных линий.

Правило буравчика, правило правой руки

В результате многочисленных экспериментов, проведенных с токами, различными токами, было установлено правило, которое теперь называется либо правилом буравчика, либо правилом правого винта. Определение: если острие буравчика (сверла) направить по направлению тока, то направление вращения рукоятки укажет направление магнитных линий.

Рис. 2. Правило буравчика

Иногда это правило еще называют правилом правой руки. Определение: большой палец правой руки мы должны направить по направлению тока в проводнике. Тогда, условно обхватывая остальными четырьмя пальцами данный проводник, направление обхвата укажет направление магнитных линий.

Рис. 3. Правило правой руки

Кроме магнитных стрелок, исследование магнитного поля проводится при помощи контура с электрическим током. Если по контуру протекает электрический ток, то в магнитном поле этот контур будет разворачиваться определенным образом и вокруг него будет создаваться собственное магнитное поле. Если мы возьмем проводник и свернем его в большое количество витков, то такой проводник называют соленоид (от греческих слов «трубка» и «образный»).

Интересно, что и в этом случае мы можем воспользоваться правилом правой руки для определения направления линий магнитного поля такого соленоида. Если мы 4 пальца направим по току и отогнем большой палец, то его направление укажет на северный полюс соленоида. Внутри такого проводника, свернутого в большой соленоид, будет наблюдаться однородное магнитное поле.

Рис. 4. Соленоид и его магнитное поле

В данном случае мы говорим о взаимосвязи электрического тока и направления его магнитных линий. Но может быть и наоборот. Если мы знаем направление магнитных линий, то по этим линиям мы можем определить направление электрического тока.

Список дополнительной литературы:

Кикоин А.К. Откуда берется магнетизм? // Квант. — 1992. — № 3. — С. 37-39,42. Элементарный учебник физики. Под ред. Г.С. Ландсберга. Т. 2. – М.: 1974. Яворский Б.М., Пинский А.А. Основы физики. Т.2. – М.: Физматлит, 2003.

Если вы нашли ошибку или неработающую ссылку, пожалуйста, сообщите нам – сделайте свой вклад в развитие проекта.

interneturok.ru

Правило правой руки для тока в проводнике

§ 10-а. Магнитное поле

Рассмотрим опыт, проделанный датским учёным Х. Эрстедом в 1820 г. Взгляните на рисунок. В штативе закреплён провод, концы которого можно подключать к источнику постоянного тока. Рядом с проводом находится стрелка от компаса, надетая на иглу. Пока в проводе тока нет, стрелка указывает на север (рис. «а»). Теперь подключим концы провода к источнику тока. Мы увидим, что стрелка сразу же отвернётся от провода (см. рис. «б»). Стрелку можно переместить и в другое место вблизи провода, однако результат будет тем же: при включении тока стрелка будет поворачиваться, располагаясь перпендикулярно проводу.

Объясним эти наблюдения. Так как стрелка отклоняется, находясь в любом месте вблизи провода, значит, в пространстве вокруг провода существует силовое поле. Точнее говоря, в пространстве вокруг проводника с током существует магнитное поле. Знакомство с ним мы начали в § 8-з, описав существование магнитного действия тока.

Метод силовых линий, рассмотренный нами в § 8-д, применяют как для описания электрических, так и для описания магнитных полей. При этом силовыми линиями магнитного поля называют воображаемые линии, вдоль которых располагалась бы магнитная стрелка, помещаемая в различные точки этого поля. Рассмотрим пример.

На рисунке «в» изображена одна и та же магнитная стрелка, помещаемая в разных точках вокруг провода без тока на одинаковых расстояниях от него (см. опыт «а», вид сверху, зелёным кружком обозначен провод). Магнитная стрелка указывает в одну и ту же сторону (на север).

На рисунке «г» – та же стрелка, помещаемая в тех же точках вокруг провода с током в нём (см. опыт «б»). Ток условно показан красным крестиком внутри зелёного круга. Каждое положение стрелки перпендикулярно проводу, а вместе эти положения образуют окружность.

Продолжим изучение магнитного поля прямого проводника с током методом силовых линий. Пустим по проводу ток силой 5–10 А, вставив его в отверстие в листе картона, а сверху будем аккуратно сыпать мелкие железные опилки. Мы увидим, что они располагаются в виде окружностей, опоясывающих проводник (рис. «д»).

Такие линии образуются потому, что опилки намагничиваются и ведут себя подобно маленьким магнитным стрелочкам: располагаясь вдоль силовых линий магнитного поля, они разворачиваются, образуя множество кольцеобразных цепочек. Итак, силовые линии магнитного поля прямого проводника с током являются концентрическими окружностями, опоясывающими проводник.

Направлением силовой линии магнитного поля принято считать направление, куда указывает северный конец магнитной стрелки. Например, на рис. «г» расположение северных концов показывает, что силовые линии поля направлены по ходу часовой стрелки.

Если же изменить полярность подключения концов провода к «+» и «–», то стрелки развернутся на 180°, и силовые линии поля будут направлены против хода часовой стрелки (см. рис. «е»). В этом случае ток идёт из-за страницы к нам, что условно обозначено точкой внутри зелёного круга, символизирующего провод. Поэтому концы стрелки развернулись на 180° по сравнению с предыдущим опытом со стрелками (см. рис. «г»).

Для определения направления силовых линий магнитного поля прямого проводника с током есть специальные правила. Правило правой руки: если прямой проводник обхватить ладонью так, чтобы отогнутый большой палец указывал направление тока в проводнике, то оставшиеся пальцы укажут направление силовых линий магнитного поля. Это же правило известно и как «правило правого буравчика»: если буравчик с правой резьбой ввинчивать по направлению тока, то направление вращения рукоятки укажет направление силовых линий магнитного поля.

www.fizika.ru

Как определить направление магнитных линий проводника. Правило левой руки и электромагнитная индукция

Поместим между полюсами постоянного магнита проводник, по которому идет электрический ток. Мы сразу заметим, что проводник будет выталкиваться полем магнита из междуполюсного пространства.

Для быстрого определения направления движения проводника с током помещенного в, постоянное магнитном поле существует так называемое правило левой руки.

Правило левой руки звучит так: если поместить левую руку между полюсами магнита так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, а четыре пальца руки совпадали с направлением движения тока в проводнике, то большой отогнутый палец укажет на направление движения проводника .

Другими словами попроще, можно сказать, что на проводник с током, действует некоторая сила, стремящаяся вытолкнуть его перпендикулярно магнитным силовым линиям. Опытным путем можно узнать и ее величину. Оказывается, что сила, с которой магнитное поле воздействует на проводник с током, прямо пропорциональна силе тока и длине той части проводника, которая помешена в магнитном поле .

Это правило подходит для частного случая, если проводник находится под прямым углом к магнитным силовым линиям. Если же проводник с током расположен не под прямым углом к магнитным силовым линиям, то сила, действующая на него, будет пропорциональна силе тока в проводнике и длине проекции части проводника, находящейся в магнитном поле, на плоскость, перпендикулярную магнитным силовым линиям. Отсюда сразу напрашивается вывод: если проводник параллелен магнитным силовым линиям, то сила, действующая на него, равна нулю . И наоборот если проводник перпендикулярен магнитных силовых линий, то сила, воздействующая на него, достигнет максимального значения.

Сила, оказывающая воздействие на проводник с током, зависит и от магнитной индукции. Чем плотнее силовые линии, тем больше сила, действующая на проводник с током. Поэтому, мы можем действие магнитного поля на проводник с током выразить следующим определением:

Сила, действующая на проводник с током, прямо пропорциональна магнитной индукции, силе тока и длине проекции, находящейся в магнитном поле, на плоскость, перпендикулярную магнитному потоку.

Необходимо добавить, что на ток не зависит ни от материала проводника, ни от сечения. Действие магнитного поля проявляется даже при отсутствии проводника, пропуская, между полюсами постоянного магнита поток быстро идущих электронов. Действие магнитного поля на ток нашло широкое применение в науке и технике. На этих принципах основано устройство электродвигателей, магнитоэлектрических приборов для измерения напряжения и силы тока, магнетронов, катодно-лучевых трубок и т. д. Действием магнитного поля применяется для измерения массы и заряда электрона и даже при изучении строения вещества.

Когда проводник с током, помещенный в магнитное поле, приходит в движение. Это явление магнитной индукции . Существует и обратное явление: при движении замкнутого проводника в магнитном поле в нем возникает электрический ток. Это уже называется электромагнитной индукцией . Возьмем проводник, с концами замкнутыми на гальванометр, и быстро пересечем этим проводником магнитное поле. При этом мы заметим, что стрелка гальванометра отклонится в момент пересечения силовых линий магнитного поля. Следовательно, по проводнику пройдет электрический ток.

Пересечем магнитное поле проводником в обратном направлении. Стрелка гальванометра опять отклонится, но уже в другую сторону. Это говорит о том, что по проводнику снова прошел электрический ток, но уже в противоположном направлении.

Таким образом, при пересечении проводником магнитного поля в самом проводнике возникает ЭДС, направление которой определяется направлением движения про­водника. Эта ЭДС называется индуктированной ЭДС или ЭДС индукции, то есть наведение ЭДС в проводнике и есть не что иное, как явление электромагнитной индукции .

При движении проводника вместе с ним перемещаются и свободные носители заряда, находящиеся в нем. При изучении магнитной индукции мы узнали, что на электрические заряды, движущиеся в магнитном поле, действует сила в направлении, перпендикулярном направлению магнитного потока. Поэтому при движении свободных носителей заряда вместе с проводником, пересекающим силовые линии, на них будут действовать силы, заставляющие перемещаться носители зарядов вдоль проводника, что и приводит к появлению электрического тока в проводнике.

Если осуществлять перемещение проводника в магнитном поле с различной скоростью, мы заметим, что стрелка гальванометра или микроамперметра будет отклоняться тем сильнее, чем выше скорость пересечения проводником магнитного поля. При очень низкой скорости перемещении проводника в нем совершенно не генерируется ток или, говоря точнее, ток будет настолько мал, что гальванометр не в состоянии его фиксировать.

Помещая проводник в пространство между полюсами, мы тем самым увеличиваем количество магнитных силовых линий, охватываемых замкнутым контуром проводника, а при обратном движении проводника снижается число этих линий, или, иначе, в первом случае магнитный поток, охватывающий наш замкнутый контур, увеличивается, а во втором случае снижается. С этой точки обзора возникновение индукционного тока в замкнутом контуре мы можем объяснить как изменение величины магнитного потока внутри контура; большие или меньшие отклонения стрелки гальванометра при различных скоростях перемещения проводника говорит о том, что ЭДС индукции имеет зависимость от скорости изменения магнитного потока внутри контура.

При быстром возрастании (или наоборот убывании) магнитного потока внутри контура в нем наводится большая ЭДС индукции , а при медленном изменении — малая.

Электромагнитная индукция является основой многих электротехнических приборов электродинамических микрофонов, звукоснимателей, различных электроизмерительных приборов, генераторов электрического тока и т. д.

Линии магнитной индукции представляют собой концентрические окружности с центром на проводнике

Магнитное поле прямолинейного тока наблюдают, продев сквозь расположенный горизонтально лист картона вертикальный прямолинейный провод, представляющий собой часть электрической цепи. Опилки-стрелочки при замыкании тока в цепи и после легкого постукивания по листу образуют цепочки в виде окружностей с общим центром на оси тока. Поэтому магнитное поле электрического тока графически изображают в виде линий магнитной индукции , аналогичных линиям напряженности электростатического поля. Линии магнитной индукции представляют собой окружности с центрами на оси тока, расположенные в плоскостях, перпендикулярных направлению тока . Их направление определяют по правилу правого винта: при поступательном движении винта в направлении тока его вращение указывает направление магнитного поля этого тока .
Различие между линиями магнитной индукции и линиями напряженности электростатического поля: первые замкнуты и окружают электрический ток; вторые – разомкнуты, начинаются на поверхности положительно заряженных тел и оканчиваются на поверхности отрицательно заряженных.

Применим закон Био–Савара–Лапласа для расчета магнитных полей простейших токов.

Вывод формулы для магнитного поля прямого тока:

За постоянную интегрирования возьмем угол α (угол между векторами dl и r) и выразим через него все остальные величины

Магнитная индукция, которая создавается одним элементом проводника, равна

Поскольку угол α для всех элементов прямого тока изменяется в пределах от 0 до π, то

Посчитаем интеграл, и получим формулу Магнитной индукции поля прямого тока

В Формуле мы использовали:

Магнитная индукция прямого тока

Магнитная проницаемость среды

Расстояние от провода до точки, где мы вычисляем магнитную индукцию

Угол между вектором dl и r

Магнитное поле витка с током , или контура тока, показано рисунке (кружок с точкой означает, что в этом сечении ток направлен перпендикулярно плоскости рисунка к нам, а кружок с крестом — что ток направлен от нас). Направление линий магнитной индукции вдоль оси витка укажет магнитная стрелка, помещенная в его центре. Две противоположные стороны обтекаемой током поверхности можно сопоставить с двумя полюсами магнитной стрелки: сторону, из которой линии магнитной индукции выходят – с северным полюсом магнитной стрелки, а в которую они входят – с южным.
Направление магнитного поля витка с током можно определить также по правилу правого винта: если поместить острие винта в центре витка и вращать винт в направлении тока, то его поступательное движение укажет направление линий магнитной индукции .
Таким образом, существует взаимная связь направлений тока в замкнутом проводнике и его магнитного поля, их «сцепленность».

Направление вектора магнитной индукции связано с направлением ток в контуре правилом правого винта —

Согласно закону Био-Савара-Лапласа, индукция магнитного поля, создаваемого элементом тока dl на расстоянии r от него есть

где α – угол между элементом тока и радиус-вектором , проведенным из этого элемента в точку наблюдения; r — расстояние от элемента тока до точки наблюдения.

В нашем случае α = π/2, sinα = 1; , где а – расстояние, отсчитываемое от центра витка до рассматриваемой точки на оси витка. Векторы образуют в этой точке конус с углом раствора при вершине 2 = π — 2β , где β – угол между отрезками а и r .

Магнитное поле соленоида.Внутри длинного соленоида с током магнитное поле является однородным и линии магнитной индукции параллельны между собой. Направление В и направление тока в витках соленоида связаны правилом правого винта

ток силой I . Если соленоид находится в вакууме (или воздухе), то магнитная индукция поля в нем численно равна

где n = N /l ; Inчисло ампер-витков , приходящихся на единицу длины соленоида; μ 0 – магнитная постоянная, характеризующая магнитное поле в вакууме .

Поле внутри длинного соленоида однородно и направлено от южного полюса (S) к северному (N). Модуль магнитной индукции поля в соленоиде пропорционален числу ампервитков, приходящихся на единицу его длины .

μ 0 = 4π · 10 -7 кг · м/(с 2 · А 2)

Пункт 6 Примеры проявления магнитного взаимодействия:

Итак, движущиеся заряды создают вокруг себя магнитное поле, которое проявляется в действии силы на попадающие в это поле движущиеся заряды

Магнитное взаимодействие движущихся электрических зарядов согласно представлениям теории близкодействия объясняется следующим образом. Всякий движущийся электрический заряд создает в окружающем пространстве магнитное поле. Магнитное поле непрерывно в пространстве и действует на другие движущиеся электрические заряды.

Сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током, называется силой Ампера.
Экспериментальное изучение магнитного взаимодействия показывает, что модуль силы Ампера пропорционален длине l проводника с током и зависит от ориентации проводника в магнитном поле.

Для характеристики способности магнитного поля оказывать силовое действие на проводник с током вводится векторная величина — магнитная индукция .
Силовое действие магнитного поля может обнаруживаться по действию силы Ампера на прямолинейный проводник с током и по вращающему действию на замкнутый контур.
При исследовании магнитного поля с помощью прямолинейного проводника с током магнитная индукция определяется следующим образом: модуль магнитной индукции равен отношению максимального значения модуля силы Ампера , действующей на проводник с током, к силе тока I в проводнике и его длине l :

Пункт 7 Сила Лоренца сила, действующая со стороны магнитного поля на движущийся со скоростью положительный заряд (здесь – скорость упорядоченного движения носителей положительного заряда ). Модуль лоренцевой силы:

где α – угол между и .

На заряд, движущийся вдоль линии , не действует сила ().

Направление действия силы для отрицательного заряда – противоположно, следовательно, к электронам применимо правило правой руки .

Так как сила Лоренца направлена перпендикулярно движущемуся заряду, т.е. перпендикулярно , работа этой силы всегда равна нулю . Следовательно, действуя на заряженную частицу, сила Лоренца не может изменить кинетическую энергию частицы.

Часто лоренцевой силой называют сумму электрических и магнитных сил :

здесь электрическая сила ускоряет частицу, изменяет ее энергию.

Повседневно действие магнитной силы на движущийся заряд мы наблюдаем на телевизионном экране

Движение пучка электронов по плоскости экрана стимулируется магнитным полем отклоняющей катушки. Если поднести постоянный магнит к плоскости экрана, то легко заметить его воздействие на электронный пучок по возникающим в изображении искажениям.

Пункт 8 Принцип действия измерительных приборов со шкалой основан на применении электрических устройств, преобразующих перемещения измерительного щупа в изменения силы тока или напряжения, регистрируемые электроизмерительным прибором, по шкале которого ведется отсчет показаний измерения. [1 ]

По учебнику изучите устройство и принцип действия измерительных приборов магнитоэлектрической, электромагнитной и электродинамической систем, выясните назначение отдельных узлов и деталей. Пользуясь формулами для вращающих моментов каждой из этих систем, определите область их применения, установите, у каких из этих приборов шкала равномерная, а у каких-неравномерная, на какой род тока они реагируют. [3 ]

На взаимодействии проводников с током основан принцип действия электродинамических и ферродинами-ческих измерительных приборов . [4 ]

В работе на разборных образцах изучается устройство и принципы действия измерительных приборов магнитоэлектрической, электромагнитной и электродинамической систем. [5 ]

Для прямых измерений, где физический принцип, как правило, однозначно определяется принципом действия измерительного прибора , совокупность методических приемов (описание метода) носит метрологический характер. Такие общие метрологические приемы, называемые методами прямых измерений, позволяют в ряде случаев исключать (или компенсировать) наиболее существенные систематические погрешности измерений. [6 ]

В основе применения данного метода лежит использование эффекта того или иного физического явления, на котором основан принцип действия измерительного прибора . Так, например, измерение постоянного тока методом непосредственной оценки может быть выполнено на основе использования эффекта механического взаимодействия магнитного поля и измеряемого тока. [7 ]

Действующее значение измеряют приборами электромагнитной, электродинамической и тепловой систем.Принцип действия измерительных приборов различных систем изучают в курсе электротехнических измерений. [8 ]

Необходимо провести измерения на образцах с различными толщинами слоя. Следует описать принцип действия примененных измерительных приборов , причем выбор соответствующих измерительных приборов может происходить в соответствии с каждой определенной проблемой измерения. [13 ]

Магнитоэлектрический измерительный механизм (рис. 321,а) выполнен в виде постоянного магнита 1, снабженного полюсными наконечниками 2, между которыми укреплен стальной сердечник 3. В кольцеобразном воздушном зазоре, образованном полюсными наконечниками и сердечником, помещена подвижная катушка 5, намотанная на алюминиевый каркас 6 (рис. 321,б). Катушка выполнена из очень тонкого провода и укреплена на оси, связанной со стрелкой спиральными пружинами 4 или растяжками. Через эти же пружины или растяжки осуществляется подвод тока к катушке.

При прохождении тока I по катушке на каждый из ее проводников будет действовать электромагнитная сила. Суммарное действие всех электромагнитных сил создает вращающий момент М, стремящийся повернуть катушку и связанную с ней стрелку прибора на некоторый угол?. Так как индукция В магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом, неизменна и не зависит от тока I, то

где c 1 — постоянная величина, зависящая от конструктивных параметров данного прибора (числа витков катушки, ее размеров, индукции В в воздушном зазоре).

Простейший генератор можно представить в виде витка, вращающегося в магнитном поле (рис. 1.4, а, б). Концы витка выведены на две пластины коллектора. К коллекторным пластинам прижимаются неподвижные щетки, к которым подключается внешняя цепь.

Принцип работы генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Пусть виток приводится во вращение от внешнего приводного двигателя ПД. Проводники активной части витка пересекают магнитное поле и в них по закону электромагнитной индукции наводятся ЭДС e 1 и e 2 , направление которых определяется по правилу правой руки. При вращении витка по направлению движения часовой стрелки в верхнем проводнике, находящемся под северным полюсом, ЭДС направлена от нас, а в нижнем, находящемся под южным полюсом, – к нам. По ходу витка ЭДС складываются, результирующая ЭДС е = е 1 – е 2 .

Принцип действия двигателя. То же устройство работает в режиме электрического двигателя (рис. 1.5), если к щеткам подвести постоянное напряжение. Под дей­ствием напряжения U через щетки, пластины коллектора и виток потечет ток i. По закону электромагнитной силы (закон Ампера) взаимодействие тока и магнитного поля В создает силу f, которая направлена перпендикулярно i . Направление силы f определяется правилом левой руки (рис. 1.5): на верхний проводник сила действует вправо, на нижний – влево. Эта пара сил создает вращающий момент Мвр, поворачивающий виток по часовой стрелке. При переходе верхнего проводника в зону южного полюса, а нижнего – в зону северного полюса концы проводников и соединенные с ними коллекторные пластины вступают в контакт со щетками другой полярности.

Пункт 9 В любой точке пространства, окружающего Землю, и на её поверхности об­наруживается действие магнитных сил. Иными словами, в пространстве, окру­жающем Землю, создаётся магнитное поле, силовые линии которого изобра­жены на рис.1.

Магнитные и географические полюса Земли не совпадают друг с другом. Се­верный маг­нитный полюс N лежит в южном полушарии, вблизи берегов Ан­тарктиды, а южный магнитный полюс S находится в Северном полушарии, вблизи северного берега острова Виктория (Канада). Оба полюса непрерывно перемещаются (дрейфуют) на земной поверхности со скоростью около 5 за год из-за переменности порождающих магнитное поле процессов. Кроме того, ось магнитного поля не проходит через центр Земли, а отстаёт от него на 430 км. Магнитное поле Земли не симметрично. Благодаря тому, что ось магнитного поля проходит всего под углом в 11,5 градусов к оси вращения планеты, мы можем пользоваться компасом. Основная часть магнитного поля Земли, по современным воззрениям, имеет внутриземное происхождение. Магнитное поле Земли создаётся её ядром. Внешнее ядро Земли жидкое и металлическое. Металл – проводящее ток вещество, и если бы существовали в жидком ядре постоянные течения, то соответствующий электрический ток создавал бы магнитное поле. Благодаря вращению Земли, такие течения в ядре существуют, т.к. Земля в некотором приближении является магнитным диполем, т.е. своеобразным магнитом с двумя полюсами: южным и северным.

Существование магнитного поля в любой точке Земли можно установить с помощью магнитной стрелки. Если подвесить магнитную стрелку NS на нити l (рис.2) так, чтобы точка подвеса совпадала с центром тяжести стрелки, то стрелка установится по направлению касательной к силовой линии магнитного поля Земли.

В северном полушарии — южный конец будет наклонён к Земле и стрелка со­ставит с го­ризонтом угол наклонения Q (на магнитном экваторе наклонение Q равно нулю). Вертикальная плоскость, в которой расположится стрелка, назы­вается плоскостью магнитного меридиана. Все плоскости магнитных меридиа­нов пересекаются по прямойNS , а следы магнитных меридианов на земной по­верхности сходятся в магнитных полюсах N иS . Так как магнитные полюса не совпадают с географическими полюсами, то стрелка будет отклонена от гео­графического меридиана. Угол, который образует вертикальная плоскость, проходящая через стрелку (т.е. магнитный меридиан), с географическим мери­дианом, называется магнитным склонениемa (рис. 2). Вектор полей на­пряжёности магнитного поля Земли можно разложить на две составляющие: горизонтальную и вертикальную (рис. 3). Значение углов наклоне­ния и склонения, а также горизонтальной составляющей дают возмож­ность определить величину и направление полной напряжённости магнитного поля Земли в данной точке. Если магнитная стрелка может свободно вращаться лишь вокруг вертикальной оси, то она будет устанавливаться под действием горизонтальной составляющей магнитного поля Земли в плоскости магнитного меридиана. Горизонтальная составляющая , магнитное склонение a и на­клонение Q называются элементами земного магнетизма. Все элементы зем­ного

магнетизма изменяются с течением времени.

Единицей напряженности геомагнитного поля () в системе Си является ампер на метр (А/м). В магниторазведке применялась и другая единица Эрстед (Э) или гамма , равная 10 -5 Э . Однако практически измеряемым параметром магнитного поля является магнитная индукция (или плотность магнитного потока) , где — магнитная проницаемость среды. Единицей магнитной индукции в системе Си является тесла (Тл). В магниторазведке используется более мелкая единица нанотесла (нТл), равная 10 -9 Тл. Так как для большинства сред, в которых изучается магнитное поле (воздух, вода, громадное большинство немагнитных осадочных пород), , то количественно магнитное поле Земли можно измерять либо в единицах магнитной индукции (в нТл), либо в соответствующей ей напряженности поля — гамма

Э. Резерфорд. Погибло 39.000. «Причины и природа радиоактивности». А.А. Беккерель. Цель урока: Хиросима и Нагасаки. Погибло 66.000. Содержание: «Ядерная энергия – за и против?». М. Кюри. 1945 год. Урок-диспут 11 класс. А затем и лоцманом зорким, чтобы Природу ветров своевольных вонять. Презентация учителя физики МОУ СОШ № 23 с. Новозаведенного Ошкиной Л.Б. Э. Ферми. И тогда уж искусной рукой самому Свой корабль направлять и нести» Аристофан V-IV вв. до н.э. ?-Распад ZAX=Z-2A-4X + 24he ?-распад ZAY=Z+1AY + -10e. Ф. Содди. Чернобыль.

«Излучение и спектры» — Содержание. Спектры, Линейчатый спектр. Излучения атома. Полосатый спектр состоит из отдельных полос, разделённых темными промежутками. Спектры в природе. И виды излучения. Благодаря католюминесценции светятся экраны электронно-лучевых трубок телевизоров. Фотолюминесценция. Историческая справка. Непрерывный спектр. Виды излучения. Например лампа дневного света. Начать просмотр.

«Электролиз» — Выполнил: ученик 11М класса МОУ лицея №6 Аббязов Эрик. Электролиз расплава. Основные положения электродных процессов. На аноде(+) -окисление. Увеличение окислительной активности ионов. Примеры электролиза расплавов: Раствор NaCl Катод(-) Анод(+) H20. К аноду направляется анион хлора. Cu2+, Ag+, Hg2+, Pt2+, Au3+. В ряду напряжений металлов натрий стоит намного левее водорода. Если расплавить поваренную соль, то произойдет расщепление кристаллической решетки на ионы.

. Генератор. Поэтому возникает необходимость в передаче электроэнергии на большие расстояния. 6 кВ. К потребителю. Повышающий трансформатор. Электроэнергию не удаётся консервировать в больших масштабах. Потребление электроэнергии. 110 кВ. Потребители электроэнергии имеются повсюду. Линия передачи. Понижающий трансформатор. 11 кВ.

«Использование электроэнергии» — Сердцевиной кабеля являются три токопроводящие жилы (по числу фаз). Работу выполнили ученики 11 Б класса лицея №18 Фархаева Лилия и Усанин Николай. С внешней стороны кабель покрывается битумом. Кабельные линии (КЛ) проводятся под землёй. Схема передачи электроэнергии. Последнее выражение цены используется обычно на оптовом рынке. В настоящее время практически повсеместно используется переменный ток.

«Электромагнитная индукция 11 класс» — Что такое ферромагнетики? Что такое магнитная проницаемость? Какие вещества называют диа- и парамагнетиками? Вопросы. Открытие электромагнитной индукции. 11 класс. Где применяются ферромагнетики? Магнитный поток. Электромагнитная индукция. Ток, возникающий в замкнутом контуре, называется индукционным. Опыты Фарадея. Правило Ленца. Каковы свойства ферромагнетиков?

Направление тока и направление линий его магнитного поля (Зарицкий А.Н.)
Электромагнитные явления

На этом уроке мы узнаем о магнитном действии тока на примере опыта Эрстеда и опыта Ампера. Рассмотрим правило буравчика и правило правой руки для прямого проводника с током и для соленоида с током

Продолжительное время электрические и магнитные поля изучались раздельно. Но в 1820 году датский учёный Ханс Кристиан Эрстед во время лекции по физике обнаружил, что магнитная стрелка поворачивается возле проводника с током (см. Рис. 1). Это доказало магнитное действие тока. После проведения нескольких экспериментов Эрстед обнаружил, что поворот магнитной стрелки зависел от направления тока в проводнике.

Рис. 1. Опыт Эрстеда

Для того чтобы представить, по какому принципу происходит поворот магнитной стрелки вблизи проводника с током, рассмотрим вид с торца проводника (см. Рис. 2, ток направлен в рисунок, — из рисунка), возле которого установлены магнитные стрелки. После пропускания тока стрелки выстроятся определённым образом, противоположными полюсами друг к другу. Так как магнитные стрелки выстраиваются по касательным к магнитным линиям, то магнитные линии прямого проводника с током представляют собой окружности, а их направление зависит от направления тока в проводнике.

Рис. 2. Расположение магнитных стрелок возле прямого проводника с током

Для более наглядной демонстрации магнитных линий проводника с током можно провести следующий опыт. Если вокруг проводника с током высыпать железные опилки, то через некоторое время опилки, попав в магнитное поле проводника, намагнитятся и расположатся по окружностям, которые охватывают проводник (см. Рис. 3).

Рис. 3. Расположение железных опилок вокруг проводника с током ()

Для определения направления магнитных линий возле проводника с током существует правило буравчика (правило правого винта) — если вкручивать буравчик по направлению тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика укажет направление линий магнитного поля тока (см. Рис. 4).

Рис. 4. Правило буравчика ()

Также можно использовать правило правой руки — если направить большой палец правой руки по направлению тока в проводнике, то четыре согнутых пальца укажут направление линий магнитного поля тока (см. Рис. 5).

Рис. 5. Правило правой руки ()

Оба указанных правила дают один и тот же результат и могут быть использованы для определения направления тока по направлению магнитных линий поля.

После открытия явления возникновения магнитного поля вблизи проводника с током Эрстед разослал результаты своих исследований большинству ведущих учёных Европы. Получив эти данные, французский математик и физик Ампер приступил к своей серии экспериментов и через некоторое время продемонстрировал публике опыт по взаимодействию двух параллельных проводников с током. Ампер установил, что если по двум расположенным параллельно проводникам течёт электрический ток в одну сторону, то такие проводники притягиваются (см. Рис. 6 б) если ток течёт в противоположные стороны — проводники отталкиваются (см. Рис. 6 а).

Рис. 6. Опыт Ампера ()

Из своих опытов Ампер сделал следующие выводы:

1. Вокруг магнита, или проводника, или электрически заряженной движущейся частицы существует магнитное поле.

2. Магнитное поле действует с некоторой силой на заряженную частицу, движущуюся в этом поле.

3. Электрический ток представляет собой направленное движение заряженных частиц, поэтому магнитное поле действует на проводник с током.

На рисунке 7 изображён проволочный прямоугольник, направление тока в котором показано стрелками. Используя правило буравчика, начертить возле сторон прямоугольника по одной магнитной линии, указав стрелкой её направление.

Рис. 7. Иллюстрация к задаче

Вдоль сторон прямоугольника (проводящей рамки) вкручиваем мнимый буравчик по направлению тока.

Вблизи правой боковой стороны рамки магнитные линии будут выходить из рисунка слева от проводника и входить в плоскость рисунка справа от него. Это обозначается с помощью правила стрелы в виде точки слева от проводника и крестика справа от него (см. Рис. 8).

Аналогично определяем направление магнитных линий возле других сторон рамки.

Рис. 8. Иллюстрация к задаче

Опыт Ампера, в котором вокруг катушки устанавливались магнитные стрелки, показал, что при протекании по катушке тока стрелки к торцам соленоида устанавливались разными полюсами вдоль мнимых линий (см. Рис. 9). Это явление показало, что вблизи катушки с током есть магнитное поле, а также что у соленоида есть магнитные полюса. Если изменить направление тока в катушке, магнитные стрелки развернутся.

Рис. 9. Опыт Ампера. Образование магнитного поля вблизи катушки с током

Для определения магнитных полюсов катушки с током используется правило правой руки для соленоида (см. Рис. 10) — если обхватить соленоид ладонью правой руки, направив четыре пальца по направлению тока в витках, то большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида, то есть на его северный полюс. Это правило позволяет определять направление тока в витках катушки по расположению её магнитных полюсов.

Рис. 10. Правило правой руки для соленоида с током

Определите направление тока в катушке и полюсы у источника тока, если при прохождении тока в катушке возникают указанные на рисунке 11 магнитные полюсы.

Рис. 11. Иллюстрация к задаче

Согласно правилу правой руки для соленоида, обхватим катушку таким образом, чтобы большой палец показывал на её северный полюс. Четыре согнутых пальца укажут на направление тока вниз по проводнику, следовательно, правый полюс источника тока положительный (см. Рис. 12).

Рис. 12. Иллюстрация к задаче

На данном уроке мы рассмотрели явление возникновения магнитного поля вблизи прямого проводника с током и катушки с током (соленоида). Также были изучены правила нахождения магнитных линий данных полей.

  1. А.В. Перышкин, Е.М. Гутник. Физика 9. — Дрофа, 2006.
  2. Г.Н. Степанова. Сборник задач по физике. — М.: Просвещение, 2001.
  3. А.Фадеева. Тесты физика (7 — 11 классы). — М., 2002.
  4. В. Григорьев, Г. Мякишев Силы в природе. — М.: Наука, 1997.
    1. Интернет-портал Clck.ru ().
    2. Интернет-портал Class-fizika.narod.ru ().
    3. Интернет-портал Festival.1september.ru ().

    На рисунке 94 показано расположение магнитных стрелок вокруг проводника с током, расположенного перпендикулярно плоскости чертежа. Из рисунка видно, что изменение направления тока приводит к повороту всех магнитных стрелок на 180°. Причём в обоих случаях оси стрелок располагаются по касательным к магнитным линиям.

    Рис. 94. Направление линий магнитного поля, созданного проводником с током, зависит от направления тока в проводнике

    Следовательно, направление линий магнитного поля тока зависит от направления тока в проводнике.

    Эта связь может быть выражена правилом буравчика (или правилом правого винта), которое заключается в следующем: если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитного поля тока (рис. 95, 96).

    Рис. 95. Применение правила буравчика: проводник с током расположен перпендикулярно плоскости чертежа

    Рис. 96. Применение правила буравчика: проводник с током расположен в плоскости чертежа

    С помощью правила буравчика по направлению тока можно определить направление линий магнитного поля, создаваемого этим током, а по направлению линий магнитного поля — направление тока, создающего это поле.

    Для определения направления линий магнитного поля соленоида удобнее пользоваться другим правилом, которое иногда называют правилом правой руки. Это правило формулируется так: если обхватить соленоид ладонью правой руки, направив четыре пальца по направлению тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида (рис. 97).

    Рис. 97. Определение направления линий магнитного поля внутри соленоида

    Вы уже знаете, что магнитное поле соленоида (см. рис. 90) подобно полю постоянного полосового магнита (см. рис. 88). Соленоид, как и магнит, имеет полюсы: тот конец соленоида, из которого магнитные линии выходят, является северным полюсом, а тот, в который входят, — южным.

    Зная направление тока в соленоиде, по правилу правой руки можно определить направление магнитных линий поля внутри него, а значит, и его магнитные полюсы.

    И наоборот, по направлению магнитных линий поля внутри соленоида или расположению его полюсов можно определить направление тока в витках соленоида.

    Правило правой руки можно применять и для определения направления линий магнитного поля в центре витка с током.

    mekelektro.ru

    Смотрите еще:

    • Если закон за наклейку шипы Штраф за знак (наклейку) «Шипы», вернее за его отсутствие (Статья 12.5 КоАП РФ) Каждый раз, когда приходит зима, автомобилисты первым делом заботятся о том, чтобы "переобуть" своих железных коней в зимнюю […]
    • Как выйти на пенсию в 52 года Досрочный выход на пенсию, как оформить Согласно действующему законодательству, мужчины выходят на заслуженную пенсию в 60 лет, женщины - в 55 лет. Однако также предусмотрены случаи, когда при соблюдении […]
    • Опека в ачинске УСЫНОВЛЕНИЕ В РОССИИ Интернет-проект Министерства образования и науки РФ Департамент государственной политики в сфере защиты прав детей А Абанский район Ачинский район Б Байкитский район […]
Закладка Постоянная ссылка.

Обсуждение закрыто.