Магнитное поле

Тема 9. Магнитное поле 31. Магниты и их взаимодействие. Магнитное поле. Магнитное поле тока. Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера. Взаимодействие токов 1.Магниты и их взаимодействие. Магнитное поле. Магнитное поле тока Магнетизм – свойство минерала «магнетит» (31% FeO + 69% Fe2O) притягивать железные предметы. Название минерала происходит от названия местности Магнезия, где его добывали.Магнит, изготовленный в виде стержня, ориентируется одним концом на северный полюс Земли, а другим – на южный (стрелка компаса). Эти концы назвали соответственно: СЕВЕРНЫМ ПОЛЮСОМ МАГНИТА и ЮЖНЫМ ПОЛЮСОМ МАГНИТА. Магниты взаимодействуют друг с другом, притягиваясь разноименными полюсами (рис. 31.1). Рис. 1. Взаимодействие полюсов магнитов: а) отталкивание одноименных полюсов; б) притяжение разноименных полюсов.

Магнитное взаимодействие передается через магнитное поле. Магнитное поле можно увидеть, насыпав вокруг магнита мелкие железные опилки.

Линии, которые образуют железные опилки или магнитные стрелки вокруг магнита, называются СИЛОВЫМИ ЛИНИЯМИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ (рис.31.2). Договорились считать, что силовые линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный.Рис. 2. Магнитное поле постоянного магнита: а) железные опилки в поле постоянного магнита; б) магнитные стрелки в поле постоянного магнита Электрический ток создает вокруг себя магнитное поле. Его, как и поле постоянного магнита, можно обнаружить с помощью магнитных стрелок или железных опилок (рис. 31.3). Рис. 3. Магнитное действие проводника с током в перпендикулярной плоскости: а) на железные опилки; б) на магнитные стрелки Направление силовых линий магнитного поля определяют с помощью правила буравчика (правого винта) (рис. 31.4-а) или правила правой руки (рис. 31.4-б). Магнитное поле характеризуют величиной, которая называется «ИНДУКЦИЯ». Это векторная величина.

Вектор магнитной индукции направлен касательно силовым линиям магнитного поля (рис. 31.5). Индукция обозначается . Единица измерения индукции называется тесла: 1 Тл. 2.Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера Магнитное поле взаимодействует с электрическим током.

Сила, с которой магнитное поле действует на отрезок проводника с током ток, называется силой Ампера.Она равна произведению силы тока, величины магнитной индукции и длины отрезка проводника, на синус угла между направлениями тока и вектора магнитной индукции: Если направление тока и направление силовых линий перпендикулярны, формула принимает вид : Направление силы Ампера находят с помощью правила левой руки: левую руку располагают так, чтобы силовые линии магнитного поля входили в ладонь, а четыре пальца показывали направление тока; тогда отставленный большой палец покажет направление силы Ампера (рис.31.6). а) б) в) Рис. 6. Сила Ампера, действующая на проводник с током в магнитном поле: а) α = 0; б) произвольный угол α ; в) α = 90º . 3.Взаимодействие токов Электрические токи взаимодействуют своими магнитными полями.

Токи одинакового направления притягиваются.

Токи противоположных направлений отталкиваются (рис. 31.7). Опыты Ампера показали, что отрезки Δl бесконечно длинных параллельных проводников, находящихся на расстоянии r друг от друга, взаимодействуют с силой В этой формуле коэффициент Н/м2 . В результате изучения темы курсанты должны: – знать, в чем состоит явление магнетизма, как взаимодействуют одноименные и разноименные магнитные полюса; – знать, что представляет собою и как графически изображается магнитное поле; – знать, какая величина называется индукцией магнитного поля и в каких единицах она измеряется; – уметь определять направление силовых линий и вектора индукции магнитного поля прямого тока с помощью правила правого винта или правой руки; – знать, какая сила называется силой Ампера, какой формулой она выражается; – знать формулу для вычисления силы взаимодействия двух длинных параллельных проводников с током; – уметь определять направление силы Ампера с помощью правила левой руки; – уметь определять направления сил взаимодействия прямых длинных проводников с током; – уметь решать простые задачи с использованием имеющихся в параграфе формул.

Задания для самоподготовки 1.Прочитайте конспект. Выучите новые термины и формулировки и ответьте на вопросы В чем состоит явление магнетизма? Как взаимодействуют одноименные и разноименные полюса магнитов? Как можно увидеть силовые линии магнитного поля? Какой величиной характеризуется магнитное поле? Как называется единица измерения этой величины? Вектором или скаляром является магнитная индукция? Как направлен вектор индукции относительно силовых линий магнитного поля? Как определить направление силовых линий и вектора индукции магнитного поля прямого тока? От чего зависит сила действия магнитного поля на проводник с током (сила Ампера) ? Запишите и прочитайте формулу.

Как определить направление силы Ампера? Как направлены силы взаимодействия двух параллельных прямых проводников с током? От каких физических величин зависит сила взаимодействия двух параллельных длинных проводников с током (запишите формулу и прочитайте)? Решите задачи 1.В каком направлении действует сила на проводник А, расположенный перпендикулярно плоскости чертежа (рис. 31.8), если ток в проводнике направлен от наблюдателя? 2.Проводник В поместили между полюсами магнита, как показано на рисунке 31.9. Ток в проводнике направлен к наблюдателю.

Укажите направление движения провод- ника. 3.Определите направление вектора индукции магнитного поля, если известно, что проводник с током отклоняется под действием этого поля вправо (рис. 31.10). 4. Определите полюсы источника тока, если при замыкании цепи на проводник В действует сила в направлении, указанном стрелкой (рис. 31.11). 5. Прямой проводник длиной 15 см, по которому течет электрический ток, поместили в однородное магнитное поле с индукцией 0,4 Тл. Вектор магнитной индукции направлен перпендикулярно направлению тока. Сила тока в проводнике равна 0,6 А. Найдите силу Ампера. 6*. Прямой проводник длиной 10 см и массой 10 г подвешен горизонтально в магнитном поле с индукцией 0,1 Тл. По проводнику течет ток 4,2 А. Линии индукции магнитного поля направлены горизонтально и перпендикулярно проводнику.

Сделайте рисунок и найдите силу натяжения нитей, на которых подвешен проводник.

Задача имеет два решения.

Рассмотрите оба. Обратитесь к параграфу 6. 7. Найдите силу взаимодействия двух параллельных отрезков провода длиной 60 см, находящихся на расстоянии 10 см друг от друга, по которым текут токи 6 А и 8 А. 11. Прямой проводник длиной 15 см помещен в однородное магнитное поле с индукцией 0,4 Тл, направленной перпендикулярно направлению тока. Сила тока в проводнике равна 0,6 А. Найдите силу Ампера.

Отв. 0,36 Н. 12.Прямой проводник длиной 10 см и массой 10 г подвешен горизонтально в магнитном поле с индукцией 0,1 Тл. По проводнику течет ток 4,2 А.Линии индукции магнитного поля направлены горизонтально и перпендикулярно проводнику.

Сделайте рисунок и найдите силу натяжения нитей, на которых подвешен проводник.