Содержание Введение….I. Знакомство с явлением… 1. Экспериментальная установка… 2. Сила взаимодействия параллельных токов…3.Магнитное поле вблизи двух параллельных проводников….….II. Количественная величина сил…2.1 Количественный расчет силы, действующей на ток в магнитном поле… III. Электрическое взаимодействие…3.1 Взаимодействие параллельных проводников…13 Заключение… 15 Список использованой литературы…16 Введение Актуальность: Для более полного понимания темы электромагнетизм, необходимо детальнее рассмотреть раздел взаимодействия двух параллельных проводников с током.
В данной работе рассматриваются особенности взаимодействия двух параллельных проводников с током.Объясняется их взаимное притягивание и отталкивание. Рассчитывается количественная составляющая сил ампера, для проведенного в ходе работы эксперимента.
Описывается действие друг на друга магнитных полей существующих вокруг проводников с током, и наличие электрической составляющей взаимодействия, существованием которой часто пренебрегают. Цель: Опытным путем рассмотреть существование сил которые участвуют во взаимодействии двух проводников с током и дать им количественную характеристику.Задачи: - Рассмотреть на опыте наличие сил ампера в проводниках, по которым проходит электрический ток. - Описать взаимодействие магнитных полей вокруг проводников с током. - Дать объяснение происходящим явлениям притяжения и отталкивания проводников. - Сделать количественный расчет сил взаимодействия двух проводников. - Теоретически рассмотреть наличие электрической составляющей взаимодействия двух проводников с током. Предмет исследования: Электромагнитные явления в проводниках.
Объект исследования: Сила взаимодействия параллельных проводников с током.Методы исследования: Анализ литературы, наблюдение и экспериментальное исследование.
I. Знакомство с явлением 1.1 Знакомство с явлением Для нашей демонстрации нам необходимо взять две очень тонкие полоски алюминевой фольги длиной около 40 см. Укрепив их в картонной коробке, как показано на рисунке 1. Полоски должны быть гибкими, ненатянутыми, должны находиться рядом, но не соприкасаться. Расстояние между ними должно быть всего 2 или 3 мм. Соеденив полоски с помощью тонких проводов, подсоеденим к ним батарейки, так чтобы в обеих полосках ток шел в противоположных направлениях.
Такое соединение будет закорачивать батарейку и вызовет кратковременный ток ( 5А[1]. Чтобы батарейки не вышли из строя их нужно подключать на несколько секунд каждый раз. Подсоеденим теперь одну из батарей противоположными знаками и пропустим ток в одном направлении. При удачном подключении видимый эффект мал, но зато легко наблюдаем. Обратим внимание на то, что этот эффект никак не связан с сообщениям заряда полоскам.Электростатически они остаются нейтральными.[2] Чтобы в этом убедиться, что с полосками ничего не происходит когда они действительно заряжаются до этого низкого напряжения, подсоеденим обе полоски к одному полюсу батарейки, или одну из них к одному полюсу, а другую ко второму. (Но не будем замыкать цепь во избежании появления токов в полосках.) 1.2 Ъяснить в рамках электростатики. Когда в двух параллельных проводниках ток идет только в одном направлении, между ними существует сила притяжения.
Когда токи идут в противоположных направлениях, провода отталкиваются друг от друга.
Фактическое значение этой силы действующей между параллельными токами, и ее зависимость от расстояния между проводами могут быть измерены с помощью простого устройства в виде весов.[3] В виду отсутствия таковых, примим на веру, результаты опытов которые показывают, что эта сила обратно пропорциональна расстоянию между осями проводов: F (1/r. Поскольку эта сила должна быть обусловлена каким – то влиянием, распространяющимся от одного провода к другому, то такая цилиндрическая геометрия создаст силу, зависящую обратно пропорционально первой степени расстояния.
Вспомним, что электростатическое поле распространяется от заряженного провода тоже с зависимостью от расстояния вида 1/r. Исходя из опытов видно также что сила взаимодействия между проводами зависит от произведения протекающих по ним токов.Из симметрии можно сделать вывод что если эта сила пропорциональна I1 , она должна быть пропорциональна и I2. То, что эта сила прямо пропорциональна каждому из токов, представляет собой просто экспериментальный факт[4]. Добавляя коэффициент пропорциональности, можем теперь записать формулу для силы взаимодействия двух параллельных проводов: F ( l/r, F ( I1 I2; следовательно, Коэффициент пропорциональности будет содержать связанный с ним множетель 2(, не в саму константу.[5] Взаимодействие между двумя парралельными проводами выражается в виде силы на еденицу длины.
Чем длиннее провода тем больше сила: Расстояние r между осями проводов F/l измеряется в метрах.
Сила на 1 метр длины измеряется в ньютонах на метр, и токи I1 I2 – в амперах. В этом случае значение (0 в точности равно 4(*10-7 . В школьном курсе физики первым дается определение кулону через ампер, не давая при этом определения амперу, и затем принимается на веру значение константы ( , появляющейся в законе Кулона.Только теперь возможно перейти ктому, чтобы рассмотреть определение ампера.
Когда полагается что (0 =4(*10-7 , уравнение для F/l определяет ампер. Константа (0 называется магнитной постоянной. Она аналогична константе (0 - электрической постоянной. Однако в присвоении значений этим двум константам имеется операционное различие.