Закон Кулона

Скачати 0.5 Mb.

Назва	Закон Кулона
Сторінка	9/13
Дата	08.04.2013
Розмір	0.5 Mb.
Тип	Закон

bibl.com.ua > Фізика > Закон

1 ... 5 6 7 8 9 10 11 12 13

[ред.]Магнітне поле навколо прямолінійного провідника

За законом Біо-Савара

$b = k\frac{2i}{r}$

де

— магнітна індукція в точці М на відстані r від прямолінійного провідника із струмом I (мал. 1); k — коефіцієнт пропорційності, величина і розмірність якого залежать від вибору системи одиниць, r — радіус-вектор.

У СІ

$k = \frac{\mu_0}{4\pi}$ ,

де $\mu_0$ - магнітна стала.

У гаусовій системі одиниць

$k = \frac{1}{c}$ ,

де

- швидкість світла.

[ред.]Магнітне поле навколо контура довільної форми

Закон Біо-Савара експериментально відкрили 1820 Жан-Батіст Біо і Фелікс Савар. Цей закон є частковим випадком загальнішого закону Біо-Савара-Лапласа, сформульованого П'єром-Симоном Лапласом 1820 на підставі матеріалів з численних дослідів Біо і Савара.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/uk/thumb/f/f9/biot-savart-laplace-law-pic.jpg/200px-biot-savart-laplace-law-pic.jpg

Мал. 2.

За цим законом величина магнітної індукції в точці М на відстані r від елемента М провідника довільної форми визначається формулою:

$db = k \frac{i dl}{r^2} \sin \alpha$

де α — кут між напрямом струму I і напрямом радіуса-вектора r (мал. 2). Повна магнітна індукція B, створена струмом у провіднику довільної форми і скінченної довжини, дорівнює геометричній сумі елементарних індукцій. У векторній формі це записується як:

$\mathbf{b} = k \int_l \frac{i \mathbf{dl} \times \mathbf{r} }{r^3}$

Наприклад, інтегруванням одержують формули для магнітної індукції навколо нескінченно довгого прямолінійного провідника зі струмом, наведену вище. Аналогічно можна отримати формулу Біо—Савара для магнітного поля в центрі колового струму

$b = k \frac{2\pi i}{r}$ .

Магнітна індукція поля в середній частині дуже довгого соленоїда $b = k4\pi i n$ та ін. Напрям магнітної індукції в усіх випадках визначається за правилом ґвинта.

Закон Ампера — закон взаємодії постійних струмів. Установлений Андре-Марі Ампером в 1820 році. Із закону Ампера виходить, що паралельні провідники з постійними струмами, що течуть в одному напрямі, притягуються, а в протилежному — відштовхуються. Законом Ампера називається також закон, що визначає силу, з якою магнітне поле діє на малий відрізок провідника із струмом.

Сила Ампера залежить від сили струму

, елемента (частини) довжини провідника

, кута між напрямом струму і напрямом ліній магнітного поля $\alpha$ та магнітної індукції

, і задається формулою

$df = b i dl \sin\alpha\!$

У векторній формі сила Ампера записується

$d\mathbf{f} = i [\mathbf{b}, \mathbf{dl}]$ .

Якщо кут між векторами $\mathbf{b}$ i $\mathbf{dl}$ менший, ніж 90°, то:

$df = b i dl \sin\alpha\!$

Якщо кут між векторами $\mathbf{b}$ i $\mathbf{dl}$ дорівнює 90°, тоді sin90°=1, звідси:

$df = b i dl\!$ .

Магнітна індукція у просторі навколо провідника зі струмом визначається законом Біо-Савара.

Сила взаємодії паралельних струмів

ході експерименту ми спостерігали силу, яку не можна пояснити врамках електростатики. Коли у двох паралельних провідниках струм йдетільки в одному напрямку, між ними існує сила тяжіння. Колиструми йдуть в протилежних напрямках, проводи відштовхуються один відодного.

Фактичне значення цієї сили діючої між паралельнимиструмами, і її залежність від відстані між проводами можуть бути виміряніза допомогою простого пристрою у вигляді терезів. [3] З причини відсутності таких,приймемо на віру, результати дослідів які показують, що ця сила назадпропорційна відстані між осями проводів: F (1/r.

Оскільки ця сила повинна бути обумовлена яким - то впливом,що розповсюджується від одного проводи до іншого, то така циліндричнагеометрія створить силу, яка залежить обернено пропорційно до першого ступенявідстані. Згадаймо, що електростатичне поле поширюється відзарядженого дроти теж із залежністю від відстані виду 1/r.

Виходячи з дослідів видно також що сила взаємодії між проводамизалежить від твору протікають по них струмів. З симетрії можназробити висновок, що якщо ця сила пропорційна I1, вона повинна бутипропорційна і I2. Те, що ця сила прямо пропорційна кожному зструмів, являє собою просто експериментальний факт [4].

Додаючи коефіцієнт пропорційності, можемо тепер записатиформулу для сили взаємодії двох паралельних проводів: F (l/r, F (
I1 I2; отже,

Коефіцієнт пропорційності буде містити пов'язаний з ниммножетель 2 (, не в саму константу. [5]

Взаємодія між двома парралельнимі проводами виражається у виглядісили на еденицу довжини. Чим довше проводи тим більше сила:

r Відстань між осями проводів F/l вимірюється в метрах. Сила на 1метр довжини вимірюється в ньютонах на метр, і струми I1 I2 - струму. У цьомувипадку значення (0 точно дорівнює 4 (* 10-7.

У шкільному курсі фізики першому дається визначення колону через ампер,не даючи при цьому визначення ампер, і потім приймається на віру значенняконстанти (, що з'являється в законі Кулона.

Тільки тепер можливо перейти ктому, щоб розглянути визначенняампери.

Коли покладається що (0 = 4 (* 10-7, рівняння для F/l визначаєампер. Константа (0 називається магнітною сталою. Вона аналогічнаконстанті (0 - електричної постійною. Однак у присвоєнні значень цимдвох констант є операційний розходження. Ми можемо вибирати для якої -небудь однієї з них будь-яке довільне значення. Але потім друга константаповинна визначатися на досвіді, оскільки кулон і ампер пов'язані між собою.
В (СІ) вибирається (0 і потім вимірюється (0.

Виходячи тепер з вище описаної формули значення ампери можнависловити словами: якщо взаємодія на 1м довжини двох довгих паралельнихпроводів, що знаходяться на відстані 1 м один від одного, дорівнює 2 * 10-7 Н, тострум в кожному дроті дорівнює 1А.

У випадку, коли взаємодіють проводи знаходяться перпендикулярноодин до одного, є лиш дуже невелика область впливу, де проводипроходять близько один до одного, і тому можна очікувати, що буде мала ісила взаємодії між проводами. Насправді ця сила дорівнює нулю.
Оскільки силу можна вважати позитивною, коли струми паралельні, інегативною, коли струми антипаралельних, цілком імовірно, що цясила повинна дорівнювати нулю, коли проводи перпендикулярні, бо це нульовезначення лежить посередині між позитивними і негативними значеннями.

§7 Рух заряджених часток у магнітному полі

Сила Лоренца завжди перпендикулярна швидкості руху зарядженої частки, тому вона змінює тільки напрямок швидкості, не змінюючи її величини. Отже, сила Лоренца роботи не виконує

(т.к.

)

т.т. постійне магнітне поле не робить роботи над зарядженою часткою, що рухається в ньому, і кінетична енергія цієї частки в магнітному полі не змінюється.

1. Якщо частка влітає в магнітне поле й при цьому вектор швидкості

паралельний вектору

, тто sinα = 0, F_Л = 0, і частка рухається за інерцією прямолінійно рівномірно.

http://www.bog5.in.ua/lection/magnetism_lect/image_magn/clip_image005_0001.png

F_Л = 0; S=vt.

2. Якщо частка влітає в магнітне поле й при цьому вектор швидкості

перпендикулярний вектору

, то sinα = 90°, F_Л = qvB. Т.к.

перпендикулярна швидкості

, то

буде доцентрової силою, а рух частки буде відбуватися по окружності, центр якої збігається з однієї із силових ліній вектора

http://www.bog5.in.ua/lection/magnetism_lect/image_magn/clip_image014_0000.png

Заряджена частка влітає в магнітне поле під довільним кутом до силових ліній вектора: . Частка буде рухатися по гвинтовій лінії (по спіралі). У цьому випадку швидкість частки можна розкласти на дві складові і , а рух по спіралі розглядати як суму двох рухів: рух по окружності зі швидкістюі прямолінійний рух уздовж силової лінії зі швидкістю .

http://www.bog5.in.ua/lection/magnetism_lect/image_magn/clip_image027_0002.png

Визначимо радіус і крок гвинта:

http://www.bog5.in.ua/lection/magnetism_lect/image_magn/clip_image036.png

.

Період спирали:

Крок спирали:

Закон Ампера для циркуляції магнітного поля — твердження про те, що інтеграл по замкненому контуру від магнітної індукції пропорційний силі електричному струму, що протікає через площу, обмежену контуром. Закон сформулював у 1826 році Андре-Марі Ампер. У модифікованому вигляді він входить до основних рівнянь електродинаміки.

Наслідком закону Ампера є те, що струми, які протікають за межами контура, не дають внеску в циркуляцію.

Зміст

[сховати]

1 Формулювання
- 1.1 Інтегральна форма
- 1.2 Диференційна форма
2 Модифікація з врахуванням змінного електричного поля
3 У середовищі
4 Джерела

1 ... 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Схожі:

Закон Кулона. Увести поняття точкового заряду, роз’яснити учням фізичний... Домашнє завдання сплановано згідно підручника «Фізика. 9 клас: Підручник/ Ф. Я. Божинова, М. М. Кірюхін, О. О. Кірюхіна. – Х.: Видавництво...	Урок №5 Тема. Закон Кулона Кулона; формувати вміння та навички розв’язування типових задач; закріплювати вміння застосовувати одержані на попередніх уроках...
Закон спадної віддачі Закон спадної віддачі закон, згідно з яким,... Ринок складається з великої кількості продавців, кожний з яких продає стандартизовану продукцію великій кількості покупців	ЗАКОН УКРАЇНИ Цей Закон визначає статус державної податкової служби в Україні, її функції та правові основи діяльності
ЗАКОН УКРАЇНИ Про захист прав споживачів. ЗАКОН УКРАИНЫ О защите... Цей Закон регулює відносини між споживачами товарів (робіт, послуг) і виробниками, виконавцями, продавцями в умовах різних форм власності,...	Закон УкраЇни Цей Закон визначає правові та організаційні засади провадження торговельної діяльності на роздрібних продовольчих і непродовольчих...
ЗАКОН УКРАЇНИ Цей Закон встановлює правові та організаційні основи містобудівної діяльності і спрямований на забезпечення сталого розвитку територій...	Закон України „Про захист суспільної моралі” Цей Закон встановлює правові основи захисту суспільства від розповсюдження продукції, що негативно впливає на суспільну мораль
ЗАКОН УКРАЇНИ Цей Закон встановлює правові та організаційні основи містобудівної діяльності і спрямований на забезпечення сталого розвитку територій...	Закон України про бібліотеки і бібліотечну справу Закон вводиться в дію Постановою Верховної Ради України №33/95-ВР від 27. 01. 95 р

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання