24. Поток заряженных частиц в магнитном поле. Сила Ампера.

Итак, движущий заряд создаёт вокруг себя электромагнитное поле. Напряжённость электрического поля которого , а индукция магнитного поля , или, если , то

где относительная магнитная проницаемость

магнитная постоянная

Н о если мы наблюдаем, электрический ток в проводнике, то суммарный заряд электронов и ионов кристаллической решётки равен нулю, а значит, что вокруг проводника с током существует только магнитное поле (магнитная составляющая электромагнитного поля).

О пределим значение вектора магнитной индукции в центре кругового контура. Пусть электрический заряд движется по круговому контуру и создаёт индукцию магнитного поля в центре - умножим обе части на N- количество заряженных частиц в контуре , но В₁N=B индукции магнитного поля от всех движущихся зарядов, а заряд, проходящий по проводнику. Скорость движения заряда вычислим

, но - сила тока

И ндукция магнитного поля кругового контура пропорциональна силе тока. Если увеличить число витков увеличится и индукция магнитного поля. Индукция магнитного поля длинной катушки

W - число витков катушки.

ℓ- длина катушки

Сильное магнитное поле создаётся электрическими катушками. Магнитное поле катушки с током аналогично магнитному полю постоянного магнита (намагниченной полосы стали) значит и у электрической катушки, есть полюса N и S. Два постоянных магнита притягиваются разными полюсами, значит, и электрические катушки с током притягиваются разными полюсами. Постоянные магниты притягивают стальные предметы и электрические катушки тоже. Мощные электромагниты широко применяются в промышленности.

Сила Ампера.

Пусть проводник АВ лежит на рельсах ВД и АС соединённых с электрической батареей. Магнитное поле направлено перпендикулярно чертежу от нас. По проводнику протекает ток I от А к В. Это означает, что положительные заряды движутся от А к В, но на движущиеся заряды в магнитном поле действует сила Лоренца. Заряды будут смещаться влево (см. рисунок) и как бы бить о стенку проводника. Суммируя все силы Лоренца, передающиеся проводнику, мы получим Силу Ампера. Допустим, что силы одинаковые – тогда сумму заменим произведением.

Рисунок 9 Электроизмерительный прибор Ц-4380М

Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, называется силой Ампера. Она направлена так же, как сила Лоренца, -угол между силой тока и вектором магнитной индукции .

Э то явление используется в электродвигателях и измерительных приборах.

Пример: В однородном магнитном поле индукцией 2Тл находится проводник длиной 0,1м, на который действует сила 0,8Н. Определить угол между направлением тока и вектором индукции магнитного поля, если сила тока в проводнике 4А

Рисунок 10 Электродвигатель постоянного тока Д-814

Дано: ℓ=0,1м В=2Тл F=0,8Н I=4А α=?	Сила Ампера находится по формуле F=ВIℓsinα, отсюда sinα=F/BℓI sinα=0,8/2·0,1·4=1 α=90о
Ответ: Вектор магнитной индукции перпендикулярен направлению силы тока.

Вопросы:

1. По какой формуле определяется напряжённость электрического поля точечного заряда?

2. Как определить модуль вектора магнитной индукции магнитного поля точечного движущегося заряда?

3. Как определить модуль вектора магнитной индукции магнитного поля, созданного прямым проводом с током?

4. Как определить модуль вектора магнитной индукции в центре кругового тока?

5. Как определить индукцию магнитного поля катушки?

6. Где применяются постоянные магниты?

7. Что такое сила Ампера?

8. Чему равна сила Ампера, действующая на проводник с током в магнитном поле?

9. Где применяется сила Ампера?

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ 15

1. Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с длиной активной части 5 см дейст­вует сила 50 мН? Сила тока в проводнике 25 А. Проводник расположен перпендикулярно ин­дукции магнитного поля.

40 мТл

2. В однородном магнитном поле с индукцией 0,8 Тл на проводник с током в 30 А, длина ак­тивной части которого 10 см, действует сила 1,5 Н. Под каким углом к вектору индукции расположен проводник?

39^о

3. Какова сила тока в проводнике, находящемся в однородном магнитном поле с индукцией 2 Тл, если длина активной части проводника 20 см, сила, действующая на проводник, 0,75 Н, а угол между направлением линий индукции и током 49°?

2,5 А

4. Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с током в 25 А действует сила 0,05 Н? Длина активной части проводника 5 см. Направление линий индукции и тока взаимно перпендикулярны.

0,04 мТл

5. На прямой проводник длиной 0,5 м, располо­женный перпендикулярно силовым линиям поля с индукцией 0,02 Тл, действует сила 0,15 Н. Найти силу тока, протекающего по проводнику.

15 А

6. Определить индукцию магнитного поля катушки длиной 20 см и числом витков 500, по которой протекает ток 200мА.

7. Определить индукцию магнитного поля в центре кругового контура радиуса 30 см по которому протекает ток 0,1 кА.