Занятие 28 Сила Ампера

а) Опыт по определению силы Ампера

Выясним, как поле магнита будет действовать на проводник с током. (см.рис.27.1 и 27.2.)

Рис.28.1. В проводнике тока нет. Рис.28.2. По проводнику протекает ток

В начале опыта провод свисает свободно, извиваясь при этом (рис.1). Если же концы провода присоединить к источнику постоянного тока, то провод втягивается внутрь магнита (рис.2).

Переменив подключение концов провода к "+" и "–" источника тока, мы обнаружим, что провод выталкивается из промежутка между полюсами магнита.

Видоизменим опыт. Вместо проводника в виде гибкого провода возьмем толстую алюминиевую проволоку, согнутую в виде жесткой рамки..

Рис.28.3 Тока в рамке нет

Рис.28.4 и 28.5. Ток в рамке есть, рамка поворачивается на 90 градусов

Если сначала рамка расположена так, как на рисунке 27. 3, то после включения тока (рис.27.4) рамка начнет поворачиваться, пока не займет положение, показанное на рисунке 27.5.

Выясним теперь, почему рамка вообще поворачивается. На рисунке 27. 4 показано, что в левой части рамки ток идет вниз (и эта часть перемещается в глубь магнита), а в правой части рамки ток идет вверх (и она перемещается наружу).

Итак, на противоположные стороны рамки с током, находящейся в магнитном поле, действуют противоположно направленные силы, разворачивающие рамку.

Сила, действующая на проводник с током , находящемся в поле постоянного магнита называется электромагнитной силой или силой Ампера.

На рисунке 28.6 показан прямолинейный провод в пространстве между по­люсами постоянного магнита, расположенный так, что между направлениями вектора магнитной индукции В и тока в проводе I угол α = 90°.

На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера, величина которой определяется формулой:

F=B·I·l sin α

где: В — магнитная индукция, Тл;

I —ток в проводе, А;

l —длина части провода, расположенной в маг­нитном поле, м;

F — величина элек­тромагнитной силы, Н.

На провод с током, расположен­ным вдоль линий магнитной индукции, магнитное поле не действует.

Рис. 28. 6. Определение направления действия силы Ампера.

Направление электромагнитной силы наиболее определяется по правилу левой руки.

Правило левой руки :

Если расположить левую руку так, чтобы вытянутые четыре пальца (кроме большого) показывали направление тока в проводе, а линии магнитной индукции «входили» в ладонь, то большой палец, отогнутый перпендикулярно остальным четырем, покажет направле­ние электромагнитной силы.

Занятие 29 Электромагнитная индукция.

а) Явление электромагнитной индукции:

Если проводник без тока перемещать в поле постоянного магнита, то на концах проводника возникает электродвижущая сила. То есть проводник становится источником электрической энергии. Это явление называется явлением электромагнитной индукции.

Индуктированная э. д. с. возникает в следующих трех слу­чаях:

• Когда движущийся проводник пересекает неподвижное магнитное поле или, наоборот, перемещающееся магнитное поле пересекает неподвижный проводник; или когда проводник и магнитное поле, двигаясь в пространстве, перемещаются один отно­сительно другого.

• Когда переменное магнитное поле одного проводника, дей­ствуя на другой проводник, индуктирует в нем э. д. с. (взаимо­индукция).

• Когда изменяющееся магнитное поле проводника индукти­рует в нем самом ЭДС,

(самоиндукция).

Таким образом, всякое изменение во времени величины маг­нитного потока, пронизывающего замкнутый проводящий контур (виток, рамку), сопро­вождается появлением в проводнике индуктиро­ванной ЭДС.

б) Определение величины и направления индуктированной эдс:

Рис.29.1. Определение направления ЭДС в движущемся проводнике

Направление индукти­рованной ЭДС зависит от направления движения проводника и от направ­ления магнитного поля.

Для определения на­правления индуктирован­ной ЭДС в проводнике служит

правило правой руки:

Если мыс­ленно расположить пра­вую руку в магнитном поле вдоль проводника так, чтобы магнитные ли­нии, выходящие из северного полюса, входили в ладонь, а боль­шой отогнутый палец совпадал с направлением движения про­водника, то четыре вытянутых пальца будут показывать направ­ление индуктированной ЭДС в проводнике (см. рис.29. 1.).

Величина индуктированной ЭДС находится по формуле:

Где: е – индуктированная эдс, В.

В – магнитная индукция магнита, Тл.

l – длина проводника, м.

v – скорость движения проводника, м/с.

α – угол между магнитными линиями и проводником, °.