Вопрос 12!

Действие магнитного поля на проводник с током. Применение силы Ампера.

Сила Ампера – сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током.

F~I, F~l, F~B, F – зависит от ориентации проводника в магнитном поле.

F = I l B sin a – сила Ампера, если a = 90, тогда Fmax = I B l.

B = Тл (тесла).

Сила Ампера равна произведению вектора магнитной индукции на силу тока, длину участка проводника и на синус угла между магнитной индукцией и участком проводника.

Направление силы Ампера. Его направление определяется правилом левой руки: если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная к проводнику составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы, действующей на отрезок проводника. ( Это правило справедливо во всех случаях).

Измерительный прибор магнитно-электрической системы устроен следующим образом. На легкой алюминиевой рамке прямоугольной формы с прикрепленной к ней стрелкой намотана катушка. Рамка укреплена на двух полуосях. В положении равновесия её удерживают две тонкие спиральные пружины. Силы упругости со стороны пружин, возвращающие катушку в положение равновесия, пропорциональны углу отклонения стрелки от положения равновесия. Катушку помещают между полюсами постоянного магнита с наконечниками специальной формы. Внутри катушки расположен цилиндр из мягкого железа. Такая конструкция обеспечивает радиальное направление линий магнитной индукции в той области, где находятся витки катушки. В результате при любом положении катушки силы, действующие на неё со стороны магнитного поля, максимальны и при неизменной силе тока постоянны. Силы действуют на катушку со стороны магнитного поля, поворачивая ее. Катушка с током поворачивается до тех пор, пока силы упругости со стороны пружины не уравновесят силы, действующие на рамку со стороны магнитного поля. Увеличивая силу тока в 2 раза, мы обнаруживаем, что стрелка поворачивается на угол, вдвое больший. Это происходит потому, что силы, действующие на катушку со стороны магнитного поля, прямо пропорциональны силе тока: F m ~ I. Благодаря этому можно определить силу тока по углу поворота катушки, если проградуировать прибор. Для этого надо установить, каким углам поворота стрелки соответствуют известные значения силы тока.

Громкоговоритель служит для возбуждения звуковых волн под действием переменного электрического тока, меняющегося со звуковой частотой. В электродинамическом громкоговорителе (динамике) используется действие магнитного поля постоянного магнита на переменный ток в подвижной катушке. Первоклассные громкоговорители воспроизводят без значительных искажений звуковые волны в диапазоне 40-15000 Гц. Но такие устройства очень сложны. Поэтому применяют системы из нескольких громкоговорителей, каждый из которых воспроизводит звук в определённом небольшом интервале частот.

Вопрос 13!

Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в однородном магнитном поле.

Силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля, называют силой Лоренца в честь великого голландского физика Лоренца, основателя электронной теории строения вещества.

Fл = q v B sin a – закон Ампера. Сила Лоренца перпендикулярна векторам B и v, и её направление определяется с помощью того же правила левой руки, что и направление силы Ампера. Если левую руку расположить так, чтобы составляющая магнитной индукции, перпендикулярная скорости заряда, входила в ладонь, а четыре пальца были направлены по движению положительного заряда (против движения отрицательного), то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление действующей на заряд силы Лоренца. Так как сила Лоренца перпендикулярна скорости частицы, то она не совершает работу. Сила Лоренца не меняет кинетическую энергию частицы и, следовательно, модуль её скорости. Под действием силы Лоренца меняется лишь направление скорости частицы.

Если a = 90 градусов, то сила Лоренца изменяет направление скорости частицы, но не величину скорости, т.е. сообщает её центр стремительного ускорения. Частица движется в магнитном поле по окружности, радиус которой определяется (Fл = ma) r = mV/Bq – радиус траектории.

Т = 2пи r/V – период обращения.

Период не зависит от радиуса, а зависит от массы, величины заряда и вектора магнитной индукции.

q/m – удельный заряд частицы.

B0 – индукция магнитного поля в вакууме, а B – индукция магнитного поля в среде, то B/B0 = M (магнитная проницаемость). M = 1 (для вакуума и воздуха).

Напряжённость магнитного поля характеризует магнитное поле независимо от среды, в которой оно находится. H = B / M0* M - напряжённость магнитного поля.

M0 – 4 пи * 10 ^ -7 Ом * с (Гн/ м) – магнитная постоянная.

B = M* M0 * H H и B – сонаправлены.

Магнитное поле однородно, если векторы магнитной индукции его во всех точках одинаковы.

Действие магнитного поля на движущийся заряд широко используют в современной технике. Достаточно упомянуть телевизионные трубки (кинескопы), в которых летящие к экрану электроны отклоняются с помощью магнитного поля, создаваемого особыми катушками.

Другое применение действие магнитного поля нашло в приборах, позволяющих разделять заряженные частицы по их удельным зарядам, т.е. по отношениям заряда частицы к её массе, и по полученным результатам точно определять массы частиц. Такие приборы получили название масс-спектрографов.