Андре Ампер и изучение электрического тока. Физик ампер и его закон

Закон Ампера | Virtual Laboratory Wiki

Сила $ d\vec F $, с которой магнитное поле действует на элемент $ d\vec l $ проводника с током, находящегося в магнитном поле, прямо пропорциональна силе тока $ I $ в проводнике и векторному произведению элемента длины $ d\vec l $ проводника на магнитную индукцию $ \vec B $:

$ d\vec F = I[d\vec l, \vec B] $.

Закон Ампера/рамка

Направление силы $ d\vec F $ определяется по правилу вычисления векторного произведения, которое удобно запомнить при помощи правила левой руки.

Модуль силы Ампера можно найти по формуле:

$ dF = I B dl \sin\alpha\, $,

где $ \alpha $ — угол между векторами магнитной индукции и тока.

Сила $ dF $ максимальна когда элемент проводника с током расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции ($ \alpha = 90^\circ, \sin\alpha = 1 $):

$ dF_{max} = IBdl\, $.

Два параллельных проводника

Файл:AtractionTwoWires.svg

Наиболее известным примером, иллюстрирующим силу Ампера, является следующая задача. В вакууме на расстоянии $ a $ друг от друга расположены два бесконечных параллельных проводника, в которых в одном направлении текут токи $ I_1 $ и $ I_2 $. Требуется найти силу, действующую на единицу длины проводника.

Бесконечный проводник с током $ I_1 $ в точке на расстоянии $ r $ создаёт магнитное поле с индукцией:

$ B_1(r) = \frac{\mu_0}{4\pi}\frac{2I_1}{r} $ (по закону Био — Савара — Лапласа).

Теперь по закону Ампера найдём силу, с которой первый проводник действует на второй:

$ d\vec F_{1-2} = I_2[d\vec l, \vec B_1(a)] $

По правилу буравчика, $ d\vec F_{1-2} $ направлена в сторону первого проводника (аналогично и для $ d\vec F_{2-1} $, а значит, проводники притягиваются).

Модуль данной силы ($ r $ - расстояние между проводниками):

$ dF_{1-2} = \frac{\mu_0}{4\pi}\frac{2 I_1 I_2}{a} dl $

Интегрируем, учитывая только проводник единичной длины (пределы $ l $ от 0 до 1):

$ F_{1-2} = \frac{\mu_0}{4\pi}\frac{2 I_1 I_2}{a} $

Эта страница использует содержимое раздела Википедии на русском языке. Оригинальная статья находится по адресу: Закон Ампера. Список первоначальных авторов статьи можно посмотреть в истории правок. Эта статья так же, как и статья, размещённая в Википедии, доступна на условиях CC-BY-SA .

ru.vlab.wikia.com

Закон Ампера

Направление силы Ампера

Ампер первым установил, что проводники, по которым течет электрический ток, взаимодействуют механически (притягиваются или отталкиваются). Сила ($\overrightarrow{F}$), которая действует на прямолинейный проводник с током (I), всегда перпендикулярна проводнику и направлению вектора магнитной индукции ($\overrightarrow{B}$). В том случае, если прямолинейный проводник расположен параллельно вдоль направления линий магнитного поля, поле не действует. Конкретное направление силы Ампера можно найти с помощью правила левой руки. Левую руку надо расположить так, чтобы линии поля входили в ладонь, четыре пальца были направлены по току, тогда отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление силы Ампера. Если направление вектора $\overrightarrow{B}$ составляет некоторый угол с направлением тока, то для выяснения направления силы Ампера целесообразно разложить вектор магнитной индукции на две составляющие (рис.1):

где $\overrightarrow{B_{\bot }}$ - перпендикулярна току, $\overrightarrow{B_{II}}$ -- параллельна току. Только $\overrightarrow{B_{\bot }}$ - вызывает действие поля, к ней надо применять правило левой руки.

Рис. 1

Еще Ампер установил, что два параллельных проводника с током притягиваются, если токи имеют одинаковые направления и отталкиваются, если токи текут в противоположные стороны. Это просто объяснить, если представить, что один проводник создает магнитное поле, а другой проводник в него помещен и это поле действует на него. Можно использовать правило левой руки и выяснить, как направлена сила.

Закон Ампера

Для прямолинейного проводника сила Ампера имеет вид:

где $I$ -- сила тока, которая течет в проводнике, $\overrightarrow{B}$ -- вектор индукции магнитного поля, в которое проводник помещен, $\overrightarrow{l}$ -- длина проводника, направление задано, направлением тока. Модуль силы ампера в этом случае равен:

где $\alpha $ -- угол между векторами $\overrightarrow{l\ }и\ \overrightarrow{B}$.

Понятно, что на практике совсем не все проводники являются прямолинейными. Однако любой проводник можно разбить на совокупность частей, которые можно считать прямолинейными. Тогда вводится понятие элемента тока -- это величина равная$:\ Id\overrightarrow{l}$, где $d\overrightarrow{l}$ -- элементарный прямолинейный участок проводника, вектор, направленный по току. Тогда закон Ампера записывается в следующем виде:

В скалярном виде (4) запишем так:

где $\alpha $ -- угол между векторами $\overrightarrow{dl\ }и\ \overrightarrow{B}$.

Сила Ампера, действующая на провод с током конечной длины может быть найдена суммированием (векторным):

где интегрирование проводится по всей длине проводника.

Выражения (2) и (4) -- закон Ампера.

Для параллельных бесконечно длинных проводников с током сила Ампера имеет вид:

где $I_1,I_2$ -- токи, текущие в проводниках, $d$ -- расстояние между проводниками, $l$ -- длины проводников $(l\gg d)$, ${\mu }_0=4\pi \cdot {10}^{-7}\frac{Гн}{м}\ (Генри\ на\ метр)$ магнитная постоянная. Данная формула легко получается из закона Ампера.

Если один из проводников не является прямолинейным и надо найти силу Ампера, которая действует на него. Поле при этом создает прямой длинный проводник. Тогда искомую силу можно найти исход из формулы:

где $dF$ - сила Ампера, действующая на элементарный проводник с током ($I_2\overrightarrow{dl}$) со стороны бесконечно длинного прямолинейного проводника с током $I_1.$

Значение закона Ампера

На основании закона Ампера устанавливают единицы силы тока в системах СИ и СГСМ. Так как ампер равен силе постоянного тока, который при течении по двум параллельным бесконечно длинным прямолинейным проводникам бесконечно малого кругового сечения, находящихся на расстоянии 1м друг от друга в вакууме вызывает силу взаимодействия этих проводников равную $2\cdot {10}^{-7}Н$ на каждый метр длины.

Пример 1

Задание: В магнитном поле, направленном вертикально вниз на двух невесомых нитях горизонтально подвешен проводник с током силы I=2А. Масса проводника $m=10^{-2}$ кг, длина l=0,4м. Индукция магнитного поля равна 0,25Тл. Определите величину угла, на который отклонятся нити, на которых висит проводник с током. Проводник весь находится в поле.

Решение:

Рис. 2

Проводник расположен перпендикулярно плоскости рисунка (ток направлен от нас). Запишем условие равновесия для проводника:

\[\overrightarrow{F_A}+\overrightarrow{mg}+2\overrightarrow{N}=0\ \left(1.1\right),\]

где $\overrightarrow{F_A}$- сила Ампера, $\overrightarrow{mg}$ -- сила тяжести, $\overrightarrow{N}$ -- сила реакции нити.

Проектируем (1.1) на оси:

\[X:\ -F_A-2Nsin\alpha =0\ \left(1.2\right).\] \[Y:\ -mg+2Ncos\alpha =0\ \left(1.3\right).\]

Разделим (1.2) на (1.3), получим:

\[\frac{F_A}{mg}=tg\alpha \ \left(1.4\right).\]

Модуль силы Ампера для прямолинейного проводника с током, который подвешен в поле с током, причем $\overrightarrow{B}\bot \overrightarrow{l}\ $равен:

\[F_A=IBl\ \left(1.5\right).\]

Перепишем (1.4) с учетом (1.5), получим:

\[\frac{IBl}{mg}=tg\alpha \ \left(1.6\right).\]

Подставим исходные данные, проведём вычисления:

\[tg\alpha =\frac{2\cdot 0,25\cdot 0,4}{10^{-2}\cdot 9,8}\approx 2\]

Ответ: $\alpha \approx 64{}^\circ $.

Пример 2

Задание: Один проводник с током имеет форму квадрата, по нему утечет ток I. В одной плоскости с рамкой лежит бесконечно длинный прямой проводник с таким же током. Расположение проводников задано на рис.3. Найдите, какова сила, действующая на рамку, если расстояние между одной из сторон рамки и проводом равно длине стороны квадрата.

Рис. 3

Решение:

Магнитное поле создается бесконечно длинным проводником с током. Модуль индукции этого поля нам известен его можно записать как:

\[B\left(r\right)=\frac{{\mu }_0}{2\pi }\frac{I}{r}\left(2.2\right),\]

где r -- расстояние от блинного проводника до точки поля.

Поле провода имеет цилиндрическую симметрию, для всех точек рамки оно будет направлено перпендикулярно. Если рассмотреть по очереди силы Ампера, которые действуют на каждый из четырех составных частей рамки, то выражение для модуля силы Ампера можно использовать в виде:

\[F=IBlsin\alpha \ \left(2.3\right),\]

где $l=а$. Надо отметить, что на стороны, которые перпендикулярны проводнику с током будут действовать силы равные по модулю и противоположные по направлению, так результирующий их вклад равен нулю. $\overrightarrow{F_{1A}}$=-$\overrightarrow{F_{2A}}$.

Силы $F_{4A}\ и\ F_{3A}$ направлены вдоль одной прямой, но в противоположные стороны. Следовательно, результирующую силу по модулю найдем как:

\[F=F_{4A}-\ F_{3A}\left(2.4\right).\]

Используя закон Ампера, и помня, что магнитное поле перпендикулярно току в сторонах квадрата, запишем:

\[F_{4A}=\frac{{\mu }_0}{2\pi }\frac{I^2}{a},\ F_{3A}=\frac{{\mu }_0}{2\pi }\frac{I^2}{2a}\left(2.5\right).\]

Подставим (2.5) в (2.4), получим:

\[F=\frac{{\mu }_0}{2\pi }\frac{I^2}{a}-\ \frac{{\mu }_0}{2\pi }\frac{I^2}{2a}=\frac{{\mu }_0}{4\pi }\frac{I^2}{a}.\]

Ответ: $F=\frac{{\mu }_0}{4\pi }\frac{I^2}{a}.$

spravochnick.ru

Презентация по физике "Закон Ампера и его применение"

Инфоурок › Физика › Презентации › Презентация по физике "Закон Ампера и его применение"

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд Описание слайда:

+ -

2 слайд Описание слайда:

Г.Х. Эрстед 1777–1851 гг. Опыт Эрстеда позволил сделать вывод о существовании магнитного поля в пространстве, окружающем проводник с электротоком. I S N

3 слайд Описание слайда:

Андре-Мари Ампер 1775–1836 гг. Предположил, что магнитные свойства постоянных магнитов обусловлены множеством круговых токов, циркулирующих внутри молекул этих тел.

4 слайд Описание слайда:

Андре-Мари Ампер 1775–1836 гг. В 1820 году Ампером был установлен закон, определяющий силу, действующую на отдельный участок проводника. — + — +

5 слайд Описание слайда:

Андре-Мари Ампер 1775–1836 гг. Великий французский физик и математик, один из основоположников электродинамики. Ввел в физику понятие «электрический ток» и построил первую теорию магнетизма, основанную на гипотезе молекулярных токов, открыл механическое взаимодействие электрических токов и установил количественные соотношения для силы этого взаимодействия. Работал также в области механики, теории вероятностей и математического анализа.

6 слайд Описание слайда:

Модуль силы Ампера – – + +

7 слайд Описание слайда:

Сила, с которой магнитное поле действует на помещенный в него отрезок проводника с током, равна произведению силы тока, магнитной индукции, длины отрезка проводника и синуса угла между направлениями тока и вектором магнитной индукции. Закон Ампера

8 слайд Описание слайда:

Найдите силу, действующую на каждый отрезок проводника с током, находящегося в однородном магнитном поле с индукцией 0,15 Тл, если сила тока в цепи составляет 6 А, длина первого отрезка — 10 см, второго — 25 см, третьего — 15 см и четвёртого — 20 см. Решение:

9 слайд Описание слайда:

Если увеличить силу тока в проводнике в 2 раза, то магнитная индукция поля тока в окружающем пространстве… 2) увеличится в 2 раза 4) уменьшится в 2 раза

10 слайд Описание слайда:

Правило левой руки

11 слайд Описание слайда:

Магнитное поле прямого тока

12 слайд Описание слайда:

+ –

13 слайд Описание слайда: 14 слайд Описание слайда:

Устройство электроизмерительных приборов N S Постоянный или электромагнит Стрелка Металлические пружинки Неподвижный железный сердечник Рамка с намотанным на неё проводом

15 слайд Описание слайда:

Как будет двигаться проводник, изображенный на рисунке? Направление тока показано стрелками. N S

16 слайд Описание слайда:

Как будет двигаться проводник, изображенный на рисунке? Направление тока показано стрелками. N S N S

17 слайд Описание слайда:

N S I направление движения проводника F Правило левой руки

18 слайд Описание слайда:

По проводам троллейбусной линии токи текут в противоположных направлениях. Как взаимодействуют между собой провода?

19 слайд Описание слайда:

Если по двум параллельным проводникам длиной 1 м, расположенным на расстоянии 1 м друг от друга, течёт ток по 1 А, то они взаимодействуют с силой 0,2 мкН.

20 слайд Описание слайда:

Электрический ток — это упорядоченное движение электрических зарядов.

21 слайд Описание слайда:

Кинескоп

22 слайд Описание слайда: 23 слайд Описание слайда:

Устройство громкоговорителя Диффузородержатель

24 слайд Описание слайда: 25 слайд Описание слайда:

Гипотеза Ампера Магнитные свойства любого тела определяются замкнутыми электрическими токами внутри него. Домен Ненамагничено Намагничено

26 слайд Описание слайда:

Ферромагнетики Для каждого ферромагнетика существует своя температура Кюри, при которой его ферромагнитные свойства исчезают.

27 слайд Описание слайда:

Сердечники трансформаторов, генераторов и электродвигателей изготовляют из ферромагнетиков. Они во много раз усиливают магнитное поле в катушке, не увеличивая силу тока. Это экономит электроэнергию.

28 слайд Описание слайда:

При выключении внешнего магнитного поля ферромагнетик остаётся намагниченным, то есть создаёт магнитное поле в окружающем пространстве.

29 слайд Описание слайда:

Найдите материал к любому уроку,указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

Выберите категорию: Все категорииАлгебраАнглийский языкАстрономияБиологияВсемирная историяВсеобщая историяГеографияГеометрияДиректору, завучуДоп. образованиеДошкольное образованиеДругоеДругойЕстествознаниеИЗО, МХКИзобразительное искусствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИспанский языкИсторияИстория РоссииИстория Средних вековИтальянский языкКлассному руководителюКультурологияЛитератураЛитературное чтениеЛогопедияМатематикаМировая художественная культураМузыкаМХКНачальные классыНемецкий языкОБЖОбществознаниеОкружающий мирОсновы безопасности жизнедеятельностиПриродоведениеРелигиоведениеРисованиеРусский языкСоциальному педагогуТехнологияУкраинский языкФизикаФизическая культураФилософияФинский языкФранцузский языкХимияЧерчениеЧтениеШкольному психологуЭкология

Выберите класс: Все классыДошкольники1 класс2 класс3 класс4 класс5 класс6 класс7 класс8 класс9 класс10 класс11 класс

Выберите учебник: Все учебники

Выберите тему: Все темы

также Вы можете выбрать тип материала:

Общая информация

Номер материала: ДБ-415272

Похожие материалы

Оставьте свой комментарий

infourok.ru

Закон Ампера

После того, как Ханс Кристиан Эрстед в результате своего эксперимента установил, что провод, по которому течет электрический ток, отклоняет магнитную стрелку компаса, возрос интерес к установлению взаимосвязей между различными явлениями, особенно между  феноменами электричества и магнетизма.

Андре-Мари Ампер весьма заинтересовался открытием Эрстеда, и начал усиленно исследовать взаимосвязи между электричеством и магнетизмом. Ампер провёл простой эксперимент: через два параллельно лежащих провода пропускался электрический ток. При сильном токе провода притягивались или отталкивались, что доказало наличие сил притяжения и отталкивание между проводами. С помощью точных измерений Ампер определил, что сила механического взаимодействия между проводами пропорциональны силам токов: она уменьшается, когда расстояние между проводами увеличивается. Ампер сделал вывод, что между проводами возникает магнитное поле.

Что получается? Электрический ток в одном проводе производит магнитное поле, а второй провод попадает в область воздействия этого поля и в нём возникает сила, действующая на электрические заряды. Она  передаётся атомам металла, из которого сделан провод, и провод изгибается. Таким образом, можно утверждать, что любой электрический ток порождает магнитное поле, и эти магнитные поля оказывают воздействие разной силы на движущиеся электрические заряды.

В 1820 году Ампер сформулировал закон взаимодействия постоянных токов, который теперь носит его имя. Из закона Ампера следует, что параллельные проводники с постоянными токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных – отталкиваются. И силу, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током, можно определить.

В честь французского физика названа и единица измерения силы электрического тока в системе СИ. На любом электроприборе мы можем увидеть электротехнические характеристики: «~220 V; 50 Hz; 3,2 А». Это значит, что прибор рассчитан на питание от стандартной электросети переменного тока напряжением 220 вольт с частотой 50 герц, а сила потребляемого прибором тока составляет 3,2 ампера.

© blog.tutoronline.ru, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

blog.tutoronline.ru

Достижения и теории Андре Ампера в изучение электрического тока

Электрический ток: сейчас эта тема не кажется нам таинственной или недостаточно изученной. Без электроприборов не проходит ни один наш день. И все это — в большой мере благодаря выдающемуся ученому, имя которого — Андре-Мари Ампер.

4 8 389

Разносторонний талант

Французский физик, творец основ электродинамики — так его называют, именно этим он известен. А ведь кто знает — возможно, Андре Ампер мог бы стать таким же гениальным поэтом или биологом. В юности он обожал читать художественную литературу, а в последние годы жизни увлекался биологией и геологией.

Впрочем, победили все-таки физико-математические науки. Что и говорить — к 12 годам маленький Андре самостоятельно освоил основы высшей математики!

К разносторонним талантам Ампера стоит, без сомнения, добавить и преподавательскую одаренность. Свою карьеру преподавателя он начинает в 27 лет и обучает студентов в престижных заведениях — сначала в Лионе, потом в Париже. То, как преподавали физику в тогдашних университетах, ему совсем не нравилось: студенты должны были как-то разбираться в разрозненных фактах и теориях. А вот Ампер мечтал развернуть перед своими слушателями грандиозную картину мира, где все — взаимосвязано.

Взаимодействие электрических токов

Но что же считают главным достижением Ампера? Изучение проблем электродинамики, открытие магнитного взаимодействия токов и формулировка закона этого взаимодействия (который мы знаем как закон Ампера). Выдающийся ученый выдвинул гипотезу, что все магнитные явления сводятся к чисто электрическим эффектам. Непонятно? Рассмотрим подробнее.

Вплоть до начала ХІХ века электрические и магнитные явления были для людей большой тайной. А магниты и вовсе были окутаны мистическим ореолом — им приписывали невероятные свойства. Считалось, что их создали злые демоны на погибель людям, а пользу они приносят только ворам, ведь с их помощью можно легко открывать запертые двери. Никто не воспринял бы всерьез мысль о том, что магнетизм связан с электрикой, а следовательно — не является самостоятельным (и тем более мистическим) явлением.

Однако Ампер выдвинул гениальную идею: магнит является совокупностью элементарных круговых токов. Токи взаимодействуют между собой. Если магниты могут притягиваться и отталкиваться, то не будут ли так же вести себя и проводники, по которым проходит ток? Такое предположение сделал Ампер, и сразу же подтвердил это экспериментально: взял два проводника и пропустил через них ток. Когда направление тока было одинаковым, они притягивались, когда разным — отталкивались. Именно из этого исходит знаменитый закон Ампера — закон взаимодействия токов, сформулированный в 1820 году.

Заметили орфографическую ошибку? Выделите её мышкой и нажмите Ctrl+Enter

pustunchik.ua

Закон Ампера ≪ ∀ x, y, z

Движение электрических зарядов приводит к возникновению магнитных полей.

Одним из главных направлений развития естественной науки в начале XIX века стало растущее осознание взаимосвязей между, казалось бы, совершенно не связанными между собой феноменами электричества и магнетизма. Ханс Кристиан Эрстед экспериментально установил, что провод, по которому течет электрический ток, отклоняет магнитную стрелку компаса.

Открытие Эрстеда

Электрический ток порождает магнитное поле.

Внешне электричество и магнетизм проявляют себя совершенно по-разному, но на самом деле они теснейшим образом связаны между собой. Заслуга окончательного слияния двух этих понятий принадлежит Джеймсу Кларку Максвеллу, разрабатывавшему единую теорию электромагнитных волн с 1850-х годов и до самой его безвременной кончины в 1879 году. Однако появлению уравнений Максвелла предшествовала целая череда открытий первой половины XIX века, начало которой положил датский физик Ханс Кристиан Эрстед.

Эрстеду были свойственны два качества, которые принято считать помехой для успешной карьеры исследователя, а именно, страстное увлечение философией и сильное желание донести науку до понимания масс. В начале своей стажировки в Париже, например, он серьезно подмочил свою научную репутацию, яростно защищая взгляды немецких философов-обскурантистов. На этом фоне и его доводы в пользу наличия связи между электричеством и магнетизмом были восприняты, по крайней мере, современниками, как очередное мистическое пустозвонство. Эрстед утверждал, например, что магнетизм возникает в результате неизбежного конфликта между положительным и отрицательным аспектом электричества.

Чем бы ученый ни руководствовался, но в 1820 году в Копенгагенском университете состоялась его лекция с демонстрацией, на которой он использовал только что изобретенную электрическую батарею в качестве источника тока. На этой лекции Эрстед продемонстрировал, что под воздействием поднесенного на близкое расстояние проводника магнитная стрелка компаса отклоняется. Это было первое наглядное и неоспоримое подтверждение существования прямой связи между электричеством и магнетизмом. Открытие Эрстеда буквально вдохновило целый ряд ученых, прежде всего Ампера, а также Био и Савара (см. Закон Био—Савара), на проведение новых экспериментов с целью определения математических закономерностей выявленной связи и, в конечном итоге, проложило дорогу к теории электромагнетизма Максвелла.

За преданность Эрстеда делу популяризации науки и публичную демонстрацию только что открытого явления Американская ассоциация учителей физики назвала премию, присуждаемую учителю года, «медалью Эрстеда».

Андре-Мари Ампер так заинтересовался этим явлением, что принялся за углубленное экспериментальное и математическое исследование взаимосвязи между электричеством и магнетизмом. В результате и был сформулирован закон, носящий теперь его имя.

Ключевой эксперимент, проведенный Ампером, достаточно прост. Он положил два прямых провода бок о бок и пропускал по ним электрический ток. Выяснилось, что между проводами действует сила притяжения или отталкивания (в зависимости от направления тока. — Прим. переводчика). Конечно, не надо быть семи пядей во лбу, чтобы прийти к такому выводу. Ведь при достаточно сильном токе провода действительно притягиваются или отталкиваются так, что это видно невооруженным глазом. Но Ампер путем тщательных измерений сумел определить, что сила механического взаимодействия пропорциональна силам токов и падает по мере увеличения расстояния между ними. Исходя из этого Ампер решил, что наблюдаемая сила объясняется возникновением магнитного поля.

Рассуждал Ампер примерно так. Электрический ток в одном проводе производит магнитное поле, конфигурация силовых линий которого представляет собой концентрические круги вокруг сечения провода. Второй провод попадает в область воздействия этого магнитного поля, и в нем возникает сила, действующая на движущиеся электрические заряды. Эта сила передается атомам металла, из которого сделан провод, в результате чего провод и изгибается. Таким образом, эксперимент Ампера демонстрирует нам два взаимодополняющих факта о природе электричества и магнетизма: во-первых, любой электрический ток порождает магнитное поле; во-вторых, магнитные поля оказывают силовое воздействие на движущиеся электрические заряды. Первое из этих утверждений сегодня и называют законом Ампера, и закон этот тесно связан с законом Био—Савара. Именно эти два закона затем легли в основу теории электромагнитного поля (см. Уравнения Максвелла).

Если же трактовать закон Ампера чуть шире, то мы поймем, что находящийся в пространстве замкнутый электрический контур формирует вокруг себя магнитное поле, интенсивность которого пропорциональна силе протекающего через контур электрического тока и площади внутри контура. То есть, например, если вокруг отдельного прямолинейного проводника с током формируется магнитное поле, индукция которого равна на расстоянии от проводника, то при замыкании такого проводника в круговой контур, путём сложения этих полей внутри контура, образованного замкнутым проводником с током, то есть, выражаясь научным языком, путём интегрирования, мы получим значение интенсивности магнитного поля внутри контура , где — площадь кругового контура. По закону Ампера эта величина и будет пропорциональна силе тока в контуре.

На самом деле вы не раз сталкивались с упоминанием имени Андре-Мари Ампера, возможно сами того не сознавая. Взгляните на любой электроприбор у вас дома — и вы на нем обнаружите его электротехнические характеристики, например: «~220V 50Hz 3,2А». Это значит, что прибор рассчитан на питание от стандартной электросети переменного тока напряжением 220 вольт с частотой 50 герц, а сила потребляемого прибором тока составляет 3,2 ампера. Единица силы тока ампер (сокращенно — А) как раз и названа в честь ученого.

Официальное определение единицы выводится из исходного эксперимента, проделанного Ампером. Это сила тока, протекающего в каждом из двух параллельных прямолинейных проводников, помещенных в вакууме на расстояние одного метра друг от друга, вызывающая между двумя проводниками силу взаимодействия, равную 2x10–7 ньютона на метр длины. (Все научные определения единиц измерения даются в такой строгой формулировке. Причем речь здесь идет о так называемых «идеальных проводниках» бесконечной длины и ничтожно малого поперечного сечения.) Кстати, при силе тока в 1 ампер в любой точке проводника каждую секунду протекает около 6x1023 электронов.

Энциклопедия Джеймса Трефила «Природа науки. 200 законов мироздания». Джеймс Трефил — профессор физики университета Джорджа Мэйсона (США), один из наиболее известных западных авторов научно-популярных книг.

forany.xyz

Закон Ампера - это... Что такое Закон Ампера?

Зако́н Ампе́ра  — закон взаимодействия электрических токов. Впервые был установлен Андре Мари Ампером в 1820 для постоянного тока. Из закона Ампера следует, что параллельные проводники с электрическими токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных — отталкиваются. Законом Ампера называется также закон, определяющий силу, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током. Выражение для силы , с которой магнитное поле действует на элемент объёма проводника с током плотности , находящегося в магнитном поле с индукцией , в Международной системе единиц (СИ) имеет вид:

.

Если ток течёт по тонкому проводнику, то , где  — «элемент длины» проводника — вектор, по модулю равный и совпадающий по направлению с током. Тогда предыдущее равенство можно переписать следующим образом:

Направление силы определяется по правилу вычисления векторного произведения, которое удобно запомнить при помощи правила левой руки.

Модуль силы Ампера можно найти по формуле:

где  — угол между векторами магнитной индукции и тока.

Сила максимальна когда элемент проводника с током расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции ():

Два параллельных проводника

Два бесконечных параллельных проводника в вакууме

Наиболее известным примером, иллюстрирующим силу Ампера, является следующая задача. В вакууме на расстоянии друг от друга расположены два бесконечных параллельных проводника, в которых в одном направлении текут токи и . Требуется найти силу, действующую на единицу длины проводника.

В соответствии с законом Био — Савара — Лапласа бесконечный проводник с током в точке на расстоянии создаёт магнитное поле с индукцией

где  — магнитная постоянная.

Теперь по закону Ампера найдём силу, с которой первый проводник действует на второй:

По правилу буравчика, направлена в сторону первого проводника (аналогично и для , а значит, проводники притягиваются).

Модуль данной силы ( — расстояние между проводниками):

Интегрируем, учитывая только проводник единичной длины (пределы от 0 до 1):

Полученная формула используется в СИ для установления численного значения магнитной постоянной . Действительно, ампер, являющийся одной из основных единиц СИ, определяется в ней как «сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии1 метр один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 метр силу взаимодействия, равную 2·10−7ньютона»[1].

Таким образом, из полученной формулы и определения ампера следует, что магнитная постоянная равна Н/А² или, что то же самое, Гн/ м точно.

Проявления

• Электродинамическая деформация шин (токопроводов) трёхфазного переменного тока на подстанциях при воздействии токов короткого замыкания.
• Раздвигание токопроводов рельсотронов при выстреле.

Применение

Примечания

См. также

biograf.academic.ru

---

• 
  Приказ о создании комиссии по проверке знаний персонала электротехнического
• 
  Компенсация реактивной мощности
• 
  Последствия крупных аварий на аэс
• 
  Как включить счетчик электроэнергии если выбило пробки
• 
  Схема реверса
• 
  Каким способом происходит передача энергии от солнца к земле
• 
  Как обойти счетчик электроэнергии на столбе
• 
  Стоимость газа в мордовии
• 
  Когенерация энергии
• 
  Удельная электропроводность меди
• 
  Индукционный ток это направленное движение заряженных