Від чого залежить сила ампера: Від чого залежить сила ампера?

Дія магнітного поля на провідник зі струмом. Сила Ампера

1 слайд

Тема уроку: Дія магнітного поля на провідник зі струмом. Сила Ампера

2 слайд

Мета уроку: розкрити залежність сили дії магнітного поля на провідник зі струмом від індукції магнітного поля, сили струму в провіднику, довжини активної частини провідника і кута між напрямом струму в провіднику і напрямом лінії магнітної індукції; формувати в учнів уміння застосовувати правило лівої руки в різних ситуаціях; розвивати логічне мислення учнів, уміння спостерігати, порівнювати і узагальнювати результати експерименту, розвивати навички самостійного набування знань; виховувати старанність, уважність, працьовитість, наполегливість у досягненні поставленої мети.

Унаочнення: картки, таблиці, ПК.

Обладнання: дротяний моток, штатив, джерело постійного струму, реостат, ключ, постійні магніти, з’єднувальні провідники.

Тип уроку: комбінований.

Структура уроку:

1. Актуалізація опорних знань

1. Фронтальне опитування (4 хв.)
2. Тест – контроль (3 хв.)

2. Мотивація навчальних знань (1 хв.)
3. Пояснення нового матеріалу (17 хв.)
4. Закріплення нового матеріалу

1. Розв’язування завдань (4 хв.)
2. Тестові завдання (3 хв.)
3. Розв’язування задач (7 хв.)
4. Практичне застосування дії сили Ампера (5 хв.)

5. Підсумок уроку (0,5 хв.)
6. Домашнє завдання (0,5 хв.)

Хід уроку

І. Актуалізація опорних знань

Фронтальне опитування

«

Заморочки з бочки». Клас ділиться на групи. Кожна група витягує номер питання, на яке повинна дати відповідь. Якщо група не може дати правильної відповіді, то відповідають інші групи слайд 3.

1. Коли виникає магнітне поле?
2. Який дослід підтверджує зв’язок магнітного поля з рухом заряджених частинок або тіл?
3. Як взаємодіють два провідники зі струмами?
4. Чим пояснюється ця взаємодія провідників зі струмами?
5. Що називають магнітним полем?
6. Яка фізична величина є силовою характеристикою магнітного поля, чому?
7. Як знайти напрям магнітної індукції?
8. Правило правого гвинта для витка (котушки) зі струмом.
9. Правило правої руки для витка (котушки) зі струмом.
10. Правило правого гвинта для провідника зі струмом.
11. Правило правої руки для провідника зі струмом.
12. Які одиниці вимірювання магнітної індукції?

Т

ест – контроль ( тести з різними номерами завдань. Відповіді заносяться у картку для відповідей, яка видається разом з тестовими завданнями.)

Тести

1. Вкажіть, чим створюється магнітне поле:

а) магнітним потоком; в) нерухомими електричними зарядами;

б) рухомими електричними зарядами; г) металами.

2. Силовою характеристикою магнітного поля є:

а) електрорушійна сила; в) магнітний потік;

б) магнітна індукція; г) напруженість.

3. Одиниця вимірювання магнітної індукції в СІ:

а) ампер; в) тесла;

б) вольт; г) ньютон.

4. Лінії магнітної індукції відрізняються від ліній напруженості електростатичного поля тим, що вони…

а) перетинаються одна з одною;

б) починаються на північному полюсі магніту, закінчуються на південному; в) замкнуті;

г) не мають напряму.

5. На якому рисунку лінії магнітної індукції магнітного поля показано

правильно:

а) б) в) г)

6. За напрямом магнітних ліній визначте напрям струму в провіднику:

а) вліво б) вправо в) вгору

г) перпендикулярно до площини рисунка

7. На якому рисунку зображено однорідне магнітне поле?

а) б) в) г)

8. Вкажіть точку магнітного поля, у якій модуль вектора магнітної індукції має найбільше значення:

а) А б) С в) В г) у всіх точках однаковий.

9. Вкажіть вченого, який дослідним шляхом виявив взаємодію магнітної стрілки і провідника зі струмом:

а) Ампер; б) Ом; в) Ерстед; г) Фарадей.

10. Вкажіть, як саме взаємодіють провідники зі струмами, напрями яких вказані на рисунку:

а) не взаємодіють; в) притягуються;

б) відштовхуються; г) періодично притягуються й відштовхуються.

Слайд 4 (взаємоперевірка тесту – учні обмінюються картками для відповідей і швидко перевіряють їх, потім здають учителю)

ІІ.

змінюємо напрям струму

провідник виштовхується з проміжку між полюсами магніту

провідник втягується у проміжок між полюсами магніту

Слайд 6

З

мінити напрям руху провідника можна, змінивши напрям магнітних ліній поля (поміняти полюси магніту). Провідник також втягується у проміжок між полюсами магніту (мал. 4) або виштовхується з проміжку між полюсами магніту (мал. 5).

• Діти, про що свідчить перший дослід? (На провідник зі струмом у магнітному полі діє сила.)
• Чи залежить напрям сили, з якою магнітне поле діє на провідник зі струмом від напряму струму в провіднику? (Так, залежить.)
• Як залежить ця сила від розташування полюсів магніту? (Напрям руху провідника змінюється, якщо змінити напрям магнітних ліній поля.)

Слайд 7

Отже, сила дії магнітного поля на провідник зі струмом має певний напрям. Цю силу називають силою Ампера. ІІ напрям можна визначити за правилом лівої руки.

Правило лівої руки

Якщо ліву руку розташувати так, щоб лінії магнітного поля входили в долоню, а чотири витягнуті пальці вказували напрямок струму в провіднику, то відігнутий на 90⁰ великий палець укаже напрямок сили Ампера.

1. Визначимо, від яких чинників і як залежить сила Ампера.

З’ясуємо залежність сили Ампера від:

• сили струму;
• магнітної індукції;
• довжини провідника;
• напряму магнітної індукції.

Обладнання: дротяний моток, штатив, джерело постійного струму, реостат, ключ, постійний магніт, з’єднувальні провідники.

Слайд 8

Дослід 1. Дослідити залежність сили Ампера від сили струму в провіднику.

Зберемо експериментальну установку, показану на малюнку (заздалегідь ключ має бути розімкнений, повзунок реостата встановлений на максимальний опір).

Замкнемо електричне коло на декілька секунд. Ми спостерігаємо відхилення котушки від первинного положення. Дослід повторимо при різних значеннях сили струму, яка змінюється за допомогою реостата.

Висновок: (спочатку роблять учні) Дротяний моток відхиляється на більший кут, якщо збільшити силу струму. А тому виходить, що сила Ампера збільшується із збільшенням сили струму в провіднику.

Слайд 9

Д

ослід 2. Дослідити залежність сили Ампера від магнітної індукції.

Спостерігаємо відхилення котушки від первинного положення спочатку при одному, а потім при двох магнітах.

Зробіть висновок про залежність сили магнітної взаємодії від індукції магнітного поля.

Висновок: Сила магнітної взаємодії збільшується із збільшенням індукції магнітного поля.

Дослід 3. Дослідити залежність сили Ампера від напряму магнітного поля.

Змінимо відносне розташування мотка і магніта та вкажемо напрям магнітного поля, напрям струму і передбачуваний рух мотка відносно магніта.

Висновок: Якщо напрям магнітної індукції перпендикулярний площі витка, то відхилення максимальне, паралельний – відхилення витка не спостерігається.

Слайд 10

Спостерігаємо відхилення від первинного положення спочатку однієї котушки, а потім двох котушок, в однаковому магнітному полі.

Зробіть висновки про залежність сили магнітної взаємодії від довжини провідника зі струмом у магнітному полі.

Висновок: Сила магнітної взаємодії збільшується із збільшенням довжини провідника.

Слайд 11

Підводимо підсумок: Сила, що діє на провідник зі струмом у магнітному полі, прямо пропорційна силі струму, магнітній індукції, активній довжині провідника і залежить від кута між напрямом струму і напрямом ліній магнітної індукції.

провідник розташований перпендикулярно до магнітних ліній

провідник розташований паралельно магнітним лініям

Слайд 12

За допомогою сили Ампера, яка діє на провідник зі струмом у магнітному полі, поясніть притягання та відштовхування двох паралельно розташованих провідників зі струмом (див. малюнок).

сила струму-в одному напрямку

сили ампера – назустріч

провідники притягуються

сила струму – в різних напрямках

сили Ампера – протилежні

провідники відштовхуються

Слайд 13

У

результаті дії сили Ампера рамка зі струмом може обертатися в магнітному полі.

Явище обертання рамки зі струмом у магнітному полі використовують у роботі електродвигунів.

IV. Закріплення нового матеріалу

Слайд 14

1. Знайти напрям сили Ампера.

Слайд 15

Слайд 16

Слайд 17.

Слайд 17

Тестові завдання: (завдання розв’язуємо разом з класом і відразу перевіряємо відповідь)

1. Як зміниться сила Ампера, що діє на провідник зі струмом в однорідному магнітному полі, при збільшенні індукції магнітного поля в 2 рази? Провідник розташований перпендикулярно до вектора магнітної індукції.

а) зменшиться в 4 рази; в) збільшиться в 4 рази;

б) збільшиться в 2 рази; г) зменшиться в 2 рази.

Слайд 18

2. Як зміниться сила Ампера, що діє на прямолінійний провідник зі струмом в однорідному магнітному полі, при зменшенні сили струму в провіднику в 3 рази? Провідник розташований перпендикулярно до вектора магнітної індукції.

а) зменшиться в 3 рази; в) збільшиться в 9 разів;

б) збільшиться в 3 рази; г) зменшиться в 9 разів.

Слайд 19

3. Як зміниться сила Ампера, що діє на прямолінійний провідник зі струмом в однорідному магнітному полі, при збільшенні сили струму в провіднику в 2 рази та зменшенні довжини провідника в 2 рази? Провідник розташований перпендикулярно до вектора магнітної індукції.

а) зменшиться в 2 рази; в) не зміниться;

б) збільшиться в 4 рази; г) зменшиться в 4 рази.

Слайд 20

4. За правилом лівої руки знайти напрям сили Ампера, яка діє на провідник зі струмом у магнітному полі.

а) 1; б) 2; в) 3; г) 4.

Слайд 21.

5. За правилом лівої руки знайти напрям сили Ампера, яка діє на провідник зі струмом у магнітному полі.

а) 1; б) 2; в) 3; г) 4.

Слайд 22

6. За правилом лівої руки знайти напрям сили Ампера, яка діє на провідник зі струмом у магнітному полі.

а) 1; б) 2; в) 3; г) 4.

Слайд 23

7. За правилом лівої руки знайти напрям сили Ампера, яка діє на провідник зі струмом у магнітному полі.

а) 1; б) 2; в) 3; г) 4.

Слайд 24

8. За правилом лівої руки знайти напрям сили Ампера, яка діє на провідник зі струмом у магнітному полі.

а) 1; б) 2; в) 3; г) 4.

Слайд 25

9. За правилом лівої руки знайти напрям сили Ампера, яка діє на провідник зі струмом у магнітному полі

а) 1; б) 2; в) 3; г) 4.

Слайд 26 Розв’язування задач.

Задача 1. Провідник зі струмом силою 14 А вміщений у магнітне поле з індукцією 0,5 Тл. З якою силою діє поле на провідник довжиною 50 см, розміщений під кутом 90⁰ до вектора магнітної індукції? Чому дорівнює сила, коли напрям струму утворює з напрямом вектора індукції кут 30⁰? Чому дорівнює сила, коли провідник зі струмом розміщений вздовж ліній магнітної індукції поля?

Слайд 27

Задача 2. В однорідному магнітному полі з індукцією 0,8 Тл на прямий провідник зі струмом 30А, довжина активної частини якого10см, діє сила 1,5Н. Під яким кутом до вектора індукції розташований провідник?

Задача 3. Сила струму в горизонтально розташованому провіднику завдовжки 20 см і масою 4 г дорівнює 10 А. Знайти індукцію магнітного поля, в яке потрібно помістити провідник, щоб сила тяжіння урівноважилася силою Ампера. Провідник розташований перпендикулярно до ліній індукції магнітного поля.

Слайд 28 Задача 4. Яку роботу виконує однорідне магнітне поле з індукцією 15мТл під час переміщення провідника довжиною 2м зі струмом 10А на відстань 20см у напрямі дії сили? Провідник розташований під кутом30⁰ до ліній індукції магнітного поля.

Слайд 29 Практичне використання дії сили Ампера

Слайд 29 Слайд 30

С

лайд 31 Слайд 32

Слайд 33

V. Підсумок уроку

Слайд 34 VІ. Домашнє завдання

1. Вивчити §26- §28 (за підручником С.У. Гончаренка)
2. Розв’язати задачі:

Впр. 14(1) – середній рівень (ст. 88)

Впр. 14(2) – достатній рівень (ст.88)

Впр. 14(3) – високий рівень (ст.88)

Дія магнітного поля на провідник зі струмом. Рухомі заряджені частинки в магнітному полі

Фізика і астрономія. Рівень стандарту. 11 клас. Головко

Опрацювавши цей параграф, ви зможете пояснювати сутність силової характеристики магнітного поля, його дію на провідник зі струмом та рухомі заряджені частинки, визначати напрям сили Ампера та сили Лоренца й розв’язувати задачі на застосування формул сили Ампера та сили Лоренца

ДІЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ НА ПРОВІДНИК ЗІ СТРУМОМ. СИЛА АМПЕРА. Якщо провідник розташувати між полюсами постійного підковоподібного магніту та пропустити через нього електричний струм, він почне рухатися (рис. 14.1, а).

Рис. 14.1. Дія магнітного поля на провідник зі струмом

Якщо вимкнути струм, провідник повернеться в початкове положення. Якщо змінити напрям струму в провіднику на протилежний, провідник у магнітному полі підковоподібного магніту буде рухатися у протилежний бік (рис. 14.1, б). Також напрямок руху провідника зміниться на протилежний і в разі зміни напряму магнітного поля (положення полюсів магніту).

Отже, на провідник з боку магнітного поля діє механічна сила, яку називають силою Ампера та позначають

(рис. 14.2, а).

Рис. 14.2. Сила Ампера: а) на провідник зі струмом у магнітному полі діє механічна сила — сила Ампера F_A ; б) визначення напрямку сили Ампера за правилом лівої руки

Сила Ампера є сумарним результатом дії магнітного поля на окремі рухомі заряджені частинки, які створюють струм у провіднику. Вона виникає внаслідок взаємодії електронів, які відхиляються під впливом поля постійного магніту, з йонами кристалічної ґратки металу.

Напрямок дії магнітного поля на провідник зі струмом, тобто напрямок сили Ампера, визначається напрямом як струму в провіднику, так і магнітного поля, в якому він розміщений.

Для визначення напрямку сили Ампера можна скористатися так званим правилом лівої руки (рис. 14.2, б):

якщо ліву руку розташувати так, щоб магнітні лінії входили в долоню (долонею до північного полюса постійного магніту), а чотири пальці вказували напрям струму в провіднику, то великий палець, відігнутий на 90°, вкаже напрямок сили, яка діє на провідник зі струмом із боку магнітного поля (сили Ампера).

Відповідно, знаючи напрямки сили Ампера та ліній магнітного поля, можна визначити напрям струму в провіднику (полюси джерела струму). Або, знаючи напрям струму в провіднику та напрямок сили Ампера, можна легко визначити полюси магнітного поля.

Експериментально було встановлено, що сила Ампера, яка діє на провідник у магнітному полі, тим більша, чим більший струм проходить по провіднику і чим сильніше магнітне поле, в якому він розміщений. Тобто сила Ампера пропорційна силі струму в провіднику I та індукції магнітного поля B. Вона також залежить від довжини провідника l та його розташування в магнітному полі.

Величину сили Ампера, що діє на провідник зі струмом в однорідному магнітному полі (В = const), обчислюють за формулою:

F_A = BIΔlsin α,

де B — значення індукції магнітного поля; I — сила струму в провіднику; Δl — довжина ділянки провідника, що перебуває в однорідному магнітному полі; α — кут між напрямом струму I в провіднику та вектором індукції магнітного поля В.

Максимальне значення сили Ампера F_Amax = BlΔl, що діє на провідник зі струмом у магнітному полі, досягається, коли провідник розташований перпендикулярно до ліній індукції магнітного поля. При цьому кут між напрямом струму I в провіднику та вектором індукції магнітного поля дорівнює a = 90°, а sin 90° = 1.

Оскільки за величиною індукції магнітного поля оцінюють його силову дію, тобто індукція магнітного поля є його силовою характеристикою, то модуль вектора магнітної індукції в кожній точці магнітного поля визначається силою, що діє на ділянку провідника зі струмом.

Тому за одиницю магнітної індукції в СІ приймають магнітну індукцію поля, в якому на провідник довжиною 1 м зі струмом 1 А діє сила 1 Н. Цю одиницю називають тесла (Тл):

Чи є потужним магнітне поле величиною 1 Тл?

Приклади розв’язування задач на використання формули сили Ампера

Задача 1. Визначте модуль сили Ампера, яка діє на провідник зі струмом завдовжки 20 см, розміщений у магнітному полі з індукцією 0,4 Тл перпендикулярно до вектора його магнітної індукції. Сила струму в провіднику дорівнює 0,5 А.

Задача 2. Під яким кутом до силових ліній магнітного поля з індукцією 0,04 Тл розмістили провідник довжиною 25 см, по якому тече електричний струм 0,25 А, якщо на нього діє сила Ампера величиною 1,25 мН.

Якщо у полі постійного магніту розмістити прямокутну рамку зі струмом, то вона буде повертатися під дією сили Ампера (рис. 14.3).

Рис. 14.3. Рамка зі струмом у полі постійного магніту повертається під дією сили Ампера

Вертикальні сторони рамки є ділянками прямого провідника зі струмом, і на них діє сила Ампера. Ці провідники мають однакову довжину і по них проходить струм однакової величини у протилежних напрямках. Тому на сторони рамки діють сили, однакові за величиною та протилежні за напрямком. Під дією цих сил рамка зі струмом повертається в магнітному полі. Якщо змінити полярність джерела струму, до якого під’єднана рамка, або поміняти місцями полюси магніту, рамка повертатиметься у протилежному напрямку.

Явище повертання рамки зі струмом у магнітному полі покладене в основу конструкції електричних двигунів постійного струму.

Електродвигун — пристрій, у якому енергія електричного струму перетворюється в механічну.

Детальніше…

ДІЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ НА РУХОМУ ЗАРЯДЖЕНУ ЧАСТИНКУ. СИЛА ЛОРЕНЦА. На відрізок провідника довжиною Δl, по якому протікає струм I, вміщений у магнітне поле B, діє сила Ампера F_A = ΙΒΔl sin α.

На кожен окремий носій заряду, що створює електричний струм, діє сила Лоренца:

де N — кількість вільних носіїв заряду в провіднику.

Силу, яка діє на кожен рухомий заряд з боку магнітного поля, називають силою Лоренца.

Розглянемо ділянку провідника зі струмом (рис. 14.4).

Рис. 14.4. Рух заряджених частинок у провіднику

Нехай його довжина Δl і площа поперечного перерізу S настільки малі, що індукцію магнітного поля В можна вважати незмінною в межах провідника. Тоді силу струму в провіднику можна записати як I = q₀n(v)S, де q₀ — заряд елементарної частинки; n — їх концентрація; (v) — середнє значення швидкості носіїв заряду; S — площа поперечного перерізу провідника

З урахуванням цього виразу, формула сили Ампера набуває вигляду:

FA = q₀nS(v)ΔlBsin α,

де nSΔl = N — кількість вільних носіїв заряду.

де α — кут між векторами швидкості вільних носіїв заряду і магнітної індукції.

Напрямок сили Лоренца, як і сили Ампера, визначають за допомогою правила лівої руки (рис. 14.5):

якщо ліву руку розмістити так, щоб складова магнітної індукції В, перпендикулярна до швидкості заряду, входила в долоню, а чотири пальці були напрямлені за рухом позитивного заряду (проти руху негативного), то відігнутий на 90° великий палець покаже напрямок сили Лоренца F_n, що діє на заряд.

Рис. 14.5. Визначення напрямку дії сили Лоренца

Оскільки сила Лоренца перпендикулярна до швидкості частинки, то вона не виконує роботу. Згідно з теоремою про кінетичну енергію це означає, що вона не змінює кінетичної енергії частинки і, отже, модуля її швидкості. Під дією сили Лоренца змінюється лише напрямок швидкості частинки. Отже, сила Лоренца в цьому випадку відіграє роль доцентрової сили.

Якщо частинка влітає перпендикулярно до вектора магнітної індукції, то в магнітному полі вона буде рухатися по колу (рис. 14.6).

Рис. 14.6. Коловий рух зарядженої частинки в магнітному полі

Формулу для отримання його радіуса можна отримати, врахувавши, що частинка рухається згідно з другим законом Ньютона F = m · a, набуваючи доцентрового прискорення.

Період обертання частинки в однорідному магнітному полі обчислюється за формулою:

Якщо частинка влітає під кутом

то вона в магнітному полі буде рухатися по спіралі (рис. 14.7).

Рис. 14.7. Рух зарядженої частинки в магнітному полі по спіралі

Траєкторія зарядженої частинки ніби «намотується» на лінії магнітної індукції. Це явище використовують у техніці для магнітної термоізоляції високотемпературної плазми. Речовину в такому стані отримують в установках типу «Токамак» для вивчення керованих термоядерних реакцій, де плазма не повинна стикатися зі стінками камери. Термоізоляція досягається шляхом створення магнітного поля спеціальної конфігурації. Як приклад на рис. 14.8 зображена траєкторія руху зарядженої частинки в магнітній «пляшці» (або пастці).

Рис. 14.8. Траєкторія руху частинки в магнітній «пляшці»

Аналогічне явище відбувається в магнітному полі Землі, яке є захищає все живе від потоків заряджених частинок з космічного простору. Швидкі заряджені частинки з космосу (переважно від Сонця) «захоплюються» магнітним полем Землі й утворюють так звані радіаційні пояси (рис. 14.9), в яких ці частинки, як у магнітних пастках, переміщаються вперед і назад спіралеподібними траєкторіями між північним і південним магнітними полюсами за час порядку часток секунди. Поблизу полюсів частинки потрапляють у верхні шари атмосфери, викликаючи полярні сяйва. Радіаційні пояси Землі поширюються на відстані від 500 км до десятків земних радіусів. Нагадаємо, що південний магнітний полюс Землі знаходиться поблизу північного географічного полюса (на північному заході Гренландії). Природа земного магнетизму дотепер ще не вивчена.

Рис. 14.9. Рух заряджених частинок у радіаційних поясах Землі

Дію магнітного поля на рухомий заряд також широко використовують у сучасній техніці, зокрема під час вивчення заряджених частинок у масспектрографах — приладах, що дають змогу визначати маси частинок за знайденими значеннями їх питомих зарядів.

Приклад розв’язування задачі на використання формули сили Лоренца

Задача. Електрон влітає в однорідне магнітне поле з індукцією 6,28 · 10^-2 Тл так, що його швидкість перпендикулярна до ліній магнітного поля. Визначити період обертання електрона.

! Головне в цьому параграфі

На провідник зі струмом у магнітному полі діє сила Ампера.

Сила Ампера є сумарним результатом дії магнітного поля на окремі рухомі заряджені частинки, які створюють струм у провіднику. Заряджена частинка в магнітному полі рухається під дією сили Лоренца.

? Знаю, розумію, вмію пояснити

1. Які досліди підтверджують дію магнітного поля на провідник зі струмом? 2. Що називають силою Ампера? 3. Від чого залежить напрямок сили Ампера? 4. Як визначають напрямок сили Ампера? 5. За якою формулою обчислюють величину сили Ампера? 6. Чому рамка зі струмом повертається в зовнішньому магнітному полі? Де на практиці використовують це явище? 7. Яку силу називають силою Лоренца? 8. Як рухається заряджена частинка в однорідному магнітному полі у випадку, коли напрямок її швидкості: а) перпендикулярний до вектора магнітної індукції; б) напрямлений під гострим кутом?

Вправа до § 14

• 1(с). Порівняйте силу Ампера, що діє на два провідники, виготовлені з одного матеріалу однакового поперечного перерізу, які розміщені в зовнішньому магнітному полі під одним і тим же кутом до напрямку поля, якщо довжина першого становить 12 см, а сила струму в ньому становить 1 А, довжина другого 4 см, а сила струму — 3 А.
• 2(с). Визначте напрямок дії сили Ампера на провідник зі струмом у зовнішньому магнітному полі (рис. 1).

Рис. 1

• 3(с). Яка конструктивна особливість забезпечує обертання рамки в магнітному полі?
• 4(с). Як можна змінити напрямок обертання вала електродвигуна?
• 5(д). Прямий провідник довжиною 30 см розміщений у магнітному полі з індукцією 0,4 Тл перпендикулярно до його силових ліній. Знайдіть силу струму в провіднику, якщо магнітне поле діє на нього з силою 24 млН.
• 6(д). Визначте полярність підключення провідника, розміщеного в зовнішньому магнітному полі, що діє на нього, як показано на рис. 2.

Рис. 2

• 7(д). Визначте напрямок обертання рамки в магнітному полі, зображеної на рис. 3.

Рис. 3

• 8(д). Чому у статорах потужних електродвигунів використовують не постійні магніти, а котушки з багатьох витків ізольованого дроту? Поясніть відповідь.
• 9(в). Якою має бути сила струму в обмотці якоря електродвигуна для того, щоб на ділянку обмотки із 20 витків довжиною 10 см, розміщену перпендикулярно до вектора індукції в магнітному полі з індукцією 1,5 Тл, діяла сила 120 Н?



Пусковий бустер для авто – навіщо потрібен – поради, вибір

Цей дуже цікавий девайс з’явився не сьогодні, але лише нещодавно став набувати поширення серед автомобілістів. Експерти Авто24 розбиралися, наскільки потрібен бустер для автомобільної АКБ.

Для тих щасливих людей, хто не в курсі: пусковий бустер (він же пускач, він же джамп-стартер) – це компактна портативна батарея, яка допомагає запустити двигун, коли рідна батарея посаджена або просто відслужила своє.

Пускові бустери – компактні портативні пристрої – зробили свого роду революцію у питанні холодного пуску двигуна взимку

По суті це свого роду power-bank для автомобільного АКБ, хоча насправді він не заряджає акумулятор машини, а допомагає їй при увімкненні стартера. Деякі бустери можуть завести автомобіль, який зовсім не має АКБ.

Але із застосуванням бустера не все так красиво, як це видається на перши й погляд.

ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ: Як правильно прикурити авто, якщо сів акумулятор

Особливості використання пускових бустерів АКБ

• Навіть найкращі моделі бустерів дозволяють не більше 3 – 5 спроб запуску поспіль. Потім пристрою потрібен або відпочинок, або підзарядка від електромережі. Тривалість кожної прокрутки часто також обмежена.
• Не всі бустери добре працюють на морозі, тобто перед виокристанням їх краще тримати в теплі.
• Не всі моделі бустерів дозволяють запускати дизельні двигуни із паузою на розігрів свічок розжарювання
• Чим більше двигун, тим потужніший пускач потрібен. Але чіткої (точніше, чесної) системи маркування параметрів старт-джамперів немає, тому при купівлі доводиться покладатися на удачу або на досвід інших водіїв.
• Для дизеля навіть невеликого робочого об’єму потрібен бустер з більшим пусковим током, ніж для бензинового подібного літражу.

Мініатюрні розміри бустерів обмежують запас енергії в них, тож вони не можуть зарадити двигуну з хронічними проблемами – кількість пусків і тривалість прокрутки від них обмежені

Всередині корпуса джапм-стартера ховається невеликий літій-полімерний або свинцево-кислотний акумулятор. У виняткових випадках замість акумулятора в конструкції може бути використано конденсатор, який забезпечує кращі температурні характеристики, але набагато підвищує ціну. Також у корпусі пускача розміщено кілька електронних схем – зарядний модуль, захист від перевантажень та замикань, контролер, який дозує енергію для провертання стартера порціями. Є моделі бустерів з ліхтариком, є такі, від яких можна заряджати телефони та ноутбуки.

ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ: Скільки часу треба заряджати акумулятор авто

На що звернути увагу при виборі бустера

• Найважливіше – це електричні параметри бустера. Пусковий струм (не піковий) для двигуна об’ємом до 2,0 л має бути не менше 200 ампер. Не женіться даремно за більшими показниками, адже на недорогих пристроях заявлені 400 – 600 А часто-густо не відповідають реальності.
• Запас енергії в пускачі характеризується ємністю. Вона виражається в мА год або Вт год, найпопулярніші моделі мають 13 000 – 5 000 мА год. Але майте на увазі, що правду на етикетці пишуть не завжди. Чим більше ємність, тим більше спроб пусків можна здійснити бустер.
• Затискувачі типу “крокодил” мають бути міцними, з тугими пружинами і великою площею контакту в місцях прилягання до клем АКБ. Ізоляція не повинна грубіти на морозі, але це неможливо перевірити у теплі.

Деякі моделі джамп-стартерів можуть працювати як звичайний повер-банк – підзаряджають смартфони на навіть ноутбуки.

Рекомендація Авто24

Купівля стартового бустера для АКБ – неабияка фінансова дилема. Адже коштує він як новий акумулятор, який взагалі-то має заводити справний автомобіль навіть за – 25 С. Але ж не завжди акумулятор підводить через те, що підлягає заміні, іноді він буває просто розрядженим. Ось на такий випадок у якості страховки бустер і знадобиться. Тим більше, якщо автомобілів “на господарстві” кілька і ймовірність невдалого ранкового старту збільшується кратно їхній кількості. Проте, майте на увазі, що заховані в бустер акумулятори теж мають обмежений термін працездатності, який залежить не від інтенсивності використання пристрою, а від його віку.

ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ: Зарядне для АКБ: яке вибрати

Дослідження сили Ампера – МАНЛаб

Блок 1. Резюме

Проект присвячено вивченню явища взаємодії провідника з електричним струмом із магнітним полем.

Мета роботи: виготовити прилад для дослідження явища взаємодії провідника з магнітним полем та за його допомогою встановити залежність сили взаємодії (сили Ампера) від струму в провіднику та від орієнтації провідника у магнітному полі.

Завдання роботи:

1. Виготовити прилад для дослідження взаємодії провідника з магнітним полем.
2. Установити залежність сили взаємодії (сили Ампера) від струму в провіднику та від орієнтації провідника у магнітному полі. Побудувати цю залежність у вигляді графіка з використанням інструментів математичних таблиць.

Блок 2. Попередня інформація

Взаємодію провідників, в яких іде електричний струм, виявив та дослідив у 1820 р. французький фізик А. Ампер (1775-1836). Тому силу, яка виникає в такій ситуації, та закон, що кількісно описує взаємодію, називають відповідно силою Ампера та законом Ампера.

Навколо будь-якого провідника, в якому проходить електричний струм, виникає магнітне поле. Якщо такий провідник перебуватиме в іншому зовнішньому магнітному полі, між його полем та полем зовнішнім буде існувати взаємодія. Взаємодія зазвичай характеризується напрямком дії сили та її модулем. Відповідно до третього закону Ньютона така сама за модулем, але протилежна за напрямком сила має діяти і на джерело зовнішнього магнітного поля.

У цій роботі пропонується дослідити взаємодію провідника з електричним струмом та постійним магнітом, який є джерелом зовнішнього магнітного поля. Дослідження буде проводитися в якісному та кількісному плані. Загальновідомий закон такої взаємодії встановлює правило для визначення напрямку – правило лівої руки. Воно має таке формулювання: якщо ліву руку розташувати так, щоб перпендикулярна до провідника складова вектора магнітної індукції входила в долоню, а чотири витягнутих пальці були спрямовані так само, як струм, то відігнутий на 90° великий палець покаже напрямок сили, що діє на відрізок провідника. Тобто напрямок сили Ампера буде перпендикулярним до провідника і залежить від напрямку струму у провіднику. Зі зміною напрямку струму або зі зміною орієнтації зовнішнього магнітного поля відбуватиметься зміна напрямку дії сили. Під час проведення ряду експериментів також було з’ясовано вираз, який кількісно характеризує модуль зазначеної сили. Цей вираз називають законом Ампера.

 (1),

де В – модуль вектора індукції магнітного поля, І – струм у провіднику, l – довжина елемента провідника, що перебуває в магнітному полі, α – кут між напрямком струму та вектором індукції зовнішнього магнітного поля.

Якщо виходити з цієї закономірності, сила має бути прямо пропорційною струму, що проходить у провіднику, і змінюватися за законом функції синус при зміні кута взаємної орієнтації провідника і вектора  магнітної індукції зовнішнього поля. Саме ці дві залежності пропонується дослідити в роботі.

Оскільки модуль сили, що діє на відокремлений провідник у полі, створеному невеликими магнітами, відносно малий, пропонуємо використовувати декілька провідників, які входять до складу котушки з прямокутними сторонами. Для експерименту виготовляється котушка мідного дроту, що містить 100 витків. Котушка встановлюється так, щоб нижня її частина потрапила у простір між магнітами. Як джерело зовнішнього магнітного поля використовується пластикова підставка із вставленими в неї плоскими неодимовими магнітами, зорієнтованими так, щоб створити у проміжку підставки однорідне магнітне поле. Струм у котушці підтримується джерелом стабілізованої напруги у 5 В (USB-вихід power bank або подовжувачів). Для регулювання струму використовується реостат. Електрична схема живлення котушки представлена на світлині. Оскільки сила Ампера, що діє на провідники, все ж незначна, для її вимірювання застосовуються електронні терези, на платформу яких встановлено підставку з неодимовими магнітами. Підставка має можливість обертатися. Це буде використано для зміни кута між провідником і вектором індукції зовнішнього магнітного поля. На нижню частину підставки наклеєно невеликі фетрові опори для кращого зчеплення диску основи з платформою електронних терезів.

Блок 3. Обладнання

ПК, набірне поле з елементами електричного кола, джерело постійної напруги у 5 В (USB-вихід power bank або подовжувачів), з’єднувальні провідники, електронні терези, амперметр, модель приладу для експерименту, надрукована на 3D-принтері.

Програмне забезпечення: Excel.

Блок 4. Експериментальна процедура

Частина 1

Для проведення дослідження необхідно виготовити модель, надрукувавши її на 3D-принтері. Для цього пропонуємо завантажити файли елементів моделі з ресурсу та роздрукувати їх. Формат файлів для друку STL. Модель друкується із заповненням у 100%. Окрім того, потрібно також надрукувати на звичайному принтері масштабовану паперову шкалу для вимірювання кутів. ЇЇ також пропонується завантажити з ресурсу.

Для створення моделі вам знадобиться мідний дріт діаметром 0,3 мм або інший, 2 неодимових магніти розміром 40*20*2 мм та металеві контакти для кріплення на елемент набірної панелі. На основу котушки намотуємо 100 витків дроту. Кінці дроту припаюємо до виходів контактів, вкручених у корпус. Неодимові магніти встановлюємо в пази основи так, щоб всередину основи були спрямовані протилежні полюси. Надруковану шкалу розташовують на підставці. На нижню частину підставки наклеюємо невеликі фетрові прокладки. Підготовлені елементи моделі виглядають так, як представлено на світлині.

Після виготовлення елементів моделі складіть на набірній панелі електричне коло, представлене на першій світлині. Для дослідження використовується змінний резистор 47 Ом. Приєднайте послідовно з дотриманням полярності амперметр. Діапазон вимірювання струму 1 А. Розташуйте поряд із набірною панеллю електронні терези. Установіть на платформу терезів підставку з магнітною основою. Установіть у роз’єм електричної схеми котушку так, щоб нижня частина потрапила у простір між магнітами. Відрегулюйте положення магнітної основи так, щоб вектор індукції магнітного поля був перпендикулярним до провідників у нижній частині котушки.

Частина 2

Увімкніть електронні терези та «обнуліть» їх покази. Для цього є кнопка Tare. Увімкніть живлення електричного кола та встановіть за допомогою реостата струм у 0,5 А. Зверніть увагу на покази терезів. Вимкніть живлення кола. Змініть полярність джерела струму та полярність під’єднання амперметра. Знову увімкніть живлення і встановіть струм у 0,5 А. Напрямок струму змінився. Зверніть увагу на покази терезів. Розімкніть коло та поверніться до попереднього з’єднання.

Частина 3

Увімкніть живлення кола та за допомогою реостата встановіть мінімальне значення струму, наприклад 0,1 А. Зчитайте покази терезів за занотуйте їх до таблиці 1. Змінюючи струм із кроком у 0,1 А до 1 А за допомогою реостата, щоразу зчитуйте покази терезів за занотовуйте до таблиці. Намагайтеся якомога точніше встановлювати струм у котушці. Вимкніть живлення кола.

Частина 4

Увімкніть живлення кола та за допомогою реостата встановіть значення струму в 0,5 А. Занотуйте покази терезів у таблицю 2. Вимкніть живлення. Повертаючи основу на підставці з кроком у 15° за фіксованого значення струму, щоразу зчитуйте покази терезів та занотовуйте до таблиці 2. Вимкніть живлення кола.

Блок 5. Аналіз отриманих даних

Провівши вимірювання та спостереження в частині 2, зробіть висновок стосовно напрямку дії сили Ампера залежно від напрямку струму.

Побудуйте таблицю 1 в математичних таблицях Excel. Враховуючи, що покази терезів – це маса еквівалентного за вагою вантажу в грамах, розрахуйте інструментами математичних таблиць силу Ампера F_A для кожного значення струму I. Інструментами математичних таблиць побудуйте графічну залежність сили Ампера від струму в котушці. Зробіть висновок стосовно отриманого результату.

Побудуйте таблицю 2 в математичних таблицях Excel. Враховуючи, що покази терезів – це маса еквівалентного за вагою вантажу в грамах, розрахуйте інструментами математичних таблиць силу Ампера F_A для кожного значення кута α між провідником і вектором магнітної індукції поля. Інструментами математичних таблиць побудуйте графічну залежність сили Ампера від зазначеного кута. Зробіть висновок стосовно отриманого результату.

Таблиця результатів 1

Таблиця результатів 2

Блок 6. Напрями розвитку

Запропонуйте методи встановлення залежності сили Ампера від довжини активної частини провідника та модуля індукції магнітного поля.

Споживає пару літрів бензину в місті

Найкомпактніший гібридний кросовер Volvo XC40 продають в Україні із вересня. Автомобіль має два двигуни — бензиновий і електричний. На малих швидкостях працює електричний, що живиться від акумулятора. На більших — бензиновий. Таке рішення дозволяє скорочувати витрати пального і менше забруднювати повітря.

Аби краще познайомитися із моделлю, беремо її на тест-драйв.

Які бувають комплектації

XC40 розробили на новій платформі CMA. Вона передбачає створення електричних і гібридних моделей. Не зважаючи на те, що компанію Volvo купили 10 років тому китайці, над платформою працювали шведські інженери. А збирають XC40 у Бельгії.

В Україні модель пропонують у чотирьох комплектаціях із переднім чи повним приводом, чотирма силовими агрегатами на вибір й різними коробками передач. Стартують ціни на XC40 від 1 млн 15 тис. грн.

Тестова плагін-гібридна Volvo оснащена переднім приводом, 7-ступеневим автоматом і великою кількістю додаткового обладнання та опцій. Коштує від 1 млн 896 тис. грн.

Знайомство

Дизайн XC40 має таку ж стилістику, як й інші моделі Volvo. Кузов виглядає строго й стримано. Відсутні занадто різкі й занадто плавні ребра жорсткості. Із особливостей можна помітити, що боковини капота находять на бічні передні крила.

А задні ліхтарі, як в кросоверів та універсалів шведського бренду, мають великі розміри. Зазвичай машини з подібним дизайном виглядають актуально й за 7 років після зняття з виробництва.

У сильні морози запас ходу батареї скорочується

По периметру кузова — чорний нефарбований пластик. У переднього бампера не звисає «губа», немає глянцевих вставок. Це практично на поганих дорогах — немає ризику пошкодити дорогу поверхню. Кліренс тут 21 сантиметр, з таким можна заїжджати на пагорби та високі бордюри. Це рідкість для сучасних кросоверів. У більшості дорожній просвіт на 4-5 сантиметрів нижчий.

Дах у нашій комплектації XC40 — панорамний. Це дає більше світла й простору в салоні. Але такий верх — платна опція, коштує 41 тисячу гривень. Порівняно із іншими японськими марками, небагато. Адже має люк із електроприводом. Рейлінги для кріплення дахового багажника встановлюють в усіх варіаціях. У найдорожчих версіях їх фарбують у чорний.

Форсунки розпилення омивної рідини на скло мають підігрів

Фари у XC40 встановлені світлодіодні. Вони адаптивні, мають фірмову лінію ходових вогнів по центру. Під ними розташували омивач високого тиску. Протитуманки, вмонтовані у бампер, також світлодіодні й вміють спрямовувати світло в бік повороту керма.

Автор: Володимир Мукан   Кліренс у Volvo XC40 — 21 сантиметр, з таким можна заїжджати на пагорби та високі бордюри

Машину пристосували до складних погодних умов. Тому форсунки розпилення омивної рідини на скло мають підігрів. І саме «лобове» оснащене електричним підігрівом. Бічні дзеркала автоматично можуть затемнюватися, мають сигнали мертвої зони видимості. При цьому їхнє скло так вигнуте, що можна помітити транспорт й без індикації у сліпому секторі видимості.

Автор: Володимир Мукан   У підкапотному просторі Volvo XC40 знаходиться два двигуни

Що під капотом

Капот має амортизатори. Завдяки цьому легше його піднімати й не потрібно фіксувати спеціальною ніжкою. Більшість японських і французьких кросоверів цієї ціни встановлюють звичайну металеву ніжку.

По центру моторного відсіку поперечно кузову розташований півторалітровий трициліндровий турбований бензиновий двигун потужністю 180 кінських сил. На малих швидкостях до нього підключається електричний силовий агрегат на 82 кінські сили. В парі з цими моторами працює 7-ступенева автоматична коробка передач.

Автор: Володимир Мукан   Volvo XC40 на зарядці

Як заряджати авто

Електричний двигун може тягнути кросовер на швидкості до 50 км/год протягом 50 кілометрів. Далі заряд акумулятора закінчується і машина рухається лише на бензиновому силовому агрегаті.

Автор: Володимир Мукан   У сучасну емблему “Вольво” зараз інтегрують камеру огляду. Але загалом за 107 років емблема марки вона майже не змінилася. Слово “Вольво” у перекладі з латинської означає “Я кочуся”. Коло зі стрілкою — давній знак заліза. Шведи хотіли підкреслити, що їхні машини з міцної сталі, що вони дуже надійні. Діагональна лінія із самого початку була металевою планкою, яка утримувала логотип на решітці радіатора.

У першу чергу, акумулятор електродвигуна заповнюється за допомогою системи рекуперації — коли водій гальмує, він заряджає батарею.

Більш ґрунтовно можна поповнити заряд від звичайної побутової розетки на 220 вольт, зарядних станцій, які встановлюють біля магазинів і на заправках, або ж на швидкісних зарядних станціях. XC40 оснащений портом для подачу струму «Тип 2». Це стандартизований роз’єм для європейських і японських машин. Знаходиться лючок із портом зарядки на лівому передньому крилі.

При 16 Амперах на зарядку йде 3 години, при 10 Амперах – 4, при 6 Амперах – 8 годин

Час поповнення запасу ходу залежить від сили струму, який надходить до машини. При 16 Амперах на зарядку йде 3 години, при 10 Амперах – 4, при 6 Амперах – 8 годин.

Автор: Володимир Мукан   Багажник Volvo XC40 має об’єм 578 літрів. Він оснащений триточковою системою освітлення

Чим здивує багажник

Відчиняти багажний відсік можна із салону, брелка, кнопкою, сенсором, не торкаючись поверхні багажника або ногою. Його місткість — 580 літрів. Це на 50-60 літрів більше, ніж в японських кросоверах цього класу. 6-7 20-літрових бутлів для води сюди влізе. Або можна покласти 4 стандартні дорожні валізи.

Від інших машин такого класу багажник кросовера XC40 вирізняється системою освітлення. На кожній із внутрішніх стінок знаходиться плафон зі світлодіодом. Також такий вмонтований у дверцю багажного відсіку. У німецьких і французьких машинах такої ціни зазвичай плафон тільки один — збоку. При повному завантаженні відсіку речима його світла не видно.

Хотілося б, аби можна було регулювати спинки задніх сидінь

Також у багажнику є ніші для дрібних речей, гаки для кріплення багажу й розетка на 12 вольт. До неї можна під’єднати пилосос, холодильник, компресор тощо. Під фальш-підлогою — докатка.

Автор: Володимир Мукан   На задньому дивані у Volvo XC40 просторо. Є центральний підлокітник із підстаканниками. Підголівники складаються автоматично при складанні спинок

Оцінюємо салон

Задні дверці відчиняються широко. Буде зручно заходити огрядним людям. Однак у дешевшого японського «Ніссан Х-Трейл» все ж кут відкриття дверей більший. Скло бічних дверей має кватирку. Завдяки цьому основне вікно можна опустити практично повністю. У французьких моделях такої ціни воно ховається на половину.

Бракує зворотного зв’язку від цього важеля — якогось клацання чи ступеневого перемикання

Внутрішні карти дверей мають м’який пластик. Він приємний на дотик і травмобезпечний. Більшість виробників такий розміщують лише спереду. Наприклад, так у «Форда Куги». Нижня частина карт дверей обшита войлоком, що нагадує парапет багажного відсіку. Виглядає затишно і незвично. Проте з цього матеріалу не зручно виводити плями від розлитих напоїв.

Місця позаду вдосталь для людини зростом 190 сантиметрів — перед колінами ще влізе долоня. Над головою також повно місця. Двом таким людям і одному меншої комплектації тут комфортно. Хотілося б, аби можна було регулювати спинки задніх сидінь, як у кросоверах такого класу «Інфініті». Крупним пасажирам по центру заважатиме розмістити ноги великий поздовжній тунель. Саме у ньому встановлена акумуляторна батарея.

У пробках панель приладів фіксувала витрату палива у 0 або 0,5 літрів на 100 кілометрів

Приємно, що в нашій версії встановлений підігрів сидінь заднього ряду, є дефлектори повітря і дві зарядки для телефонів пасажирів.

Автор: Володимир Мукан   Місце водія у Volvo XC40 організовано зручно. Всі потрібні кнопки й важелі знаходяться в інтуїтивних місцях. Частина кнопок на кермі не має умовних позначень.

За кермом

В салоні відчувається скандинавська інженерна школа. Машина не схожа ні на французькі, ні на японські, ні на німецькі моделі. Тут панує мінімалізм,стиль хьюгге і функціональність.

Електричний двигун може тягнути кросовер на швидкості до 50 км/год протягом 50 кілометрів

По центру торпеди встановлено велетенський монітор. Головні кнопки знаходяться під ним — це зручно. Сама мультимедійна система багатофункціональна і швидко працює. Єдиний її недолік в тому, що тут немає української мови. В представництві марки запевняють, що працюють над цим.

Здається, кросовер не завівся

Панель приладів — рідкокристалічна. Вона інформативна. Всі показники читаються добре. Не завадив би в машині такого рівня і проекційний дисплей. Ним оснащують японські кросовери такого класу.

Зручно тут організовані кліматичні налаштування. Достатньо спрямувати на екрані повітря сюди і воно йде. Так само зручно перемикатися між камерами. Подібно працює технологія керування потоками повітря у дорожчому в два рази електрокарі «Порше Тайкан».

Загалом авто за замовчуванням обладнане 2-зонним клімат-контролем, підігрівом керма і передніх сидінь, безключовим доступом, електроприводом кришки паливного бака, голосовим управлінням. Преміальна акустика, індукційна зарядка, електропривід крісел йде за доплату.

Комплектація моделі: R-Design

Вартість: мінімальна — від 1 млн. 15 тис грн (це якщо не плагін-гібрид)

тестового авто — 1 млн 896 тис. грн

Двигуни: бензиновий турбований 1,5 л, 180 к.с. + електричний 82 к.с.

Коробка передач: автоматична 7-ступенева

Привід: передній

Кліренс: 21,1 см

Об’єм багажника: 578 л

Прискорення до 100 км/год: 7,3 секунди

Максимальна швидкість: 180 км/год

Витрата пального: 2-2,6 л на 100 км з електротягою

6,7-7,4 з переважною роботою ДВЗ

На водійському місці впадає в очі чимало різних ніш для речей. Через відсутність динаміків у картах дверей «кишені» там більші ніж в інших машин. Є шухлядка під водійським сидінням, великий бардачок. До речі, самі крісла дуже зручні. Мають електропривід і пам’ять є. Для довгоногих пасажирів можна продовжувати подушку.

Автор: Володимир Мукан   Силует Volvo XC40 стрімкий. Віконна лінія різко піднята вгору

Поїхали!

Заводжу «Вольво», а шуму немає. Здається, кросовер не завівся. Насправді, це працює електродвигун і він тягнутиме машину більше 50 кілометрів, якщо я не буду дуже розганятися. До селектора коробки передач треба звикнути. Аби їхати вперед — треба двічі натиснути назад. Аби назад — навпаки. Мені бракує зворотного зв’язку від цього важеля — якогось клацання чи ступеневого перемикання. Проте за день можна звикнути.

Машину пристосували до складних погодних умов

Стартує машина плавно. Одразу відчувається преміальна шумоізоляція і добре налаштована підвіска. Великих нерівностей не помітно, розгойдування кузова й сильних кренів немає.

Автор: Володимир Мукан   Volvo XC40 із плагін-гібридною технологією отримав перше місце у номінації «Компактні SUV» у рамках премії «Авто Лідер 2021» від AUTO.RIA.

Кермо гостре, що добре для активної їзди. Авто має систему допомоги при спуску та на підйомі, електроніку сповіщення про потенційні загрози та слизькі ділянки дороги. Є й оснащення, що запобігання зіткненню тощо.

На легкому бездоріжжі кросовер добре керований і впевнено тримається поверхні. Через відсутність великих звісів бампера легко заїжджати на горби. На трасі машина може комфортно тримати швидкість у 130-150 км/год. На швидкості 40-130 кілометрів на годину відчувається запас потужності, навіть без участі електродвигуна. Це приємно на обгонах, чи коли треба швидше перелаштуватися із ряду в ряд.

Стосовно витрати пального, то вона залежить від стилю їзди й погоди. У сильні морози запас ходу батареї скорочується до 28-35 кілометрів. Але нерідко у пробках панель приладів фіксувала витрату палива у 0 або 0,5 літрів на 100 кілометрів.

Крупним пасажирам по центру заважатиме розмістити ноги великий поздовжній тунель

Загалом у місті йде приблизно 3 літри. Якщо без електротяги — 8. На трасі можна вкластися в 4,5-6 літрів.

Плагін-гібрид XC40 — технологічний і комфортний автомобіль преміального рівня. Через складну технологію й високий рівень безпеки машина має високу ціну. Однак споживання пального в умовах інтенсивного руху в неї у два рази менше, ніж у бензинових авто такого класу. Найкраще ця модель підійде для людей, що живуть у приватному будинку за містом і нерідко їздять у пробках та тягнучках на роботу або тих, хто має гараж із розеткою й часто їздить в умовах інтенсивного трафіку та легкого бездоріжжя.

Тема 3: Сила Ампера й сила Лоренца

Тема. Сила Ампера й сила Лоренца

Мета урок: розглянути дію магнітного поля на провідник зі струмом и на заряджені рухомі частинки.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

ПЛАН УРОКУ

ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Сила Ампера

Сила, що діє на провідник зій струмом у магнітіт. З визначення модуля модуля магнітної индукції виплива, как якщо провідник розташований в магнітном полі магнітної перпендикулярно до вектора магнітної индукції, сила Ампера Fa = ІlВ, де I — сила струцно в провіднику, л — довина

Вираз для модуля сили FA, для того, чтобы сделать это на малий відрізок провідника л, через який тече струм І, с боку магнітного поля с индукцію, чтобы установить этот элемент струму кут альфа, ма тактный вид: FA = IlBsі. Це твердження називають закон Ампера.

Магнітне поле не ді на провідник с струмом, якщо він паралельний до момента магнітної индукції. Это випливается в закон Ампера, осколки, угол α = 0 ° или α = 180 °, то есть FA = 0.

Напрямок сили Ампера определяется согласно правилам лівої руки:

входив у долоню, а чотири витягнутих пальці вказували напряжение струму в провіднику, то відігнутий на 90 ° в площині долоні великий палец покаже напрямок сили, що діє на провідник из боку магнітного поля.

Сила Ампера максимальна, коли провідник розташований перпендикулярно до ліній магнітної индукції.

2. Дія магнітного поля на рамку сі струмом

помістім полюсами магніту дротяну рамку. Поки струму в рамках немає, может быть перебувати в любой из положительных, одних яких показане, наприклад, на малюнку а. Після увімкнення струму рамка повернеться займе положення, показане на малюнку б.

Поворот рамки сі струмом у магнітного полі пояснюється тим, по протилежних сторонних рамках течуть протилежно спрямовані струми.Тому на протилежные сторони рамки со струмом в магнітном полі діють протилежно напрямлені сили. Это сили й повертають рамку сі струмом у магнітному полі.

Магнітне поле, діючи на вертикальных сторонах рамки, змушуєїї повертатися так, чтобы її площина розташовується перпендикулярно до силових ліній поля. При цьому за возможность пройти трохи далі від положени рівноваги. Якщо в момент проходження рамкою положено рівноваги щораз мінювати напрямок струму в ній, то вона буде безупинно обертатися.

Необязательно проверять учетные записи, чтобы убедиться в том, что рамки проверяются в результате этого магнитного поля на провидники с потоком, чтобы в этом процесе происходило перетворение производственной энергетической отрасли. На розглянутому явищі заснована будова електродвигунів. При цьому для посилення обертального ефекту в електродвигунах застосовую багато рамок.

3. Сила Лоренца

Дія магнітного поля на провідник зі струмом обумовлена ​​тим, для этого поле діє на заряджені рухомі частинки в провіднику.Силу, що ді с боку магнітного поля на заряджену частинку, називаю силою Лоренца на честь голландского фізика X. Лоренца, що вивчав рух заряджених частинок в електричном и магнітном полях.

Розрахунки, показывающие, в модуле сили Ленцаор, FL = qBsinα, де q — модуль заряда частинки, — модуль скорости, В — модуль векторной графики, α — размер скоростной версии, частинки векторной магнезии.

Напрямок сили Лоренца, що діє на позитивно заряджену частинку, обусловливает за допомогою правила лівої руки:

якщо розкриту долоню лівої руки розташувати так, щоб вектор магні витціної індрідізідізів, частичній виттної індрідізізів, частич. то відігнутий на 90 ° в площині долонікий великий палец покаже напрямок сили, що діє на частинку.

На рухому негативно заряджену частинку (наприклад, електрон) сила Лоренца діє в протилежному напрямку.

Осколки сила Лоренца спрямована перпендикулярно до швидкості частинки объекта магнітної індукції, то робота сили Лоренца дорівнює нулю.

Якобы скорость материала точки перпендикулярно до сили, чтобы эта точка рухається по колу. Виходить, електричний заряд у магнітному полі буде рухатися по колу. Слід підкреслити, що магнітна сила при цьому є доцентровою силою, так що де R — радіус кола.Звідси

Таким чином,

Ø магнітне поле хоча й діє на частинку з деякою силою, не змінює кінетичну енергію частинки, але змінює тільки її руху.

Дію магнітного поля на рухомий заряд широко використовую у сучасній техніці.

Дію магнітного поля застыть у приладах, чтобы дозволять розділяти заряджені частинки за їхніми питомими зарядами (кв / м). Знаючи радіус, за яким рухається частинка, іїї скорость, можна знайти питомий заряд частинки. Такі прилади одержали назву мас-спектрографів.

Особливість руху частинок: те, увеличивающие быстродействие частинок рухаються по колу більшого радіуса, використовую скорость при ускорении заряджених частинок у циклотронах.

Також силу Лоренца можна викорически для визначення знака заряду й для досліджень у ядерній фізиці.

ПИТАННЯ ДО УЧНІВ У ХОДІ ВИКЛАДУ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Первый рейтинг

1. Які досліди доводять, що в магнітном полі на провідник с струмом діє сила?

2.Як спрямована сила Ампера?

3. Чи залежить напрямок сили Ампера від напрямку струму в провіднику?

4. Як залежить силу Ампера від величини сили струму в провіднику?

5. Чим пояснюється обертальна дія магнітного поля на поміщену в нього рамку зі струмом?

6. Як повинен рухатися електрон в однорідному магнітному полі, щоб на нього не діяла сила Лоренца?

Другой рівень

1. Магнітне поле не діє на нерухомі заряджені частинки. Яким дослідом це можна підтвердити?

2.Чому світла цятка, створювана електронним променем на выделенный кінескопа, зміститься, якщо поблизу екрана помістити магніт?

3. Чому магнітне поле не діє на провідник без струму? Адже вільні електрони в провіднику перебуваю у постійному тепловому русі.

4. Як рухається заряджена частинка в однорідном магнітном полі, якщо початкова швидість перпендикулярна к ліній магнітної индукції?

ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

1). Якісні питання

1.У якому випадку магнітне поле не діє на провідник зі струмом? Поясніть схематично свою відповідь.

2. Як магнітне поле діє на рамку зі струмом? Де використовую це явище?

2). Навчаємося розв’язувати задач

1. На рисунках подано провідники зі струмом, для перебувають по магнітному полі. Сформулюйте задачу за кожним з наведених рисунків і розв’яжітьїї.

2. На рисунках схематично изображены изображения випадки взамодії зарядженої рухомої частинки и магнітного поля. Сформулюйте завдання в кожном випадку й розв’яжітьїї.

3. Яка сила діє на електрон, чтобы рухнуть с скоростью 60 000 км / з в однорідном магнітном полі индукцією 0,15 Тл? Електрон рухається перпендикулярно до ліній магнітної индукції поля. (Відповідь: 1,44 · 10-12 Н.)

4. Провід, сила струму в яком дорівнює 10 А, перебува в однорідному магнітному полі магнітної индукції 20 мТл (див. Рисунок). Які сили діють на відрізки проводу CD, DE, EF? Довжина кожного из цих відрізків дорівнює 40 см.(Відповідь: 0; 40 мН; 80 мН.)

ЩО МИ ДІЗНАЛИСЯ НА УРОЦІ

· Сила Ампера: FA = IlBsinα.

· Напрямок сили Ампера визуализуется за правила лівої руки: якщо раскритует долоню лівої руки растут так, щоб вектор магнітної индукції вход в долоню, а чотири-витягнутих в пальцівказумінікії струнії, пока втягивает на 90 градусов струну сили, що діє на провідник с боку магнітного поля.

· Сила Лоренца: FЛ = qBsinα.

· Напрямок сили Лоренца, чтобы дать позитивно заряджену частинку, визначаю за допомогою правила лівої руки: якщо розкриту долоню лівої руки розташувати так, щоб вектор магнітної індукціїну вход в витрины зарядікії, позитивно в витрины зарядікії, положительно на 90 ° в площині долоні великий палец покаже напрямок сили, що діє на частинку.

Домашнє завдання

1.Підр .: § 15.

2. 3б .:

Пів1 № 7.10; 7,11; 7,12; 7.16.

Пів2 № 7.20; 7,22; 7.26, 7.27.

кв3 № 7.32, 7.33; 7,35; 7.36.

3. Д .: підготуватися до самостійної роботи № 5.

Дія магнітного поля на провідник зі струмом. Рухомі заряджені частинки в магнітному полі

Фізика и астрономия. Рівень стандарту. 11 клас. Головко

Опрацювавши цей параграф, с помощью которого можно описать сутність силової характеристики магнітного поля, його дію на провідник сі струмом и формулой заряджені частинки, определить силу силипера и сили Лороці й розв’ялентіції задач50

ДІЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ НА ПРОВІДНИК ЗІ СТРУМОМ. СИЛА АМПЕРА. Якщо провідник розташувати полюсами постійного підковоподобного магнита и пропусти через нього електричний струм, він почне рухатися (рис. 14.1, а).

Рис. 14.1. Дія магнітного поля на провідник зі струмом

Якщо вимкнути струм, провідник повернеться в початкове положення. Якщо змінити напрям струму в провіднику на протилежний, провідник у магнітного полі підковоподібного магніту буде рухатися в протилежний бік (рис.14.1, б). Також напрямок руху провідника зміниться на протилежний и в разі зміни напряму магнітного поля (положени полюсів магніту).

Отже, на провідник с боку магнітного поля діє механічна сила, яку називають силою Ампера та позначають

(рис. 14.2, а).

Рис. 14.2. Сила Ампера: а) на провідник с струмом у магнітного полі діє механічна сила — сила Ампера F _A ; б) визначення напрямку сили Ампера за правил лівої руки

Сила Ампера є сумарним результатом дії магнітного поля на окремі рухомі заряджені частинки, які створюють струм у провіднику. Вона виникає внаслідок взамодії електронів, які відхиляються под впливом поля постійного магніту, с йонами кристалічної ґратки металу.

Напрямление этой магнітной поля на провідник сі струмом, тобто напрямок сили Ампера, визться напрямом як струму в провіднику, так і магнітного поля, він розміщений.

Для визначення напрямку сили Ампера можна скористатися так званим правил лівої руки (рис. 14.2, б):

якщо ліву представляет собой так, чтобы магнітні лінії входили в долоню (долонею до північного полюса постійного магніту), и чотири пальці вказувалилим струму в провіднику, то великий палецв, відігік струмом из боку магнітного поля (сили Ампера).

Відповідно, знаю напрямки сили Ампера и ліній магнітного поля, можна визначити напрям струму в провіднику (полюси джерела струму). Або, знаючи напрям струму в провіднику и напрямок сили Ампера, можна легко визначити полюси магнітного поля.

Экспериментально настроено, из силы Ампера, яка діє на провідник у магнітного полі, тим більша, чим більший струм проходить по провіднику и чим сильніше магнітне поле, в яком він розміщений. Тобто сила Ампера пропорции силі струму в провіднику и индукції магнітного поля B.Вона також залежить від довжини провідника л та йго розташування в магнітному полі.

Величину сили Ампера, що діє на провідник зі струмом в однорідному магнітному полі (В = const), обчислюю за формулою:

F _A = BIΔlsin α,

де Б — значення индукції магнітного поля; I — сила струму в провіднику; Δl — довжина ділянки провідника, що перебуває в однорідному магнітному полі; α — кут між напрямом струму в провіднику и вектором индукції магнітного поля В.

Максимальное значение сили Ампера F _Amax = BlΔl, чтобы быть проверенным со струмом у магнітного полі, досягаемться, когда провідник розташований перпендикулярно до ліній индукції магнітного поля. При цьому кут між напрямом струму я в провіднику и вектором індукції магнітного поля дорівнює a = 90 °, sin 90 ° = 1.

Осколки по величине индукции магнітного поля оценки його силовика, тобто индукція магнітного поля для этого силового потока, чтобы модуль проверил машину магнітної визуализации в механизме дидактического моделирования на магнитационном поле.

Тому за одиницю магнітної индукції в СІ приймають магнітну индукцію поля, в яком на провідник довжиною 1 м зі струмом 1 А діє сила 1 Н. Цю одиницю називають тесла (Тл):

Чи є потужним магнітне поле величиною 1 Тл?

Приклади розв’язування для задач преобразования формули сили Ампера

Задача 1. Визуальный модуль сили Ампера, яка на провідник с струмом завдовжки 20 см, розміщений в магнітном полі с индукцію 0,4 Тл перпендикулярно до данного магнітної индукції.Сила струму в провіднику дорівнює 0,5 А.

2. Під яким кутом до силових ліній магнітного поля с індукці 0,0ю 0,04 Тл розмістили провідник довжиною 25 см, по якому тече електричний струм 0,25 А, якщо на нього величин діє5 сила АмНіно.

Якобы у полі постійного магніту розмістити прямую рамку со струмом, то вона буде повертатися под дією сили Ампера (рис. 14.3).

Рис. 14.3. Рамка с струмом у полі постійного магніту повертаться под діилию сили Ампера

Вертикальные сторони рамки є ділянками прямого провідника зі струмом, і на них діє сила Ампера.Эти провідники мають однакову довжину и по ним проходить струм однакової величини у протилежних напрямках. Тому на сторонние рамки, чтобы дать возможность, оценить величину и длину за напрямком. Під дією цих силовая рамка зі струмом повертається в магнітному полі. Якщо змінити полярність джерела струму, до якого під’єднана рамка, или поміняти місцями полюси магніту, рамка повертатиметься по протилежному напряму.

Явище повертки рамок из струмом у магнітного полі покладено в основе конструкції електричних двигунів постійного струму.

Електродвигун — пристрій, у которого мощность електричного струму перетворюється в механічну.

Подробнее …

ДІЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ НА РУХОМУ ЗАРЯДЖЕНУ ЧАСТИНКУ. СИЛА ЛОРЕНЦА. На відрізок провідника довідною Δl, по якому протікає струм I, изображения в магнітне поле B, діє сила Ампера F _A = ΙΒΔl sin α.

На кожен окремий носій заряду, для створює електричний струм, діє сила Лоренца:

де N — количество вільних носіїв заряду в провіднику.

Силу, яка діє на кожен рухомий заряд з боку магнітного поля, називають силою Лоренца.

Розглянемо ділянку провідника зі струмом (рис. 14.4).

Рис. 14.4. Рух заряджених частинок у провіднику

Нехай його довжина Δl і плоского поперечного перебора S настільки малі, для індукцію магнітного поля в можна вважати незмінною в межах провідника. Тоді силу струму в провіднику можна записать як I = q ₀ n (v) S, де q ₀ — заряд элементарної частинки; n — їх концентрація; (v) — середнє значення швидкості носіїв заряду; S — площа поперечного перерыва провідника

З урахуванням цього виразу, формула сили Ампера набуває вигляду:

FA = q ₀ нСм (в) ΔlBsin α,

де nSΔl = N — количество мобильных носителей заряда.

де α — это не між векторми скоростей вільних носіїв заряду і магнітної индукції.

Напрямок сили Лоренца, як и сили Ампера, визначаю за допомогою правила лівої руки (рис. 14.5):

якщо ліву представляет собой так, щоб складова магнітної індукції В, перпендикулярно до быстрой руки, входила в долоню, и что пальцами является лучшая страна за рухом позитивного заряда (проти рухий на 90 °), то есть в своем пальце на руку негативного °. _n , що ді на заряд.

Рис. 14.5. Визначення напрямку дії сили Лоренца

Оскільки сила Лоренца перпендикулярна до скорости частинки, то вона не виконує роботу. Это означает, что теоремою про кінетичну енергию це означающую, которая не змінює кінетичної енергії частинки і, отже, модуль її скорости. Під дією сили Лоренца змінюється ли больше напрямок скоростей частинки. Отже, сила Лоренца в цьому випадку відіграє роль доцентрової сили.

Якщо частичное изменение перпендикулярно до момента магнітної индукції, то в магнітном полі вона буде рухатися по колу (рис. 14.6).

Рис. 14.6. Коловий рух зарядженої частинки в магнітном полі

Формулу для отримання його радіуса можна отримати, врахувавши, що частинка рухається згідно по другому закону Ньютона F = m · a, набуваючи доцентрового прискорення.

Період обертання частинки в однотипному магнітному полі обчислються в формулою:

Якщо частинка вліта под кутом

то вона в магнітном полі буде рухатися по спіралі (рис.14.7).

Рис. 14.7. Рух зарядженої частинки в магнітном полі по спіралі

Траєкторія зарядженої частинки ніби «намотується» на лінії магнітної индукції. Это явище проверяет у техніці для магнітної термоізоляції високотемпературної плазми. Речовину в такому стані отримую в установках тип «Токамак» для вивчення керованих термоядерных реакцій, де плазма не повинна стикатися зі стінками камери. Термоізоляція досягаться шляхом створення магнітного поля спеціальної конфігурації. Як приклад на рис. 14.8 зображена траєкторія руху зарядженої частинки в магнітній «пляшці» (или пастці).

Рис. 14.8. Траєкторія руху частинки в магнітній «пляшці»

Аналогично явище відбувається в магнітному полі Землі, яке є захищає все живы від потоків заряджених частинок з космічного простору. Виды заряджені частинки из космоса (перем. Від Сонця) «захоплюються» магнітним полем Землі й утворюють так званіаційні пояси (рис. 14.9), в яких полюсах, як у частичных магнітних пастках, перемнінітії співііі за час порядку часток секунди.Поблизуйте полюсів частинки потрапляють у верхних шариков, викликаючи полярні сяйва. Радіаційні пояси Землі поширюються на відстані от 500 км до десятков земных радіусів. Нагадаммо, південний магнітний полюс Землі знаходиться по північному географическому полюса (по північному заходу Гренландії). Природа земного магнетизму дотепер ще не вивчена.

Рис. 14.9. Рух заряджених частинок у радіаційних поясах Землі

Дію магнітного поля на рухомий заряд також широко використовую у сучасній техніці, зокрема під час вивчення заряджених частинок у масспектрографах — приладах, чтобы дать змогу визначати масииденими знаменатели зарядів ізївізївізнів.

Прикладное решение задач по преобразованию формули сили Лоренца

Задача. Електрон влітає в однотипном магнітне поле с индукцію 6,28 · 10 ^-2 Тл так, для його скорости перпендикулярна до ліній магнітного поля. Визначити період обертання електрона.

! Головне в цьому параграфі

На провідник зі струмом у магнітному полі діє сила Ампера.

Сила Ампера є сумарним результатом дії магнітного поля на окремі рухомі заряджені частинки, які створюють струм у провіднику.Заряджена частинка в магнітному полі рухається под дією сили Лоренца.

? Знаю, розумію, вмію пояснити

1. Які исследования підтверджують дію магнітного поля на провідник сі струмом? 2. Що називають силою Ампера? 3. Від чого залежить напрямок сили Ампера? 4. Як визначають напрямок сили Ампера? 5. За якою формулою обчислюють определение сили Ампера? 6. Чому рамка зі струмом повертаться в зовнішньому магнітному полі? Де на практиці використовую це явище? 7. Яку силу називають силою Лоренца? 8.Як рухається заряджена частинка в однорідном магнітном полі у випадку, коли напрямокїї скорости: а) перпендикулярный до момента магнітної индукції; б) напрямлений під гострим кутом?

Вправа до § 14

• 1 (с). Порівняйте силу Ампера, для двух провідников, виготовлені из одного матеріалу однакового поперечного перерізу, які розміщені в зовнішньому магнітному полі під одним и тем же кутом до ітрмку поля, якщо 1 першого становить 1 довжина другого 4 см, а сила струму — 3 А.
• 2 (с). Визначте напрямок дії сили Ампера на провідник сі струмом у зовнішньому магнітному полі (рис. 1).

Рис. 1

• 3 (с). Яка конструктивная особливость забезпечивает обертання рамки в магнітному полі?
• 4 (с). Як можна змінити напрямок обертання вала електродвигуна?
• 5 (д). Прямий провідник довжиною 30 см розміщений у магнітного полі с индукцію 0,4 Тл перпендикулярно до його силових ліній. Знайдіть силу струму в провіднику, якщо магнітне поле діє на нього з силою 24 млН.
• 6 (д). Визначте полярність включения провідника, розміщеного в зовнішньому магнітному полі, для діє на нього, как показано на рис. 2.

Рис. 2

• 7 (д). Визначте напрямок обертання рамки в магнітном полі, изображения на рис. 3.

Рис. 3

• 8 (д). Чому у статоров потужних електродвигателей використовую не постійні магніти, а котушки с багатьох витків ізольованого дроту? Поясніть відповідь.
• 9 (в). Якою має бути сила струму в обмотке якоря електродвигуна для того, щоб на ділянку обмотки із 20 витков довжиною 10 см, розміщену перпендикулярно до приложения индукції в магнітном полі с індукцією 1,5 тл, діяла?

Дія магнітного поля »Шкільні Підручники

Сила Ампера. Якщо прямий провідник распространил мои полюсами постійного магнита и пропустил по провіднику струм, чтобы відхилятися від початкового положени (мал. 66, а).Рух провідника пояснюється взамодію двох полів: магнітного поля, из створюється струмом, і поля постійного магніту. У 9 класі ми вже дослідили, від чого залежить силу, яка діє на провідник с струмом, чтобы соответствовать в однорідному магнітному полі (ї називають силою Ампера). Пригадаймо.

Мал. 66. До визначення сили Ампера: а — схема установки для исследования дії магнітного поля на провідник зі струмом; б — ілюстрація правила лівої руки

Сила Ампера, чтобы получить провідник у магнітного полі, тим більша, що більший струм проходить провідником и що сильнішим є магнітне поле, в яком він розміщений.Також сила Ампера залежить від довжини провідника сі струмом иего розташування в магнітному полі. До речі, пригадаймо, для ділянку магнітного поля між полюсами магніту можна вважі однорідним магнітним полем, силові лінії якого паралельні.

У випадку однотипного магнітного поля сила изменяется в соответствии с формулой FA = BIΔl sin α, тут α — позволяет увеличить силу магнітного поляМаксимальное значение силы Ам до маццц, коли провідникінтінінітінії поля.

Напрямок сили Ампера визначють за правил лівої руки (мал. 66, б; с. 77): якщо розмістити ліву руку взідника так, щоб чот пальці вказувалимок струму в ньому, и лінії магнітної то входідідуків покаже напрямок сили, яка діє на провідник зі струмом.

Момент сил, для этого на прямую рамку сі струмом у магнітного полі. Розглянемо прямокутний контур (рамку), можно обертатися навколо горизонтально осі (мал. 67, а).У почтового момента площина рамки паралельна лініям индукції однотипного магнітного поля постійного магніту. У більшості випадків рассматривает орієнтацію рамки, вказуючи, як розташована нормаль н до рамок ліній индукції магнітного поля.

Мал. 67 Дія сил Ампера: а — повернуть рамку за ходом годинниковой стрілки; б — розтягують рамку

Пропустимо електричний струм рамкою (напрямок струму вказано червоними стрілочками). Цей струм створює магнітне поле, вектор індукції якого можна визначити для правил свердлика.Осколки этой области должны быть уменьшены с вектором нормальных до площинистых рамок, что на малой площади показано на рисунке.

У провідников 1-4 и 2-3 магнітні сили
утворюють пару сил, які обертають рамку. У нашому випадку — за годинниковою стрілкою. У положенні б ці сили вже не обертають рамку, а деформуютьїї.

Обчислимо момент пари сил щода осі обертання рамки. Для цього розглянемо лише одну сторону рамки (мал. 68), наприклад, 1-2, довжина якої b.

Мал.68. До виведення формули обертального момента

Сила Ампера, що діє на сторону рамки 1-4 (мал. 67, а) довжино а, дорівнює F1 = BIa, оскількиТака ж сила діє на сторону 2-3. Пригадаймо: обертальний момент М дорівнює добутку сили на плече — найкоротшу відстань від осі обертання до лінії дії сили. З малюнка видно: Загальний момент сили дорівнює сумі моментів М1 и М2: М = F1 · b sin α. Підставляючи вираз сили, отримуємо: М = BIab sin α = BIS sin α.

Обертальный момент М, який слой на контуре с потоком І в однотипном полем, с прямой пропорцией плоской S, с прямым движением, силовым потоком и индукцией магнитного поля В: М = BIS sin α.

Осколки обертального момента для ввода в действие контура відносною поля, чтобы ввести поняття магнітного момента струму, який вважають векторною величиною.

Магнітний момент струму рм — это векторна физическая величина, как описывающая магнітні властивості контура зі струмом і визнача й поведінку в зовнішньому магнітному полі. Величина рm дорівнює добутку сили струму І в контуре на площу S цього контура, рm = IS. (Якщо контур має N витків, то магнітний момент струму: рm = ISN.)

Напрямок времени магнітного момента струму визначаться за правилами свердлика (правого гвинта): якщо гвинт обертати за напрямком струму в контуре, чтобы поступальний рух гвинта покаже напрямок вектора рm. Як ми зазначали раніше, нормальные до рамок й вектор рm можуть исправить.

Тепер вираз для обертального момента можно записать так: или M = Bpm sin α, де α — кут між собыми (мал. 69, а).

Мал. 69. Значення обертального моментау

З малюнка 69 (с.79) видно, що рівновага контура в магнітному полі можлива тоді, коли векторинапрямлені по одній прямій. Зрозуміло, що стійкою вона буде в разі, когда напрямки векторів збігаються. Якщо приспособьте напрямок струму на протилежний, чтобы повний обертальный момент, як и раніше, буде дорівнювати нулю, в рамке залишиться нерухомою: сили, що на неї діють, уже будуть лише стискати її на усіх сторін. Тем не менее, такий стан рамок со струмом у магнітного полі є нестійким, как и за найменшого поворотного рамки, виникнуть сили, які прагнуть повернутиїї на 180 °.

Дія магнітного поля на провідник сі струмом лежать в основе принципа роби електровимірівальних приладів. Подробно про це прочитайте в електронном додатку.

Таким чином, поведенческие рамки в магнітном полі стає зрозумілою: якщо відхилити рамку відположения стійкої рівноваги и відпустити, то рамка буде здійсню коливання. Але якщо спромогтися змінювати напрямок струму в потрібні моменти, замість коливань отримаємо безперервне обертання. Обертання рамки сі струмом у магнітного полі використовую в електричних двигунах.

В однорідному магнітному полі замкнуть контур сі струмом магнітні сили можуть лише повернути. Якщо поле неоднорідне (мал. 70), то контур сі струмом може рухатися ще й поступательно під дією незрівноважених сил поля в бік, деиндукція поля більша за модулем.

Мал. 70. Рамка в неоднорідному магнітному полі

Рух зарядженої частинки в однорідному магнітному полі. Голландский учений Гендрік Лоренц пояснив існування сили Ампера тим, що магнітне поле діє на рухомі заряди в провіднику зі струмом.Осколки ці заряди вирватися с провідника не можуть, загальна сила, яка діє на них, прикладена до всього провідника. Таким чином, сила Ампера є сумою сил, які діють на вільні заряди в провіднику зі струмом. Это припущення дає змогу визначити силу, для ді на один рухомий заряд у магнітному полі. Цю силу називають силою Лоренца.

Сила Лоренца Fл — сила, обеспечивающая защиту от боку магнітного поля на рухому заряджену частинку.

Одержимо вираз для визначення сили Лоренца за виразу для сили Ампера, підрахувавши кількість рухомих заряджених частинок у провіднику. Нехай N — загальна кількість вільних зарядів у провіднику зі струмом. У металі такими зарядами є електроны і, як відомо, I = vneS, де е — заряд електрона, v — модуль скорости його руху, S — плоского поперечного преобразования провідника, n — концентрация вільних електронів.

ТодіУраховуючи, що nV = N, отримуємо вираз для обчисления сили Лоренца Fл = eBv sin α, тут α — кут між векторми швидкостіта індукції

У загального випадку (для довільних заряджених частинок) вираз для обчислення сили Лоренца має вигляд Fл = qBv sin α, де q — електричний заряд частинки.

Напрямок сили Лоренца визначють за правил лівої руки (мал. 71). Застосовую його, слід пам’ятати, чтобы коли в магнітному полі рухається позитивно заряджена частинка, то чотири пальці требуа спрямувати в бік її руху, якщо ж рухається негативно требуются заряджена частинка, чтобы за весь витрину шотири пальції спрямувати.

Мал. 71. Визначення напрямку сили Лоренца

Осколочная сила Лоренца перпендикулярного вектора отже, напрямку переміщення частинки, вона не виконує роботи й не може змінювати кінетичну енергію частинки. Сила Лоренца лише викривляє траєкторію руху частинки, тобто є доцентровою силою. Припустимо, що заряджена частичка, заряд якої q и маса м, вытаскивает без скоростей однорідне магнітне поле з индукцією (мал. 72, а). (Крапки на малюнку обозначить на те, для лінії магнітної индукції перпендикулярні до площини сторінки й напрямлени до читача.)

Під час руху зарядженої частинки в неоднорідному магнітному полі змінюється не тільки напрямок, а величина сили Лоренца, тому траєкторія руху частинки може бути дуже складною.

Після того як довели, как магнітна взамодія тісно пов’язана с електричним струмом, французским учением Андре Ампер висунув гіпотезу, способным магнітні властивості речов можинина частичні объясніи існуванням електричних струм.

Про использование сили Лоренца в техніці читайте в електронном додатку.

Про магнітні властивості речовини й приклади їх використання читайте в електронном додатку.

ЗНАЮ, ВМІЮ, РОЗУМІЮ

1.Від чого залежить модуль сили Ампера? Як визначити її напрямок? 2. Ввести формулу для визначения момента сил, для предоставления на рамку из струмом с боку магнітного поля. За якого положення рамки момент сил: дорівнює нулю; є максимальним? 3. Прискорена заряджена частинка влітає першого разу в поперечном электрическом поле, другого разу — у поперечне магнітне поле. Поля протяжні й частинка не вилітає за их межі. Якими будуть траєкторії частинки в кожному випадку?

Приклади розв’язування задач

Задача 2.Йони двох изотопов Калію масами 39 и 41 а.о.м., одержав кінетичну полномочия в електричном поле, влітають в однотипное магнітное поле с индукцію 0,16 Тл перпендикулярно до лінії индуксии. Визначте, на скільки будуть відрізнятися радіуси траєкторій йонів ізотопів в магнітном полі, якщоїх рух відбувається у вакуумі, заряд кожного йона дорівнює 1,6 · 10-19 Кл, и в елізніцічній полі всі вселенский

Вправа 12

1. По горизонтально розташованому провіднику завдовжки 20 см и масою 4 г проходить струм силою 10 А.Визначте индукцію (модуль и область) магнітного поля, у которого требуются розмістити провідник, щоб сила тяжіння зрівноважилася силою Ампера.

2. Провидец ab, до тех пор, пока не будет доволен и масу m, підвісили на тонких дротинках. По провіднику пропустили струм I, і він відхилився в однорідному магнітному полі (мал. 73) так, чтобы дротинки утворили кут α з вертикаль. Визначте індукцію магнітного поля. Якщо є можливість, указать в такий спосіб середню індукцію магнітного поля підковоподібного магніту.

Мал.73

3. Максимальный обертальный момент, який участок на рамке площею 1 см2, розміщену в магнітном поле, дорівнює 2 мкН · м. Сила струму в рамці дорівнює 0,5 А. Визначте індукцію магнітного поля.

4. Плоска прямокутна котушка с 10 і 5 см, по має 200 витков, перебува в однорідном магнітном полі с индукцією 0,05 Тл. Який максимальний обертальный момент може діяти на котушку в этом полі, якщо сила струму в котуші 2 А?

5. Визначте магнітний момент електрона атома Гідрогену, чтобы рухається по коловій орбіті радіусом 0,53 · 10-10 м навколо ядра.

6. В однотипном магнитном поле с индексом 0,085 Тл влітає електрон с быстродействием прямолинейно до ліній магнітної индукції. Визначте силу, яка діє на електрон в магнітному полі, і радіус дуги кола, по якій він рухається. Рух відбувається у вакуумі.

7. Протон та електрон влітають в однотипное магнітное поле с однаковою швидістю, перпендикулярною до ліній индукції. У скільки разів радіус кривизни траєкторії протона більший за радіус кривизни траєкторії електрона?

8.Електрон, влітаючи в однолідне магнітне поле під кутом 60 ° до ліній магнітної индукції, рухається по спіралі діаметром 10 см с періодом обертання 6 · 10-5 с. Визначте скорость руху електрона, магнітну індукцію поля и крок спіралі.

9. Електрон рухається в магнітному полі, индукція якого 2 мТл, по гвинтовій лінії радіусом 2 см, крок якої 5 см. Визначте швидкість руху електрона.

10. Однородные електричне и магнітне поля розташованы взамно перпендикулярно. Напруженість електричного поля становитьа индукция магнітного поля — 1 мТл.Якими мають бути напрямок и значення скорості електрона, щоб траєкторія цього руху була прямолінійною?

Виконуємо навчальні проекти

• Роль магнітосфери в еволюції Землі.

• Магнітні поля у Всесвіті.

• Вплив магнітного поля на організми.

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Дія магнітного поля на провідник зі струмом. Сила Ампера

1 слайд

Тема уроку: Дія магнітного поля на провідник зі струмом.Сила Ампера

2 слайд

Мета урок: проверить залежь с довольным действием магнітного поля на провідник с помощью струмы від індукціїії магнітій провідітіі ітрії ії і » напрямом лінії магнітної индукції; формувати в учении умения закрепить правило лівої руки в різних ситуаціях; розвивати логічне мислення учнів, уміння спостеригати, порівнювати узагальнювати результатиэксперимент, розвивати навички самостійного набування знань; виховувати старанність, уважність, працьовитість, наполегливість у досягненні поставленої мети.

Состояние: картки, таблицыі, ПК.

Обладание: дротяний моток, штатив, джерело постійного струму, реостат, ключ, постійні магніти, з’єднувальні провідники.

Тип уроку: комбінований.

Структура урока:

1. Актуализация навальных опорных знань

1. Фронтальное опитування (4 хв.)
2. 7

   1 хв.)

3. Пояснение нового материала (17 хв.)
4. Закладка нового материала

1. Производство завдань (4 хв.)
2. Размещение задач (7 хв.)
3. Практичне застосування дії сили Ампера (5 хв.)

5. Підсумок уроку (0,5 хв.)
6. 90анд. Зав. (0,5 хв. )

Хід урок

І.Актуализация опорных знань

Фронтальное обслуживание

«

Заморочки с бочками». Клас ділиться на групи. Кожна група витягує номер питання, на яке повинна дати відповідь. Якобы группу не може дати правильно отобрать, чтобы показать группы слайд 3.

1. Коли виникає магнітне поле?
2. Який дослід підтверджує зв’язок магнітного поля с рухом заряджених частинок или тіл?
3. Як взаємодіють два провідники зі струмами?
4. Чим пояснюється ця взаємодія провідників зі струмами?
5. Как називають магнітним полем?
6. Яка фізична величина є силовою характерикою магнітного поля, чому?
7. Як знайте силу магнітної индукції?
8. Правило правого гвинта для витка (котушки) с струмом.
9. Правило правої руки для витка (котушки) с струмом.
10. Правило правого гвинта для провідника из струмом.
11. Правило правої руки для провідника зі струмом.
12. Які одиниці вимірювання магнітної индукції?

Т

9026

902 020

9026

9126

зэдсми Відповіді заносяться у картку для відповідей, яка видається разом с тестовыми завданнями. )

3

3

3 9162

3 9167

3

Тести

1. Вкажіть, аим створюється магнітне поле:

ні

в) нерухомими електричними зарядами;

б) рухомими електричними зарядами; г) металами.

2. Силовою характерикою магнітного поля є:

а) електрорушійна сила; в) магнітний потік;

б) магнітна индукція; г) напруженість.

3. Одиница вимірювання магнітної индукції в СІ:

а) ампер; в) тесла ;

б) вольт; г) ньютон.

4. Лінії магнітної индукції выявляются від ліній напруженості електростатичного поля тим, для вони…

а) перетитються одна с одною;

б) починаються на північному полюсі магніту, закінчуються на південному; в) замкнут ;

г) не мають напряму.

5. На моем рисунке лінії магнітної індукції магнітного поля показано

правильно:

а) б) в) г)

Пример

а) вліво б) вправо в) вгору

г) перпендикулярно до площини рисунка

7. На яком рисунке зображено однорідне магнітне поле?

а) б) в) г)

8. Сохранить точку магнітного поля, в данном модуле векторної индукції має найбільше значений: 907 б)
   907 в) ) у всех точках однаковий.
   
   9. Вкажіть вченого, який дослідним шляхом візмодію магнітної стрілки и провідника сі струмом:

   а) ампер; б) Ом; в) Ерстед ; г) Фарадей.

   10. Вкажіть, як саме взамодіють провідники с струмами, напрями яких текстов на рисунках:

   а) не взамодіють; в) притягуються;

   б) відштовхуються; г) періодично притягуються й відштовхуються.

   Слайд 4 (взамоперевірка тесту — учні обмінюються картками для відповідей и швидко перевіряють их, потім здають учителю)

   9069 9069 9069

   9069
   9069

   53

   53

   26

   53 ×

   87

   ІІ. Мотивация специальной группы

   Ежегодно на вашем сайте необязательно на основе проведенного исследования в поле по йому производному процессу на электрическом инструменте в поле проверочного ряда на основе магнита.

   Ви вже знате, чтобы вызвать між провідниками зі струмом називаються магнітними. Сили, з якими провідники зі струмом між собою взаємодіють, називаються магнітними силами. Отже, два провідники зі струмами взамодіють з певною силою.

   змінюєм напри струма

   провідника виштовхується з проміжка міжа полюсов магніт

   провідника втягується у проміжок між полюсов магніта

   Слайд 6

   З

   мінити напрям руху провідника можна, змінивши напрям магнітних ліній поля (поміняти полюси магніту). Провідник також втягується у проміжок між полюсами магніту (мал.4) или виштовхується з проміжку між полюсами магніту (мал. 5).

   • Діти, про свідчить первый дослід? (На провідник зі струмом у магнітного полі діє силы.)
   • Чи залежить напрям сили, с якою магнітне поле діє на провідник сі струмом від напряму струму в провіднику? (Так, залежить.)
   • Як залежить эту силу в розташувании полюсів магніту? (Напрям руху провідника змінюється, якщо змінити напрям магнітних ліній поля.)

   Слайд 7

   Отже, сила дії магнітного поля на провідник зімім.Цю силу називають силою Ампера. ІІ напрям можна визначити за правил лівої руки.

   Правило лівої руки

   Якщо ліву руку розташувати так, для данной магнітной силы входили в долоню, а чотири витягі пальці вказували напрямок 0 в 9070, 9070

   1. Визначимо, від яких чинників и як залежить силу Ампера.

   З’ясуємо залежність сили Ампера від:

   • сили струму;
   • магнітної индукції;
   • довжини провідника;
   • напряму магнітної индукції.

   Обладнання: дротяний моток, штатив, джерело постійного струму, реостат, ключ, постійний магніт, з’єднувальні провідники.

   Слайд 8

   Дослід 1. Дослідити залежність сили Ампера від сили струму в провіднику.

   Зберемо експериментальная установка, показана на малюнку (заздалегідь ключ має бути розімкров, повзунок реостата встановлений на максимальний опір).

   Замкнемо електричне коло на декілька секунд.Ми спостерігаємо відхилення котушки від первинного положення. Дослід повторимо при різних значеннях сили струму, яка змінюється за допомогою реостата.

   Висновок: (спочатку роблять учні) Дротяний моток відхиляється на більший кут, якщо збільшити силу струму. А также виходить, що сила Ампера збільшується из збільшенням сили струму в провіднику.

   Слайд 9

   Д

   осл. 2. Доставить залежність сили Ампера від магнітної индукції.

   Оценка отъезда котушки від первого положени спочатку при одном, а потім при двох магнітах.

   Проверить висновок про залежь сили магнітної взамодії віндукції магнітного поля.

   Висновок: Сила магнітної взамодії збільшуться ізбільшенням индукції магнітного поля.

   Дослід 3. Дослідить залежність сили Ампера від напряму магнітного поля.

   Максимальное распознавание мотора и магнита и вкажемо напряжение магнітного поля, напрям струму и передбачуваний рух мотка відносно магніта.

   Висновок: Якобы напрягается магнітної индукції перпендикулярный площі витка, до максимальна, паралельний — відхилення витка не спостерігається.

   Слайд 10

   Спостерігаємо відхилення від первого положення спочатку однієї котушки, потім двох котушок, в однаковому магнітному полі.

   Проверить висновки про залежь сили магнітної взамодії від довжини провідника сі струмом у магнітного полі.

   Висновок: Сила магнітної взамодії збільшується в збільшенням довжини провідника.

   Слайд 11

   Підводимо підсумок: Сил, що діє на провідник зі струма у ​​магнітного полі, прямо пропорційна силі струмы, магнітній індукції, активній довжині провідника і залежить від кута міжа напрямой струмы і напрямом ліній магнітної індукції .

   провідник розташование перпендикулярны до магнітнего ліній

   провідник розташование паралельны магнітних лінья

   Слайд 12

   За допомогу сили Ампер, як діє на провідник зі струм у магнітного полі, поясніть притяганни та відштование двох паралельно розташованих провідників зі струмом (див.малюнок).

   сила струму-в одну напрямку

   сили ампера — назустріч

   провідники притягуються

   сила струму — в різних силах

   Слайд 13

   У

   результатов сили Ампера рамка с струмом може обертатися в магнітном поле.

   Явище обертання рамок сі струмом у магнітного полі використовую у роботі електродвигателей.

   IV. Закрепление нового материала

   Слайд 14

   1. Знай напрям сили Ампера.

   Слайд 15

   Слайд 16

   Слайд 17.

   Слайд 17

   Тестовое заведение: ( завязка раскрытия разом с класом, відразу перевідіряємо відповідь) , при выборе оптимальной оценки магнітного поля в 2 раза? Провідник розташований перпендикулярно до момента магнітної индукції.

   а) понизиться в 4 раза; в) збільшиться в 4 рази;

   б) збільшиться в 2 рази; г) зменшиться в 2 рази.

   Слайд 18

   2. Як зміниться сила Ампера, що ді на прямолінійний провідник зідім струмом в однорідном магнітном полі, при зменшенні силиднику струму в 3 провідня? Провідник розташований перпендикулярно до момента магнітної индукції.

   а) понизиться в 3 раза; в) збільшиться в 9 разів;

   б) збільшиться в 3 рази; г) зменшиться в 9 разів.

   Слайд 19

   3. Як зміниться сила Ампера, чтобы продвинуть продвинутый провідник зіднім магнітным полідником, при помощи збільзідній разнізіднісіднів? Провідник розташований перпендикулярно до момента магнітної индукції.

   а) понизиться в 2 раза; в) не зміниться ;

   б) збільшиться в 4 рази; г) зменшиться в 4 рази.

   Слайд 20

   4. За правилами лівої руки знайте напрям сили Ампера, как это сделать на провідник с струмом у магнітного полі.

   а) 1; б) 2; в ) 3 ; г) 4.

   Слайд 21.

   5. За правилом лівої руки знайте напрям сили Ампера, яка діє на провідник с струмом у магнітного полі.

   а ) 1 ; б) 2; в) 3; г) 4.

   Слайд 22

   6. За правилами лівої руки знайте напрям сили Ампера, как это сделать на провідник с струмом у магнітного полі.

   а ) 1 ; б) 2; в) 3; г) 4.

   Слайд 23

   7. За правилом лівої руки знайте силы сили Ампера, как это сделать на провідник с струмом у магнітного полі.

   а) 1; б ) 2 ; в) 3; г) 4.

   Слайд 24

   8. За правилами лівої руки знайте напрям с магній ампера, яка діє на провідник сі струмом уітному полі.

   а) 1; б ) 2 ; в) 3; г) 4.

   Слайд 25

   9. За правилом лівої руки знайте напрям сили Ампера, яка діє на провідник сі струмом в магнітном поле

   и ) 1 906 б) 2; в) 3; г) 4.

   Слайд 26 Розв’язування задач.

   Задача 1. Провідник с струмом силою 14 А вміщений у магнітне поле зиндукцією 0,5 Тл. З якою силою діє поле на провідник довжиною 50 см, розміщений под кутом 90 ⁰ до момента магнітної индукції? Чому дорівнює сила, коли напрям струму утворює с напряжением вектора движения кут 30 ⁰ ? Чому дорівнює сила, коли провідник с струмом розміщений вздовж ліній магнітної индукції поля?

   Слайд 27

   Задача 2. В однорідному магнітному полі з индукцію 0,8 Тл на прямий провідник с струмом 30А, довжина активно ї частини якого10см, діє сила 1,5Н. Під яким кутом до вектора індукції розташований провідник?

   Задача 3. Сила струму в горизонтально розташованому провіднику завдовжки 20 см і масою 4 г дорівнює 10 А. Знай индукцію магнітного поля, в яке потрібно помісті провідник, щоб сила тяжіння урівноважилася силою Ампера. Провідник розташований перпендикулярно до ліній индукції магнітного поля.

   Слайд 28 Задача 4. Яку роботу викону однотипное магнітне поле с индукцией 15мТл під час переміщення провідника довжиною 2м из струмы 10А на відстанции? Провідник розташований под кутом30 ⁰ до ліній индукції магнітного поля.

   Слайд 29 Практичнее использование дії сили Ампера

   Слайд 29 Слайд 30

   С

   С

   С

   Слайд 33

   В.Підсумок уроку

   Слайд 34 VІ. Домашнє завдання

   1. Вивчити §26- §28 (за підручником С.У. Гончаренка)
   2. Место задачі:

   Впр. 14 (1) — середній рівень (ст. 88)

   Впр. 14 (2) — достатній рівень (ст.88)

   Впр. 14 (3) — високий рівень (ст.88)

   Дослідження сили Ампера — МАНЛаб

   Блок 1.Резюме

   Проект присвячено вивченню явища взаємодії провідника с електричним струмом из магнітним полем.

   Мета роботи: виготовити прилад для исследования явища взамодії провідника с магнітним полем и за его допомогою встаньте залежність сили взаїмодії (силипера) в струму в провіднику и від орїнінінтації.

   Завдання роботи:

   1. Добавить прилад для исследования результатов исследования с магнітним полем.
   2. Установлено залежність сили взамодії (сили Ампера) в струму в провіднику и от орієнтації провідника в магнітному полі. Побудувать эту комнату в визуальной графике с использованием инструментов математических таблиц.

   Блок 2. Попередня інформація

   Взаємодію провідників, в яких іде електричний струм, виявив и дослідив у 1820 р. французький фізик А. Ампер (1775-1836). Тому силу, яка виникає в такій ситуації, и закон, що кількісно описує взаємодію, називаю відповідно силою Ампера и законом Ампера.

   Навколо будь-якого провідника, в моем проходе електричний струм, виникає магнітне поле. Якщо такий провідник перебуватиме в іншому зовнішньому магнітному полі, між його полем та полем зовнішнім буде існувати взаємодія. Взамодія зазвичайтесь напрягаться сили таї модулем. Відповідно до третьего закона Ньютона така сама за модулем, але протилежна за напрямком сила має діяти и на джерело зовнішнього магнітного поля.

   У цій роботі пропонується дослідити взамодію провідника с електричним струмом и постійним магнітом, який є джерелом зовнішнього магнітного поля.Дослідження буде проводитися в якісном та кількісному плані. Загальновідомий закон такої взамодії встановлює правило для визначення напрямку — правило лівої руки. Эта формулировка: якщо ліву представляет собой так, щоб перпендикулярно для руки, складова величайшее магнітної индексы, входила в долоню, а чотири витягнутих пальці, були спрямовать так само, якобы струйки, то на відігігіг. провідника. Тобто напрямок сили Ампера буде перпендикулярный до провідника и залежить від напрямку струму у провіднику.Замина напрямку струму или зміною оріїнтації зовнішнього магнітного поля увеличиваетсзіна напрямку этой сили. Під час проведення ряду обследований так, чтобы не было обнаружено, який кількісно характеризу модуль зазначеної сили. Цей вираз називають законом Ампера.

   (1),

   де В — модуль векторных изображений магнітного поля, І — струм у провіднику, l — довжина элемента провідника, для перебува в магнітном полі, к — к іт між напрямком струму и вектором індукції зовнішнього магнітного поля.

   Якобы в них используются правильные пропорции струи, чтобы проходить по провиднику, в соответствии с законом функції синус, основанный на программном обеспечении производственного процесса производственного процесса. Само это дві залежності пропонується дослідити в роботі.

   Осколки модуля сили, що на отрывках провідник у полі, створеному невеликими магнітами, відносно малий, пропонуємо використовати декілька провідників, які входить в складу котушки с прямыми участниками.Для экспонирования виготовляться котушка среднего дроту, чтобы вместить 100 витков. Котушка встановлються так, чтобы нижняя часть потрапела у простір між магнітами. Як джерело зовнішнього магнітного поля обнаруживается пластиковыми вставками в неї плоскими неодимовими магнітами, зоринтованими так, щоб створити у проміжку підставки однорідне магнітне поле. Струм у котла підтримуться джерелом стабілізованной напруги у 5В (USB-вихід power bank или подовжувачів). Для регулювання струму використовується реостат.Електрична схема живлення котушки представлена ​​на світлині. Оскільки сила Ампера, що діє на провідники, все незначительные, для її вімірювання застосовуться електронные тервы, на платформе яких встановлено підставку с неодимовими магнітами. Підставка має можливість обертатися. Это буде використано для змейки між провідником и вектором индукції зовнішнього магнітного поля. На нижнюю часть установки наклеены невеликые фетрови опоры для обратного отсчета на основе платформы электронных устройств.

   Блок 3. Обладнання

   ПК, набранное поле с элементами електричного кола, джерело постійної напруги у 5 В (USB-накопитель или подовжувачів), з’днувальные провідники, электронні терези, амперметр, модель приладу для експеризатора, принтер-надрукована.

   Програмне забезпечення: Excel.

   Блок 4. Експериментальна процедура

   Частина 1

   Для проведения исследования необязательного виготовити модель, передайте ее на 3D-принтеры.Для этого пропонумо загрузите файли-элементы с моделями ресурсов та роздрукувати. Формат файловів для друку STL. Модель друкується із заповненням у 100%. Окрім того, потрібно такожить на звичайном принтере масштабовану паперову шкалу для вимірювання кутів. ЇЇ також пропонується загрузите з ресурсу.

   Для создания модельных элементов изображения 0,3 мм или другой, 2 неодимових магніти розміром 40 * 20 * 2 мм и металлы контакта для создания на элементе набора панелей.На основу котушки намотуємо 100 витків дроту. Кінці дроту припаюємо до виходів контактів, вкручених у корпуса. Неодимовые магніти встановятмо в пази основи так, щоб всередину основі були спрямовані протилежні полюси. Надруковану шкалу розташовують на підставцы. На нижню частину підставки наклеюємо невеликі фетрові прокладки. Підготовлені елементи моделі виглядають так, як представлены на світлині.

   Після виготовлення элементов моделі складіть на набірній панелі електричне коло, представлене на першій світлині.Для исследования використовуться змінний резистор 47 Ом. Приднайте послідовно с дотриманням полярності амперметр. Диапазон вимірювання струму 1 А. Розташуйте поряд из набірною панеллю електронні терези. Установлен на платформу резервирующий элемент с магнітною основою. Установил у роз’єм електричної схемы котушку так, чтобы нижняя часть потрапила у простір між магнітами. Відрегулюйте положение магнітної основы так, чтобы вектор індукції магнітного поля перпендикулярно до провідников в нижній частині котушки.

   Частина 2

   Увімкніть електронні терези та «обнуліть» их покази. Для цього є кнопка Tare. Увлекательная работа електричного кола и установка для допомого реостата струи у 0,5 А. Зверніть увагу на покази терезів. Вимкніть живлення кола. Змініть полярность джерела та полярность під’єднання амперметра. Обновить жизнь и встать струями у 0,5 А. Напрямок струму змінився. Зверніть увагу на покази терезів. Размещать коло та поверніться до попереднього з’єднання.

   Частина 3

   Увлекательное воспроизведение, когда и для допомого реостата встанет международное значение струму, наприклад 0,1 А. Зчитайте покази трезів для занотуйте их в таблицы 1. Змінюю струм из кроком у 0,1 А до 1 А за допомого реостата, щоразу зчитайте покази терезів для занотовуйте в таблицы. Намагайтеся якомога точніше встановлювати струм у котушці. Вимкніть живлення кола.

   Частина 4

   Увлекательное воспроизведение, когда и за допомого реостата встаньте значення струму в 0,5 А.Занотуйте покази терезів у таблицю 2. Вимкніть живлення. Повертаючи основу для підставці с кроком в 15 ° для фіксованого значення струму, щоразуйте покази терезів и занотовуйте в таблицы 2.

   Блок 5. Аналіз отриманих даних

   Выполнение вимірювання и спостережения в частині 2, занизить высоту стосовно напрямку дії сили Ампера залежно від напрямку струму.

   Побудуйте таблицю 1 в математичних таблицях Excel.Враховую, для показа трезів — це маса еквівалентного за вагою вантажу в грамах, розрахуйте инструменты математических таблиц силу Ампера F _A для кожного значення струму I. Зробіть висновок стосовно отриманого результата.

   Побудуйте таблицю 2 в математичних таблицах Excel. Враховую, для показа терезисов — это маслоэквивалентного вагою вантажу в грамах, розрахуйте инструменты математических таблиц силу Ампера F _A для кожного значения своего провидения и вектором магнитної индукції поля.Інструментами математических таблиц побудуйте графічну залежність сили Ампера від зазначеного кута. Зробіть висновок стосовно отриманого результата.

   Таблица результатов 1

   2	3	4	5	6 26	6	6	6	6	7 9	10
   а
   б	×	×									×
   в			×	×
   г								×

   I (А)	м (г)	Ф А (Н)
   0
   0,1
   0,2
   0,3
   0,4
   0,5
   0,6
   0,7
   0,8
   0,9
   1

   Таблица результатов 2

   α (°)	м (г)	Ф А (Н)
   90
   75
   60
   45
   30
   15
   0

   Блок 6. Напрями розвитку

   Запишите методы встройки залежей сили Ампера від довжини активных частей провідника и модуля индукций магнітного поля.

   Сила Ампера и закон Ампера

   Закон Ампера

9. Чтобы таке сила Ампера
10. Правило лівої руки
11. Сила Ампера
12. Сила Ампера, відео

Важное уяснение нашего суточника миттєво привело до глобальных катастрофических наслідків.Так що в будь-якому випадку с електрикою ми відтепер не розлучні. А ось для того, щоб мати з нею справу потрібно знати певні фізичні, одним з яких, безумовно, є закон Ампера. А знаменита магнітна сила Ампера — головна складова цього закону.

Закон Ампера

Отже, давайте формулюємо закон Ампера: в паралельних провідниках, де електричні струми течуть в одном напряму, з’являється сила тяжіння. А в провідниках, де струми течуть в протилежних силах, навпаки виникає сила відштовхування.Якщо ж говоритию просто життювою мовою, то закон Ампера можна формулювати гранично просто «протилежності притягуються», і адже в реальности житті (а не тільки фізиці) ми спостерігаємо подібне явище, чи не так?

Але повернімоса до фізики, в ній також согласно закону Ампера розуміють закон, изменяющий силу дії магнітного поля на ту частину провідника, по якій протікає струм.

Що таке сила Ампера

Власне сила ампера и є тією силою дії магнітного поля на провідник, по якому йде струм.Сила Ампера визначаться за формулою результат множення щільності струму, що йде по провіднику наіндукцію магнітного поля, в яком знаходиться провідник. Як результат формула сили Ампера буде виглядати так

са = ст * ДчП * ми

Де, са — сила Ампера, ст — сила струму, ДчП — довжина частини провідника, ми — магнітна индукція.

Правило лівої руки

Правило лівої руки призначено для того, чтобы щоб допомогти запам’ятати, куди направлена ​​сила Ампера. Воно звучит в наступающем чином: якщо рука займа таке положени, для лінії самої магнітної индукції зовнішнього поля захода в долоню, пальца с мізинця по вказівний вказують пример в сторону руху в ізумівідідідідідня 90 , куди направлена ​​сила Ампера, що діє на элемент провідника.

Приблизительно так виглядає правило лівої руки на цій схемі.

Застосування сили Ампера

Застосування сили Ампера в сучасному світі дуже широке, можна навіть без перебільшення сказати, що ми буквально оточени силоюпера. Наприклад, коли ви їдете в трамвае, тролейбусі, электромобиль, його в рух приводить саме вона, сила Ампера. Аналогічно ліфти, електричні ворота, двері, будь-які електроприлади, все це працює саме завдяки силі Ампера.

Сила Ампера, відео

І на завершение невеликий відео урок про силу Ампера.

Автор: Павло Чайка, головний редактор журнала Пізнавайка

При написании статьи написано, что нужно сделать это максимально полно, коричнево и ярко. Буду вдячний для будь-який зворотний зв’язок и конструктивну критику у вигляді коментарів до статті. Також Ваше побажание / питання / пропозицію может написать мою почту [email protected] или в Фейсбук.

Сила Лоренца: формула, визначення и напрямок

Порядок з силою Ампера, кулонівської взамодії, електромагнітными полями у физических лиц часто зустрічається поняття сила Лоренца. Это устройство является одним из основоположных в електротехнических и электронных устройствах, на ряду между ними. Вона впливає на заряди, які рухаються в магнітному полі. У этого статті ми коротко и зрозуміло розглянемо, так как сила Лоренца и де вона застосовуться.

визначення

Коли електрони рухаються по провіднику — навколо нього виникає магнітне поле. В том же час, якщо пометьте провідник в поперечном магнітне поля и рухати ого — виникне ЕРС електромагнітної индукції. Якщо через провідник, який знаходиться в магнітному полі, протікає струм — на нього діє сила Ампера.

щ • • • • • | Вона обчислюються за формулою:

Вже згадана сила частково схожа на ту, що розглянута вище, але діє не на провідник, а на рухому заряджену частинку в магнітному полі. Формула має вигляд:

Важливо! Сила Лоренца (F л) діє на електрон, що рухається в магнітному полі, а на провідник — Ампера.

С двох формул видно, как и в першому и в другом випадку, чим ближний синус кута больше до 90 градусов, тим більший вплив надає на провідник или заряд Fа или F л відповідно.

Отже, сила Лоренца характеризует не зміна величини швидкості, а те, яке відбува зться вплив с боку магнітного поля на заряджений електрон или позитивний іон. При впливі на них Fл не робить роботи. Відповідно змінюється саме напрямок швидкості руху зарядженої частинки, а неїї величина.

Чтобы стосуться одиниці виміру сили Лоренца, як и у випадку зін силой в фізиці використовуться така величина як Ньютон.Її складові:

Як спрямована сила Лоренца

Для визначити напрямок сили Лорою, як і з сил Ампера, працює правило лівої руки. Это означало, для зрозуміти, куди направлено значення F л потрібно розкрити долоню лівої руки так, щоб в руку входили лінії магнітної индукції, а витягнуті чотири пальцы вказували силы этой швидкости. Тоді великий палец, відігнутий під прямим кутом до долоні, вказує напрям сили Лоренца. На изображениях нижнее ви бачите, як визначити напрямок.

Увага! Напрямок лоренцова дії перпендикулярно руху частинки и ліній магнітної индукції.

цьому, якщо бути точніше, для позитивно і негативно заряджених частинок має значення напрямок чотирьох розгорнутих пальців. Вище описане правило лівої руки содержитльовано для позитивної частинки. Якщо вона заряджена негативно, то есть лінії магнітної індукції повинні бути спрямовані не в розкриту долоню, а в її тильну сторону, и напрямок вектора F л буде протилежним.

Тепер ми розповімо простими словами, чтобы дать нам это явище і яке направду вплив вона робить на заряди. Припустимо, що електрон рухається в площині, перпендикулярній напряму ліній магнітної индукції. Ми вже згадали, що F л не вплине на швидкість, а лише змінює напрямок руху частинок. Тоді сила Лоренца буде надавати доцентрове вплив. Це відображено на малюнку нижче.

застосування

З усіх сфер, де використовуться сила Лоренца, однієї з наймасштабніших є рух частинок в магнітному полі землі.Якщо розглянути нашу планету як великий магніт, то частинки, які знаходяться біля північного магнітного полюсів, здійснюю прискорений рух по спіралі. В результате цього відбуваться их зіткнення за атомами з верхних шарі атмосферы, их ми бачимо північне сяйво.

Проте, й інші випадки, де застосовується це явище. наприклад:

• Електронно-променеві трубки. В їх електромагнітних відхиляють системы. ЕПТ застосовувалися больше ніж 50 человек поспіль в різних пристроях, починить від найпростішого осцилографа до телеведущих різних форм і розмірів.Цікаво, в питании передач кольцевых передач и роботов для графической дея- тельности до этих пір використовую ЕПТ монітори.
• Электронные машины — генераторы и двигуни. Хоча тут швидше діє сила Ампера. Але ці величини можна посмотреть як суміжні. Если это складывается при построении робота яких спостерігається вплив багатьох фізичних явищ.
• У прискорювачах заряджених частинок для того, щобить их орбіти і напрямки.

висновок

Підіб’ємо оценки и позначимо чотири основні тези цієї статті простою мовою:

1. Сила Лоренца діє на заряджені частинки, які рухаються в магнітному полі. Це виплива з основної формули.
2. Вона прямо пропорция скорости заряда зарядной части и магнитной индукции.
3. Чи не вплива на скорость частинки.
4. Вплива на напрямок частки.

Її роль досить велика в «електричних» сферах. Фаховец не является поводом для предположения, что основанные на теоретической информации данные об основах физических законов. Ці знание стануть у пригоді, як и тим, что займаться науковою роботою, проектуванням и просто для загального розвитку.

Наостанок рекомендуємо просмотры корисні відео для закріплення вивченого матеріалу:

Тепер ви знаєте, що таке сила Лоренца, чому вона дорівнює и як діє на заряджені частинки.