Проводники с током в магнитном поле. Лекция 7

Не множьте сущностей без крайней необходимости
«Бритва Оккама»
Чуев А.С. - 2019 г.

Уи́льям О́ккам (англ. William of Ockham; ок. 1285, Оккам, графство Суррей — 1347, Мюнхен) — английский философ, францисканский монах из Оккама[1], маленькой деревни в графстве Суррей в Южной Англии. Сторонник номинализма, считал, что существует только индивидуальное, а универсалии существуют только благодаря абстрактному мышлению в человеческом уме, а помимо этого не обладают никакой метафизической сущностью.
Чуев А.С. - 2019 г.

АМПЕР Андре Мари (1775 – 1836) – французский физик математик и химик.
Основные физические работы посвящены электродинамике. Сформулировал правило для определения действия магнитного поля тока на магнитную стрелку. Обнаружил влияние магнитного поля Земли на движущиеся проводники с током.
Закон Ампера
Чуев А.С. - 2019 г.

В 1820 г. А. М. Ампер экспериментально установил, что два длинных проводника с током взаимодействуют друг с другом с силой, приходящейся на единицу длины:
где b – расстояние между проводниками, а k – коэффициент пропорциональности зависящий от системы единиц.
В первоначальное выражение закона Ампера не входила никакая величина характеризующая магнитное поле. Потом разобрались, что взаимодействие токов осуществляется через магнитное поле и следовательно в закон должна входить характеристика магнитного поля.
Чуев А.С. - 2019 г.

В современной записи в системе СИ, закон Ампера выражается формулой:
Это сила с которой магнитное поле действует на бесконечно малый проводник с током I.
Модуль силы действующей на проводник
Чуев А.С. - 2019 г.

Сила Ампера:
Чуев А.С. - 2019 г.

Если магнитное поле однородно и проводник перпендикулярен силовым линиям магнитного поля, то
где – ток через проводник сечением S.
Чуев А.С. - 2019 г.

Сила Ампера
П Р А В И Л О левой руки
Чуев А.С. - 2019 г.

Из закона Ампера следует: магнитная индукция В – величина, численно равная силе, с которой магнитное поле действует на проводник единичной длины, по которому течет единичный ток.
Единица измерения индукции
(Тесла)
Чуев А.С. - 2019 г.

Взаимодействие двух параллельных бесконечных проводников с током
Пусть b – расстояние между проводниками. Задачу следует решать так: один из проводников I2 создаёт магнитное поле, второй I1 находится в этом поле.
Чуев А.С. - 2019 г.

Магнитная индукция, создаваемая током I2 на расстоянии b от него:
Если I1 и I2 лежат в одной плоскости, то угол между B2 и I1 прямой, следовательно сила, действующая на элемент тока I1 dl
На каждую единицу длины проводника действует сила:
Чуев А.С. - 2019 г.

Взаимодействие бесконечно малых элементов dl1, dl2 параллельных токов I1 и I2:
– токи, текущие в одном направлении притягиваются;
– токи, текущие в разных направлениях, отталкиваются
Чуев А.С. - 2019 г.

Чуев А.С. - 2019 г.

Силе неизменяющегося тока в 1 ампер соответствует ток, при прохождении которого по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и
ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии одного метра, соответствует сила магнитного взаимодействия на каждый метр длины проводников, равная 2⋅10−7 Н.
Таким образом, на основе закона Ампера устанавливается эталон единицы силы тока в СИ.
Чуев А.С. - 2019 г.

Другие формулы, определяющие силу Ампера
Чуев А.С. - 2019 г.

Магнитный момент контура с током
Чуев А.С. - 2019 г.

Чуев А.С. - 2019 г.

Воздействие магнитного поля на рамку с током
Рамка с током I находится в однородном магнитном поле α – угол между и (направление нормали связано с направлением тока правилом буравчика).
Чуев А.С. - 2019 г.

Рисунок из Иродова
Чуев А.С. - 2019 г.

Когда и антипараллельны, M = 0 (так как плечо равно нулю), это состояние, неустойчивого равновесия. Рамка сжимается и, если чуть сместится, сразу возникает вращающий момент такой что она перевернется.
В неоднородном поле рамка повернется и будет вытягиваться в область более сильного поля.
Чуев А.С. - 2019 г.

Направление вектора магнитного момента совпадает с положительным направлением нормали:
Чуев А.С. - 2019 г.

для данной точки магнитного поля будет одним и тем же и может служить характеристикой магнитного поля, названной магнитной индукцией:
– вектор магнитной индукции, совпадающий с нормалью
Отношение момента силы к магнитному моменту
Аналогия с электрическим полем
Чуев А.С. - 2019 г.

1 Тл (один тесла равен магнитной индукции однородного магнитного поля, в котором) на плоский контур с током, имеющим магнитный момент 1 А·м2 действует вращающий момент 1 Н·м.
Один тесла 1 Тл = 104 Гс.
Гаусс – единица измерения в Гауссовой системе единиц (СГС).
Чуев А.С. - 2019 г.

ТЕСЛА Никола (1856 - 1943)-сербский ученый в области электротехники, радиотехники
Разработал ряд конструкций многофазных генераторов, элек-тродвигателей и трансформа-торов. Сконструировал ряд радио-управляемых самоходных механизмов.
Изучал физиологическое действие токов высокой частоты. Построил в 1899 радиостанцию на 200 кВт в Колорадо и радиоантенну высотой 57,6 м в Лонг-Айленде. Изобрел электрический счетчик, частотомер и др.
Чуев А.С. - 2019 г.

Этот безумный изобретатель
Чуев А.С. - 2019 г.

«Я мог бы обрушить
Бруклинский мост за час»
Чуев А.С. - 2019 г.

Мировая башня связи
Чуев А.С. - 2019 г.

Главным сооружением была каркасная башня высотой 57 метров с огромной медной «тарелкой» наверху – гигантским усилительным передатчиком. И со стальной шахтой, углубленной в землю на 36 метров.
Чуев А.С. - 2019 г.

Тесла зажёг небо над океаном на тысячи миль…
Чуев А.С. - 2019 г.

Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле
Чуев А.С. - 2019 г.

Работа по перемещению проводника
с током в магнитном поле
Рассмотрим контур с током, образованный неподвижными проводами и скользящей по ним подвижной перемычкой длиной l
Этот контур находится во внешнем однородном магнитном поле , перпендикулярном к плоскости контура. При показанном на рисунке направлении тока I, вектор сонаправлен с нормалью контура .
Чуев А.С. - 2019 г.

На элемент тока I (подвижный провод) длиной l действует сила Ампера, направленная вправо:
Пусть проводник l переместится параллельно самому себе на расстояние dx. При этом совершится работа:
Чуев А.С. - 2019 г.

Работа, совершаемая при перемещении замкнутого контура с током в магнитном поле, равна произведению величины тока на изменение магнитного потока, сцепленного с этим контуром.
Чуев А.С. - 2019 г.

Работа силы Ампера определяется двумя факторами
Изменением силы тока
Изменением потока магнитной индукции сквозь замкнутый контур
Чуев А.С. - 2019 г.

Дополнительный материал
Чуев А.С. - 2019 г.

Уравнения магнитостатики
Уравнениями электростатики
Магнитный диполь
Электрический диполь
Чуев А.С. - 2019 г.

Аналогии электромагнетизма
Чуев А.С. - 2019 г.

Чуев А.С. - 2019 г.

Чуев А.С. - 2019 г.

Полевые ЭМ величины это отпечаток через заряд базовых динамических ФВ
Чуев А.С. - 2019 г.

Структуро-средовые ЭМ величины это отпечаток через заряд ФВ действия
Чуев А.С. - 2019 г.

Чуев А.С. - 2019 г.

Чуев А.С. - 2019 г.
Определить емкость системы конденсаторов

Чуев А.С. - 2019 г.
Определить емкость системы конденсаторов С1 = С2 = С