Взаимодействие токов в параллельных проводах
Французский ученый Андре Ампер в 1820 г. установил закон взаимодействия электрических токов: параллельные проводники с электрическими токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных — отталкиваются.
Пусть два провода длиной / расположены параллельно на расстоянии а друг от друга (рис. 4.10). По проводам протекают токи 1 и /2 противоположного (рис. 4.10, а) или одинакового направления (рис. 4.10, б). Оба провода окружены общим магнитным полем, полученным в результате наложения двух полей (от тока /, и тока /2). Направление вектора магнитной индукции В определяем по правилу буравчика, направление электромагнитной силы Рэм — по правилу левой руки. Из рисунка 4.10 видно, что параллельные провода с токами одного направления притягиваются друг к другу, а противоположного — отталкиваются (что подтверждает закон Ампера) с равными силами Рэщ = Рэщ = Рэм даже при В ф В2, т.е. ф /2. Сила Ампера для двух параллельных проводников с токами:
На практике часто встречается параллельное расположение проводников (например, кабели, линии электропередач, шины в распределительных устройствах и др.). Поэтому в электротехнических расчетах таких устройств необходимо учитывать силы взаимодействия, обусловленные токами. В практических расчетах находят силу, действующую на единицу длины проводов
При коротких замыканиях в электрической цепи сила взаимодействия между проводами достигает особенно больших значений.
Два параллельных провода расположены в воздухе на расстоянии 30 см. На каждый метр провода действует сила 50 Н. Определить значения токов в проводах при условии, что они равны.
Из формулы (4.2) определяем значение тока. Учитывая, что 1 = /2(
Объясните почему два провода, по которым токи протекают в одном направлении, притягиваются с некоторой силой другк другу.
По двум параллельным проводникм течет ток влево. Как взаимодействуют проводники?Доказать правильность ответа.
Объясните почему два параллельных провода, по которым токи протекают в противоположных направлениях, отталкиваются друг от друга с некоторой силой.
Знаешь ответ? Добавь его сюда!
Ответить на вопрос
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Помогите пожалуйста решить.1-12. Определите состав получаемого газа и объем воздуха, необходимого для сжигания 1000 м3 газа, содержащего 0.85 объемных долей H2S; 0.04 объемных доли воды и 0.11 объемных долей N2 по реакции: H2S + О2 = H2О + SО2 (стехиометрические коэффициенты не указаны). Воздух содержит 0.015 объемных долей Н2О.
1-7. При регенерации аммиака дистиллерную жидкость обрабатывают стехиометрическим количеством раствора известкового молока с содержанием 10 % Са(ОН)2 (по массе). Определить состав (в массовых %) раствора, образовавшегося в результате протекания реакции: 2NH4Cl + Са(ОН)2 = 2NH3 + СаСl2 + 2Н2О. Состав дистиллерной жидкости: 5% NH4Cl; 5% NaCl; 90% H2O (все в массовых процентах); растворимостью в воде аммиака, образовавшегося после обработки дистиллерной жидкости, пренебречь.
Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки
Заряженная частица движется в однородном магнитном поле так, как показано на рисунке. Линии магнитной индукции направлены от наблюдателя. Куда направлена сила, действующая на заряженную частицу?
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Варианты ответов
- вверх
- влево
- вправо
- вниз
Вопрос 2
Как называется сила, с которой магнитное поле действует на помещённый в него проводник с током?
Запишите ответ:
Вопрос 3
Два параллельных провода, по которым протекают токи в разных направлениях
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Варианты ответов
- Притягиваются
- Не взаимодействуют
- Отталкиваются
- Сначала притягиваются, а потом отталкиваются
Вопрос 4
Рисунок демонстрирует правило .
Вопрос 5
Укажите истинность высказываний.
Укажите истинность или ложность вариантов ответа:
Варианты ответов
- Магнитное поле не действует если прямолинейный проводник с током параллелен линиям магнитного поля
- Магнитное поле не действует, если ориентация прямолинейного проводника с током совпадает с направлениями линий магнитного поля
- Магнитное поле не действует, если направление вектора скорости движущейся заряженной частицы совпадает с направлением линий магнитного поля
- Магнитное поле не действует, если скорость движущейся заряженной частицы параллельна линиям магнитного поля
Вопрос 6
Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по движению . заряженной частицы (или против движения . заряженной), то отставленный на 90 о большой палец укажет направление действующей на частицу силы.
Варианты ответов
- . положительно. отрицательно
- . положительно. положительно
- . отрицательно. отрицательно
- . отрицательно. положительно
Вопрос 7
При включении тока в цепи, изображённой на рисунке, лёгкая алюминиевая трубочка покатилась внутрь магнита. Определите полярность клемм источника тока.
Выберите один из 2 вариантов ответа:
Варианты ответов
- «-«, «+»
- «+», «-«
Вопрос 8
Два параллельных провода, по которым протекают токи в одном направлении
Выберите один из 4 вариантов ответа:
Варианты ответов
- Сначала притягиваются, а потом отталкиваются
- Притягиваются
- Не взаимодействуют
- Отталкиваются
Вопрос 9
Электрон движется в однородном магнитном поле так, как показано на рисунке. Линии магнитной индукции направлены к наблюдателю. Как направлена сила, действующая на электрон со стороны магнитного поля?
1.2. Взаимодействие проводников с током
Опыт показывает, что проводники, по которым текут электрические токи, взаимодействуют друг с другом. Так, например, два тонких прямолинейных параллельных проводника притягиваются друг к другу, если направления протекающих в них токов совпадают, и отталкиваются, если направления токов противоположны (рис. 2).
Рис. 2. Взаимодействие параллельных проводников с током.
Определяемая экспериментально сила взаимодействия проводников, отнесенная к единице длины проводника (т.е., действующая на 1м проводника) вычисляется по формуле:
,
где 
и 
– силы токов в проводниках, 
– расстояние между ними в системе СИ, 
— так называемая, магнитная постоянная (
).
Связь между электрической 
и магнитной 
постоянными определяется соотношением:
где 
= 3·10 8 м/с – скорость света в вакууме.
На основании эмпирической формулы для 
установлена единица силы тока в системе СИ – Ампер (А).
Ампер – сила такого неизменяющегося тока, который, проходя по двум прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызывает силу взаимодействия между ними, равную 2·10 -7 Н на 1 м длины.
Итак, при протекании электрического тока по проводнику в окружающем его пространстве происходят какие-то изменения, что заставляет проводники с током взаимодействовать, а магнитную стрелку вблизи проводника с током поворачиваться. Таким образом, мы пришли к выводу, что взаимодействие между магнитами, проводником и током, между проводниками с током осуществляется посредством материальной среды, получившей название магнитного поля. Из опыта Эрстеда следует, что магнитное поле имеет направленный характер, поскольку угол поворота стрелки зависит от величины и направления протекающего тока. Это подтверждается также и опытами по взаимодействию проводников с током.
1.3. Индукция магнитного поля
Рассмотрим взаимодействие прямого проводника с током с магнитным полем подковообразного магнита. В зависимости от направления тока проводник втягивается или выталкивается из магнита (рис. 3).
Рис. 3. Взаимодействие прямого проводника с током с магнитным полем подковообразного магнита.
Мы пришли к заключению, что на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила. Причем эта сила зависит от длины проводника и величины протекающего по нему тока, а также от его ориентации в пространстве. Можно найти такое положение проводника в магнитном поле, когда эта сила 
будет максимальной. Это и позволяет ввести понятие силовой характеристики магнитного поля.
Силовой характеристикой магнитного поля является физическая величина, определяемая в данном случае как
,
Она получила название индукции магнитного поля. Здесь 
— максимальная сила, действующая на проводник с током в магнитном поле,
— длина проводника,
— сила тока в нем.
Единица измерения вектора магнитной индукции – тесла 
.
1 Тл – индукция такого магнитного поля, которое действует с силой 1 Н на каждый метр длины прямолинейного проводника, расположенного перпендикулярно направлению поля, если по проводнику течет ток 1 А:
Индукция магнитного поля – величина векторная. Направление вектора магнитной индукции 
в нашем случае связано с направлениями
и
правилом левой руки (рис. 4):
если вытянутые пальцы направить по направлению тока в проводнике, а силовые линии магнитного поля будут входить в ладонь, то отогнутый большой палец укажет направление силы 
, действующей на проводник с током со стороны магнитного поля.
Рис. 4. Правило левой руки
Численное значение вектора 
можно определить и через момент сил, действующих на рамку с током в магнитном поле:
,
— максимальный вращательный момент, действующий на рамку с током в магнитном поле, 
— площадь рамки,
— сила тока в ней.
За направление вектора 
в этом случае (рис. 5) принимается направление нормали 
к плоскости витка, выбранное так, чтобы, глядя навстречу 
, ток по витку протекал бы против часовой стрелки.
Единица измерения вектора магнитной индукции – тесла 
.
За направление вектора 
в этом случае (рис. 5) принимается направление нормали 
к плоскости витка, выбранное так, чтобы, глядя навстречу 
, ток по витку протекал бы против часовой стрелки.
Рис. 5. Ориентирующее действие магнитного поля на рамку с током.
Силовые линии магнитного поля (линии индукции магнитного поля) – это линии, в каждой точке которых вектор 
направлен по касательной к ним.
Модуль магнитной индукции пропорционален густоте силовых линий, т.е. числу линий, пересекающих поверхность единичной площади, перпендикулярную этим линиям.
В таблице 1 приведены картины силовых линий для различных магнитных полей.
Так, например, направление линий магнитной индукции прямого провода с током определяется по правилу буравчика (или «правого винта»):
если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции.
Таким образом, силовые линии магнитного поля бесконечного прямого проводника с током представляют собой концентрические окружности, лежащие в плоскости, перпендикулярной проводнику. С увеличением радиуса r окружности модуль вектора индукции магнитного поля уменьшается.
Для постоянного магнита за направление силовых линий магнитного поля принято направление от северного полюса магнита N к южному S.
Картина линий индукции магнитного поля для соленоида поразительно похожа на картину линий индукции магнитного поля для постоянного магнита. Это навело на мысль о том, что внутри магнита имеется много маленьких контуров с током. Соленоид тоже состоит из таких контуров – витков. Отсюда и сходство магнитных полей.