В физике и электротехнике широко используются различные приемы и способы, позволяющие определить одну из характеристик магнитного поля - направленность напряженности. С этой целью используется закон буравчика, правой и левой руки. Данные способы позволяют получить довольно точные результаты.
Правило буравчика и правой руки
Закон буравчика используется для определения направленности напряженности магнитного поля. Оно работает при условии прямолинейного расположения магнитного поля, относительно проводника с током.
Это правило заключается в совпадении направленности магнитного поля с направленностью рукоятки буравчика, при условии вкручивания буравчика с правой нарезкой в направлении электрического тока. Данное правило применяется и для соленоидов. В этом случае, большой палец, оттопыренный на правой руке, указывает направление линий . При этом, соленоид обхватывается так, что пальцы указывают направление тока в его витках. Обязательным условием является превышение длиной катушки ее диаметра.
Правило правой руки противоположно правилу буравчика. При обхватывании исследуемого элемента, пальцы в сжатом кулаке указывают направление магнитных линий. При этом, учитывается поступательное движение по направлению магнитных линий. Большой палец, который отогнут на 90 градусов по отношению к ладони, указывает направление .
При движущемся проводнике, силовые линии перпендикулярно входят в ладонь. Большой палец руки вытянут перпендикулярно, и указывает направление движения проводника. Оставшиеся четыре оттопыренных пальца, расположены в направлении индукционного тока.
Правило левой руки
Среди таких способов, как правило буравчика, правой и левой руки, следует отметить правило левой руки. Для того, чтобы это правило работало, необходимо расположить левую ладонь таким образом, чтобы направление четырех пальцев было в сторону электрического тока в проводнике. Индукционные линии входят в ладонь перпендикулярно под углом 900. Большой палец отогнут, и указывает направление силы, действующей на проводник. Обычно, этот закон применяется, когда нужно определить направление отклонения проводника. В данной ситуации проводник располагается между двумя магнитами и по нему пропущен электрический ток.
Правило левой руки формулируется еще и таким образом, что четыре пальца на левой руке располагаются в направлении, куда движутся положительные или отрицательные частицы электрического тока. Индукционные линии, как и в других случаях, должны перпендикулярно располагаться относительно ладони и входить в нее. Большой оттопыренный палец указывает на направление силы Ампера или Лоренца.
Магнитное поле действует на проводник с током. Силу, которая возникает при этом, называют силой Ампера .
Сила Ампера действует на про-водник с током в магнитном поле.
Исследуем, от чего зависит модуль и направление данной силы. С этой целью используем установку, в которой прямо-линейный проводник подвешен на тонких проволочках в магнитном поле постоянного магнита (рис. 6.16). Гибкие проволочки, присоединенные к концам проводника, по-зволяют включать его в электрическую цепь, сила тока в которой регулируется с помощью реостата и измеряется ампермет-ром.
Легкая, но жесткая тяга соединяет про-водник с чувствительным измерителем силы.
Замкнув электрическую цепь, в которую входит исследуемый проводник, увидим, что он отклонится от положения равно-весия, а измеритель покажет определенное значение силы. Увеличим силу тока в про-воднике в 2 раза и увидим, что сила, дейст-вующая на проводник, также увеличится в 2 раза. Любые другие изменения силы тока в проводнике вызовут соответствующие изме-нения силы, которая действует на провод-ник. Сопоставление полученных результатов позволяет сделать вывод, что сила F, дейст-вующая в магнитном поле на проводник с током, пропорциональна силе тока I в нем:
Сила Ампера пропорциональна силе тока в проводнике.
Расположим еще один магнит рядом с первым. Длина той части проводника, которая находится в магнитном поле, уве-личится приблизительно в 2 раза. Значение силы, действующей на проводник, также увеличится приблизительно в два раза. Та-ким образом, сила F, действующая на про-водник с током в магнитном поле, про-порциональна длине части проводника Δ l , которая находится в магнитном поле:
F ~ Δ l.
Сила Ампера пропорциональна длине активной части провод-ника.
Сила увеличится также тогда, когда при-меним другой, более «сильный» магнит с большей магнитной индукцией. Это позво-ляет сделать вывод о зависимости силы F от магнитной индукции поля B:
F ~ B. Материал с сайта
Максимальной сила будет тогда, когда между магнитной индукцией и проводни-ком угол α = 90°. Если же этот угол равен нулю, то есть магнитная индукция будет па-раллельной проводнику, то сила будет равна нулю. Отсюда нетрудно сделать вывод о за-висимости силы Ампера от угла между маг-нитной индукцией и проводником.
Окончательно формула для расчета силы Ампера будет иметь вид
F А = BI Δ l . sin α .
Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки (рис. 6.17).
Правило левой руки. Если левую руку разместить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а четыре пальца показывали направление тока, то отставленный большой палец пока-жет направление силы, действующей на про-водник с током в магнитном поле.
Сила Лоренца Сила Лоренца Модуль силы Лоренца. Модуль силы Лоренца. Направление силы Лоренца Направление силы Лоренца Правило левой руки Правило левой руки Плоские траектории движения заряженных частиц в однородном магнитном поле Плоские траектории движения заряженных частиц в однородном магнитном поле Вопросы по теме. Вопросы по теме. Сила Лоренца Сила Лоренца Модуль силы Лоренца. Модуль силы Лоренца. Направление силы Лоренца Направление силы Лоренца Правило левой руки Правило левой руки Плоские траектории движения заряженных частиц в однородном магнитном поле Плоские траектории движения заряженных частиц в однородном магнитном поле Вопросы по теме. Вопросы по теме.
Сила Лоренца - сила, действующая на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля. Х.Лоренц ()–голландский физик, основатель электронной теории строения вещества.
Если кисть левой руки расположить так, что четыре вытянутых пальца указывают направление скорости положительного заряда, а вектор магнитной индукции входит в ладонь, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы действующей на данный заряд.
Плоские траектории движения заряженных частиц в однородном магнитном поле Заряженная частица влетающая в однородное магнитное поле параллельно линиям магнитной индукции, движется равномерно вдоль этих линий. Вращение отрицательного заряда по окружности происходит в направлении противоположенном вращению положительного заряда (рис.в)
1. Каким образом, зная силу Ампера, можно найти силу Лоренца? 2. Дайте определение силе Лоренца. Чему равен её модуль? 3. Как определяется направление силы Лоренца с помощью правила левой руки? 4. Почему заряженная частица, влетающая в однородное магнитное поле в плоскости, перпендикулярно линиями магнитной индукции, движется по окружности? В каком случае частица движется в магнитном поле прямолинейно? 5. Докажите, что период обращения по окружности заряженной частицы в поперечном магнитном поле не зависит от её скорости.
