Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки

Благодаря сегодняшнему видеоуроку мы узнаем, как происходит обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Запомним правило левой руки. С помощью опыта мы узнаем, как происходит обнаружение магнитного поля по его воздействию на другой электрический ток. Изучим, в чём состоит правило левой руки.

На этом уроке мы обсудим вопрос, связанный с обнаружением магнитного поля по его действию на электрический ток, и познакомимся с правилом левой руки.

Обратимся к опыту. Первый подобный эксперимент по исследованию взаимодействия токов был проведен французским ученым Ампером в 1820 году. Эксперимент заключался в следующем: по параллельным проводникам пропускали электрический ток в одном направлении, затем в разных направлениях наблюдали взаимодействие этих проводников.

Рис. 1. Опыт Ампера. Сонаправленные проводники с током притягиваются, противонаправленные отталкиваются

Если взять два параллельных проводника, по которым проходит электрический ток в одном направлении, то в этом случае проводники будут друг к другу притягиваться. Когда в тех же самых проводниках электрический ток проходит в разных направлениях, проводники отталкиваются. Таким образом, мы наблюдаем силовое действие магнитного поля на электрический ток. Итак, можно сказать следующее: магнитное поле создается электрическим током и обнаруживается по его действию на другой электрический ток (сила Ампера).

Когда было проведено большое количество аналогичных экспериментов, то было получено правило, которое связывает между собой направление магнитных линий, направление электрического тока и силовое действие магнитного поля. Это правило получило название

правило левой руки. Определение: левую руку нужно расположить таким образом, чтобы магнитные линии входили в ладонь, четыре вытянутых пальца указывали направление электрического тока – тогда отогнутый большой палец укажет направление действия магнитного поля.

Рис. 2. Правило левой руки

Обратите внимание: мы не можем говорить о том, что, куда направлена магнитная линия, туда и действует магнитное поле. Здесь взаимосвязь между величинами несколько сложнее, поэтому мы пользуемся

правилом левой руки.

Вспомним, что электрический ток – это направленное движение электрических зарядов. Значит, магнитное поле действует на движущийся заряд. И мы можем воспользоваться в данном случае так же правилом левой руки для определения направления этого действия.

Обратите внимание на рисунок, на котором приведены различные случаи использования правила левой руки, и проанализируйте каждый случай самостоятельно.

Рис. 3. Различные случаи применения правила левой руки

Напоследок, еще один важный факт. Если электрический ток или скорость заряженной частицы направлены вдоль линий магнитного поля, то никакого действия магнитного поля на эти объекты не будет.

Список дополнительной литературы:

Асламазов Л.Г. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях // Квант. — 1984. — № 4. — С. 24-25. Мякишев Г.Я. Как работает электродвигатель? // Квант. — 1987. — № 5. — С. 39-41. Элементарный учебник физики. Под ред. Г.С. Ландсберга. Т. 2. – М., 1974. Яворский Б.М., Пинский А.А. Основы физики. Т.2. – М.: Физматлит, 2003.

Правило левой руки

Чудесное физическое явление, названное впоследствии в честь его открывателя, было обнаружено знаменитым французским физиком А. М. Ампером. В 1820 году Андре Мари экспериментально доказал наличие некой кинетической силы, которая воздействовала на проводник с электрическим током в магнитном индукционном поле. Сегодня мы знаем это открытие как «правило левой руки».

Сила Ампера

Направление воздействия силы Ампера по правилу левой руки определяем так: если расположить левую руку так, чтобы силовые вектора магнитной индукции были направлены в ладонь, а пальцы ладони были вытянуты по направлению тока, то отведенный под 90 градусов большой палец укажет направление силы Ампера.

На рисунке схематично показано правило определения направления силы Ампера: http://remontsila.ru/nauka/elektrika/pravilo-levoj-ruki.html

Важно помнить: сила Ампера не действует на проводник с током, если он расположен параллельно линиям магнитного поля.

Определение модульной единицы силы Ампера

Ампер является силой данного электрического тока, проходящего по двум параллельным проводникам, которые расположены на расстоянии 1-го метра друг от друга, вызывая на каждом участке протяженностью в 1 метр силу воздействия 2х10 в минус седьмой степени Ньютона.

Силу Ампера по модулю можно найти следующим образом: F=B^.I^.?^. sin ?, где ? — угол между линиями направления тока и магнитной индукции.

Сила Лоренца

Обладатель Нобелевской премии Хендрик Антон Лоренц в 1892 году развил свою теорию о силе (позже сила Лоренца), воздействующей на заряженные частицы в магнитном индукционном поле. Правило левой руки Лоренца позволяет определить направление этой силы: если расположить левую руку так, чтобы силовые вектора магнитного индукционного поля были направлены в ладонь, а пальцы ладони были вытянуты по направлению движения частицы с положительным зарядом, то отведенный в сторону большой палец левой руки укажет направление силы Лоренца.

На рисунке схематично показано правило определения направления силы Лоренца: http://remontsila.ru/nauka/elektrika/pravilo-levoj-ruki-sila-lorenca.html

Формула вычисления силы Лоренца: Fм = qVBsin ?, где ? — угол между векторами направления движения заряженной частицы и магнитной индукции.

Это открытие является теоретическим обоснованием принципа работы электродвигателей и электрогенераторов.

Методическая разработка по физике (9 класс) по теме: Сила Ампера. Сила Лоренца.Правила левой руки.

1. Сила Ампера.

Мы уже знаем, что магнитное поле образуется вокруг постоянных (природных) магнитов, проводников, по которым течет ток и вокруг движущихся заряженных частиц.

Чтобы отличить это поле от внешнего магнитного поля будем обозначать В0 – вектор магнитной индукции собственного поля и В- вектор магнитной индукции внешнего магнитного поля. Что будет происходить с магнитом, помещенным во внешнее магнитное поле? Магнит и магнитное поле будут взаимодействовать. Сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током, помещенным в это поле,  называется  силой Ампера.

Величина силы находится по формуле:

Fа = I*l*B*sinα  (1)

Где I- сила тока, А

        l- длина проводника, м

        В – вектор магнитной индукции внешнего магнитного поля, Тл.

        α – угол между вектором магнитной индукции и силой тока.

Проанализируем эту формулу: сила Ампера прямо пропорциональна току, длине проводника, вектору магнитной индукции внешнего магнитного поля.

Как влияет угол α на силу Ампера?

Если угол α равен нулю, то магнитное поле не будет действовать на проводник. Если угол будет равен 900, то сила Ампера будет максимальной.

Из формулы №1 находят величину вектора магнитной индукции.

В= Fа/ I*l* sinα

Направление силы Ампера определяется правилом левой руки.

Надо расположить левую руку так, чтобы вектор В колол ладонь, 4 пальца показывали направление силы тока, тогда, отогнутый на 900 большой палец покажет направление силы Ампера.

2. Сила Лоренца.

Сила, с которой внешнее магнитное поле действует на движущуюся заряженную частицу, попавшую в это магнитное поле, называется силой Лоренца.

Fл = q*V*B*sinα  (2)

        q — заряд частицы, Кл

        V – скорость частицы, м/с

        В – вектор магнитной индукции внешнего магнитного поля, Тл.

        α – угол между вектором магнитной индукции и скоростью частицы.

Проанализируем эту формулу: сила Лоренца прямо пропорциональна заряду частицы, скорости движения частицы, вектору магнитной индукции внешнего магнитного поля. Поле не будет действовать на частицу, если та влетела в поле под углом 00, и примет свое максимальное значение, если угол будет равен 900. Кроме того, при угле 900 сила Лоренца заставит частицу двигаться по окружности и сила Лоренца будет являться центростремительной силой.

Fл = maц

Fл = q*V*B

aц = V2/r       , отсюда mV/r = qB

Эта формула позволяет найти массу частицы, ее скорость, радиус окружности, по которой она будет двигаться в магнитном поле, заряд частицы, вектор магнитной индукции внешнего поля.

Для определения направления силы Лоренца используется правило левой руки:

Надо расположить левую руку так, чтобы вектор В колол ладонь, 4 пальца показывали направление скорости частицы, тогда, отогнутый на 900 большой палец покажет направление силы Лоренца. Это правило используют для определения направления положительно заряженной частицы, если частица заряжена отрицательно, то силу перенаправляют в другую сторону.

Сила Лоренца может:

• тормозить частицу,
• разгонять ее,
• двигать по спирали,
• двигать по окружности.

Помогите пожалуйста. 1,сила Лоренса.Как её определяют?. 2Правило по определению Силы ампера правило левой руки.

2-большой палец под углом 90 градусов к ладони, четыре пальца направлены по направлению тока, линии индукции входят в ладонь, большой палец показывает силу.

Сила Лоренца — произведение величины заряда на сумму значений магнитного и электрического полей и на скорость. А правило левой руки определяется для ЭДС в теории вращающих машин — если поместить левую руку в магнитном поле так, чтобы в ладонь входили магнитные силовые линии, а вытянутые пальцы показывали направление тока в проводнике, то большой палец, отогнутый в плоскости ладони на 90°, будет показывать направление действия электромагнитной силы на проводник

Направление силы Лоренца можно определить с помощью правила левой руки. Лоренца сила — это сила, действующая на движущийся электрический заряд во внешнем магнитном поле. Направление магнитного поля прямого тока можно определить по правилу правого буравчика. Если вращать рукоятку буравчика так, чтобы поступательное движение острия буравчика указывало направление тока, то направление вращения рукоятки буравчика укажет направление силовых линий магнитного поля тока. Направление магнитного поля прямого тока можно определять также и с помощью первого правила правой руки. Один заряд перемещается в магнитном поле — Сила Лоренца. Множество зарядов перемещается в магнитном поле это ток, который выражается в Амперах или микроамперах и т. п..