Физика — 9

Исследованние

2

2. Замкните ключ и проследите за возникшим явлением.
3. Проверьте, как зависит направление силы Ампера:
   1. от смены мест его полюсов путем переворачивания магнита;
   2. от смены мест соединительных проводов на клеммах источника тока.
4. Проверьте от каких величин и как зависит модуль силы Ампера:
   1. от силы тока в проводнике, увеличивая или уменьшая силу тока с помощью реостата;
   2. от индукции магнитного поля, заменяя один магнит на другой с более мощным магнитным полем;
   3. от длины проводника, используя два магнита вместо одного (с увеличением в два раза длины проводника в магнитном поле).

Обсудите результат:

• От чего зависит направление силы Ампера, с которой магнитное поле действует на проводник с током?
• От чего и как зависит модуль силы Ампера?

• Перепишите предложения в рабочий листок и дополните их.
1. Направление силы Ампера зависит — …

2. Правило правой руки для силы Ампера — ….
3. Модуль силы Ампера равен — …

1. Поместим прямой проводник с током в магнитном поле перпендикулярно его линиям индукции:
   a) какой угол (в градусах) образует проводник с током с направлением силы Ампера?
   b) какой угол (в градусах) образует вектор индукции с направлением силы Ампера?
2. Выразите правило левой руки для силы Ампера.
3. Какая величина принята в качестве силовой характеристики магнитного поля — вектора магнитной индукции?

План Сила Ампера(Решение задач)

 

3. Совместно с учащимися определить цели урока/ЦО.

Актуализация знаний.

Просмотр видеофрагмента «Сила Ампера»

После просмотра с учениками обсудить вопросы:

Вопросы к классу

1) Как называется сила, которая действует на проводник с током со стороны магнитного поля?

2) От каких физических величин зависит  сила Ампера?

3) При каких значениях угла сила Ампера принимает максимальное значение?

4) При каких значениях угла сила Ампера принимает минимальное значение?

5) При каких значениях угла сила Ампера принимает среднее значение?

4. Объяснение новой темы.

а) Обсудить различные алгоритмы решения задач.

1)   Расчёт силы Ампера.

2)   Определение силы тока из закона Ампера.

3)   Вычисление вектора магнитной индукции из закона Ампера.

4)   Определение длины проводника из закона Ампера.

5)   Вычисление значения угла между вектором В и силой тока в проводнике.

б) Решение задач (разной уровней сложности.)

Каждая группа получает отдельные карточки с заданиями.

1-3 группа

СР № 30

 

СУ № (№ 1, 3, 5)

ВУ № (№ 1, 3, 5)

2-4 группа

СР № 30

 

СУ № (№ 2, 4, 6)

ВУ № (№ 6)

 

1 этап: Решение задач —  разминка:

Ученики решают задачи в группах на скорость с  общей сверкой результатов в классе. (1 задача)

2 этап:

Решение задач -закрепление:

Ученики решают задачи в парах на взаимопроверку. (1 задача)

3 этап: Решение задач —  углубление (1 задача).

Самостоятельное решение задачи. Первые решившие задачу верно объясняют решение задачи тем, кто испытывает затруднения.

 

Оценивание по критериям

1) Правильно записанное условие задачи;

2) Правильная запись формулы силы Ампера.

3) Вывод из формулы искомой физической величины.

4) Нахождение численного значения.

5) Запись ответа.

 

Подсчёт стикеров за индивидуальную и групповую работу.

[PDF] Модуль вектора магнитной индукции. Сила Ампера

Download Модуль вектора магнитной индукции. Сила Ампера…

I.Повторение Ответить на вопросы по вариантам ( или фронтальный опрос).

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Какие силы называются магнитными? Как взаимодействуют проводники с током? Как установлены свойства магнитного поля? Перечислите свойства магнитного поля. Как магнитное поле проводника действует на замкнутый контур с током ? Какая величина характеризует магнитное поле в каждой точке? Какое направление принимают за направление вектора магнитной индукции? Что позволяет определить правило «буравчика»? Что позволяет определить правило правой руки? Какие поля называют вихревыми? В чем заключается отличие вихревого поля от потенциального?

II.Тема урока: Модуль вектора магнитной индукции. Сила Ампера.

План изложения новой темы: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Сила Ампера. Модуль вектора магнитной индукции. Единица измерения магнитной индукции. Закон Ампера. Правило левой руки. Действие магнитного поля на рамку с током. Применение силы Ампера

Цель урока: • Рассмотреть действие магнитного поля на проводник с током • Ввести количественную характеристику магнитного поля – модуль вектора магнитной индукции; • Сформулировать закон Ампера и показать его практическую значимость.

• Сила Ампера – это сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током. • От чего зависит сила Ампера?

Экспериментально установлено, что сила Ампера зависит 1. от значения силы тока в проводнике, 2. от длины проводника, 3. от угла, образованного вектором магнитной индукции и проводником. Примечание: сила Ампера максимальна, когда вектор магнитной индукции перпендикулярен проводнику.

Модуль вектора магнитной индукции определяется отношением максимальной силы, действующей со стороны магнитного поля на отрезок проводника с током, к произведению силы тока на длину этого отрезка:







F

max

I l

Единица измерения магнитной индукции – Тесла (Тл)

• Физический смысл: За единицу магнитной индукции принимают индукцию однородного поля, в котором на участок проводника длиной 1 м при силе тока в нем 1 А, действует со стороны поля сила 1 Н:

Модуль силы Ампера Из опыта: магнитное поле, вектор индукции которого направлен вдоль проводника с током, не оказывает никакого действия на ток. Поэтому модуль силы зависит лишь от модуля составляющей вектора В, перпендикулярной проводнику, и не зависит от составляющей В, направленной вдоль проводника.

B



 B sin 

Сила Ампера равна произведению вектора магнитной индукции, модуля силы тока, длины участка проводника и синуса угла между магнитной индукцией и участком проводника. • Это выражение носит название «закон Ампера». Математическая форма записи закона Ампера

Направление силы Ампера можно определить используя правило левой руки:

Действие магнитного поля на рамку с током. В магнитном поле возникает пара сил, момент которых приводит катушку во вращение.

Применение силы Ампера. Ориентирующее действие магнитного поля на контур с током используют в электроизмерительных приборах магнитоэлектрической системы – амперметрах и вольтметрах. 1. Сила, действующая на катушку, прямо пропорциональна силе тока в ней. 2. При большой силе тока катушка поворачивается на больший угол, а вместе с ней и стрелка. 3. Остается проградуировать прибор – т.е. установить каким углам поворота соответствуют известные значения силы тока.

III.Закрепление 1. 2. 3. 4.

5. 6. 7. 8.

Какая сила называется силой Ампера? От чего зависит сила Ампера? Когда сила Ампера максимальна? Чему равен модуль вектора магнитной индукции? Что принимают за единицу измерения магнитной индукции? Как читается закон Ампера? В чем заключается правило левой руки? Решение задачи №3(упр1, стр.26)

IV.Домашнее задание: §3,4 учебника, ответить на вопросы; упр.1 (1,2) стр.26 §5. Громкоговоритель ( самостоятельно)

1.Каково действие магнитного поля на проводник с током? 2. От чего … применения?

1. Магнитное поле действует с некоторой силой на любой проводник с током,
находящийся в нем.
Если проводник, по которому протекает электрический ток подвесить в магнитном поле, например, между полюсами магнита, то магнитное поле будет действовать на проводник с некоторой силой и отклонять его.
2.На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера, которая заставляет проводник двигаться. Направление движения проводника с током в магнитном поле  — направление силы Ампера — зависит от направления тока в проводнике и от направления вектора магнитной индукции.
3.https://fizikaedu.ru/2019/11/06/pri-pomoshhi-kakogo-pribora-mozhno-osushhestvit-vrashhenie-provodnika-s-tokom-v-magnitnom-pole/
4.при помощи металлических колец
5.Сегодня известна не одна модификация электромотора, но несмотря на это, вне зависимости от его сложности и дополнительных узлов, каждый такой агрегат состоит из двух основных частей: статора и ротора. Статор представляет собой неподвижную несущую часть, на которой установлены магнитопроводы, а в некоторых случаях и индуктор — технический блок, преобразующий переменный ток в постоянный. Основой статора любого автомобиля является литой или сварной корпус из металла (станина) и сердечник. В сердечнике предусмотрены специальные пазы, в которых установлена статорная обмотка (из медной проволоки). Её роль играют тонкие, параллельно расположенные и изолированные жилы из меди (или медных сплавов).Под ротором принято подразумевать главный движущий элемент мотора. Наиболее часто он приобретает вид стального вала, по бокам которого закреплены подшипники. Поверх вала располагается медная обмотка, закрытая пластинами-магнитопроводами. Ротор плотно устанавливается во внутреннюю часть статора, при этом между верхней поверхностью ротора и внутренней частью статора устанавливается минимальный зазор, который не препятствует вращению вала во время работы. Питание такого узла производится при помощи литий-ионного аккумулятора, его основой являются отдельные модули, подключённые в единое целое при помощи последовательной схемы. Это позволяет создать напряжение необходимой мощности и с устойчивыми параметрами. Зачастую на выходе такой батареи формируется около 300 В постоянного тока, но в некоторых моделях автомобилей при чётко устроенном взаимодействии всех узлов показатель может доходить и до 700 В.
6. электрические двигатели применяются — в металлургии, электроэнергетике, машиностроении, в нефтегазовой отрасли
7.преимущества -не загрязняют атмосферу, не нужен запас топлива, меньшие размеры при одинаковой мощности, КПД достигает до 98 процентов.
8.Один из первых в мире электрических двигателей, пригодных для практического применения, был изобретён русским учёным Борисом Семёновичем Якоби в 1834 году

Урок формирования новых знаний с элементами исследовательской деятельности « Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера» 11 класс

Класс: 11 Учитель: Исаева Н.А.

Тема урока: Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера.

Тип урока: развивающий, урок формирования новых знаний с элементами исследовательской деятельности

Методическая цель: организация продуктивной деятельности учащихся для достижения результатов, отражённых в задачах урока, использование эксперимента для достижения дидактической цели и мотивации обучающихся при изучении физики.

Задачи урока:

Учебные:

• Понимать смысл закона Ампера, силы Ампера, как физической величин

• Применять правило левой руки для определения направления действия силы Ампера

Развивающие:

• Развивать абстрактное и логическое мышление учащихся

• Формировать умение самостоятельной исследовательской работы

• Развивать умение анализировать учебный материал и делать выводы

• Активизировать  познавательные и творческие способности

Воспитательные:

• Формировать материалистическое мировоззрение учащихся

• Формировать познавательный интерес к физике и учебе в целом

• Совершенствовать навыки самостоятельной и коллективной работы

• Воспитывать трудолюбие и терпение

Метапредметные:

*Способствовать овладению учащимися навыками самостоятельного приобретения новых знаний;

*Создавать условия для развития у учащихся мышления, внимания, умения вступать в речевое общение, понимать точку зрения своего собеседника, признавать право на иное мнение, аргументировано обосновывать свою точку зрения, отражать в устной или письменной речи результаты своей деятельности;

*Способствовать овладению учащимися навыками контроля и оценки своей деятельности и деятельности других субъектов; своего физического и эмоционального состояния.

Личностные

*Воспитывать активность, организованность, ответственность за свои решения, стремление учиться самостоятельно, иметь собственное мнение;

*Воспитывать у учащихся стремление к здоровому образу жизни.

Методы обучения: самостоятельная экспериментальная работа учащихся, словесно-наглядный (презентация), словесно-наглядно-практический (заполнение таблицы).

Развитие компетенций:

Активные формы обучения:

Виды педагогических технологий, применяемые на данном уроке:

• информационная

• личностно – ориентированное обучение (беседа – ответы на вопросы; развитие, понимание и объяснение опытов)

• метапредметная

• здоровьесберегающая

Оборудование:

• компьютер;

• мультимедийный проектор;

• экран;

• набор оборудования для 4-х групп (источник тока 4,5 В, набор проводов, проводник, дугообразный магнит, штатив, амперметр, ключ).

Основные этапы урока:

Структурные элементы

Временная реализация

1

Организационный момент

1 мин

2

Актуализация знаний

7 мин

3

Изучение нового материала

25 мин

4

Подведение итога урока

5 мин

5

Домашнее задание

2 мин

Тот далеко не ушел, для кого не расширяется поле его деятельности

с каждым им сделанным шагом.

И. Фихте( Германия, XVIII— XIX вв.)

Ход урока:

Этап урока

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Результат

1.Организационный момент.

Проверка готовности учащихся к уроку.

саморегуляция

2. Начальный этап урока- актуализация знаний

Нашу Землю окружает магнитное поле, мы живем как бы в нем. Его изменения очень влияют на жизнь человека, его самочувствие. Что же мы знаем о магнитном поле? Вспомним и заполним таблицу1

Комментируя, заполняют таблицу

создание потребности в знаниях и мотивация у учащихся к работе

3.Основной этап-ИНМ

1. Как по вашему мнению может зависеть сила, действующая на проводник с током в магнитном поле?

Выдвигают гипотезы:

сила зависит от

а)силы тока

б)силы магнитного поля

в)расположения проводника в МП

г)длины проводника

надо экспериментально проверить

2.Каждая рабочая группа проверяет одну гипотезу:

1 группа- гипотезу а,

2 группа- гипотезу б,

3 группа- гипотезу в,

4 группа- гипотезу г.

Выполняют экспериментальную работу, записывают результат в тетрадях и на доске, устно делают краткие сообщения

проведено исследование силы, действующей на проводник с током в МП, выяснена зависимость силы тока от ряда факторов

3. Сделайте общий вывод из всех опытов и запишите его в виде формулы, используя физические обозначения;

сравните свой вывод с выводом, данным в учебнике стр.13

Формулируют вывод и записывают формулу

F= BILsina

Работают с учебником, сравнивают выводы

Сделан общий вывод из всех экспериментов: словесный и математический, выведен закон Ампера

4.Что нам еще не известно об этой силе? Организует обсуждение.

Высказывают свое мнение, в итоге приходят к выводу, что необходимо знать направление силы: ведь сила — это вектор

поставлена новая проблема

5.Предлагает найти в учебнике правило для определения силы Ампера, уяснить его и проделать нужные действия

Ищут информацию в учебнике, вникают в ее смысл, тренируются в верном расположении левой руки, вызванные к доске ученики демонстрируют правило в разных ситуациях

введено правило левой руки

6.Просит проанализировать выведенную зависимость и сделать вывод: когда сила Ампера максимальна

Анализируют формулу приходят к выводу, что сила Ампера мах. , если вектор магнитной индукции перпендикулярен проводнику с током

выполнен анализ формулы закона Ампера

7.Предлагает еще раз обратиться к учебнику и найти там информацию: какое значение имеет сделанный только что вывод, т.е. что он позволяет определить

Работают с учебником, отвечают

выведено понятие о единице магнитной индукции- тесла

Итоговый

Предлагает объединить всю главную информацию, полученную на уроке, рассказать ее устно и изобразить схематически

Отвечают у доски и в ходе беседы заполняют таблицу2

просуммирована добытая информация

Рефлексия

О чем шла речь на уроке?

Что мы делали на уроке?

О силе Ампера, о законе Ампера, его формуле, определения направления силы Ампера, определили цели урока, выдвинули гипотезы, вели экспериментальное исследование.

обдумана вся работа, проделанная на уроке

Домашнее задание

п. 3, вопросы

записывают задание в дневники

1. Начальный этап урока- актуализация знаний- таблица1

Факт

Знаем мы о нём или нет

1.Магнитное поле создается: постоянным магнитом, движущимися заряженными частицами, током.

да

2. Магнитное поле может быть разным: у прямого тока – одной формы, у соленоида- другой, может быть и вихревым.

да

3. Магнитное поле действует на живые организмы и человека.

да

4. Магнитное поле действует на проводник с током.

да

5.Зависит сила действия магнитного поля на проводник с током от направления тока

нет

6.От чего зависит значение силы, действующей на проводник с током со стороны магнитного поля

нет

Таблица2

ИЗУЧИЛИ действие МП на проводник с током

УЗНАЛИ сила Ампера зависит

B I L sina

УЗНАЛИ закон Ампера

УЗНАЛИ направление силы Ампера определяет правило левой руки

В заключении хочу вам сказать, что, применяя полученные знания, человек изобрел множество машин и устройств для удовлетворения собственных потребностей, приборов для изучения окружающего мира… И тем не менее

Я еще не устал удивляться

Чудесам , что есть на Земле:

Телевизору, голосу раций,

Вентилятору на столе.

Самолеты летят сквозь тучи,

Ходят по морю корабли.

Как до этих вещей могучих

Домечтаться люди могли?

Я вверяю себя трамваю,

Я гляжу на экран кино.

Эту технику понимая,

Изумляюсь ей все равно.

Ток по проволоке струится;

Спутник ходит по небесам,

Человеку стоит дивиться

Человеческим чудесам!

Так писал поэт В.Шефнер о созданиях человеческого разума. А в основе их – законы физики!

Используемая литература:

1. Г.Я. Мякишев,Б.Б.Буховцев,В.М.Чаругин  Физика 11 класс: учебник для общеобразовательных  учреждений. – Москва « Просвещение» 2011 

2. М.Аксенова, В.Володин, Энциклопедия для детей, том 16, Москва , Аванта 2003

3. Физика в школе № 7, 2003г.

Сила Ампера — Энциклопедия по машиностроению XXL

Сила магнитного взаимодействия токов. Сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током, называется силой Ампера.  [c.177]

Экспериментальное изучение магнитного взаимодействия показывает, что модуль силы Ампера F пропорционален длине I проводника с током и зависит от ориентации проводника в магнитном поле.  [c.177]

При исследовании магнитного поля с помощью прямолинейного проводника с током магнитная индукция определяется следующим образом модуль магнитной индукции равен отношению максимального значения модуля силы Ампера F, действующей на проводник с током, к силе тока I в проводнике и его длине Z  [c.177]

Сила Ампера. Формулу (51.1) можно использовать для определения модуля максимального значения силы Ампера, действующей на прямолинейный проводник с током в магнитном поле с индукцией В  [c. 179]

Опыт показывает, что при расположении проводника с током под углом а к вектору В магнитной индукции для нахождения модуля силы Ампера следует применять выражение  [c.180]

Направление вектора силы Ампера F определяется правилом левой руки.  [c.180]

Для обратного преобразования электрических колебаний в звуковые применяется громкоговоритель. В громкоговорителе катушка 1 (рис. 199) из медного провода соединена с гибкой мембраной 2 и коническим диффузором 3. Катушка находится в магнитном поле постоянного магнита 4. При протекании переменного тока катушка под действием переменной силы Ампера колеблется с частотой колебаний силы тока. Катушка заставляет колебаться с такой же частотой мембрану и диффузор. Эти коле-  [c.193]

При пропускании электрического тока через рамку сначала момент сил Ампера, вызывающий поворот рамки и связанной с ней подвижной части измерительной системы, превосходит момент сил упругости пружин 3, препятствующих повороту. Поэтому подвижная часть вращается с ускорением и к моменту достижения угла поворота, при котором наступает равенство моментов сил, приобретает запас кинетической энергии вращательного движения. За счет этой энергии подвижная система проходит положение равновесия, затем ее движение постепенно замедляется под действием возвращающих пружин. После остановки подвижная сис-  [c.200]

Так как проводник расположен перпендикулярно вектору индукции В, то модуль силы Ампера определяется выражением  [c.209]

Опыты Фарадея и Ампера показали, что на всякий проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует электромагнитная сила. Ампер установил, что величина этой силы А в вакууме равна  [c.188]

Электрический ток представляет собой поток заряженных частиц — электронов, ионов. Поэтому сила Ампера, действующая на проводник, слагается из сил, приложенных к движущимся зарядам.  [c.189]

На элемент объема проводника (или проводящей жидкости) ( у, если по нему протекает ток плотностью j, со стороны магнитного поля действует сила Ампера (40)  [c. 197]

Магнитодвижущая сила ампер а А (1 а)  [c.445]

Магнитодвижущая сила Ампер А  [c.6]

Классификация П. у. Они делятся на тепловые и электромагнитные в зависимости от того, преобладает ли в процессе ускорения перепад полного давления р или сила Ампера.  [c.610]

При перемещении проводника с током в магнитном поле силы Ампера совершают работу  [c.239]

Магнитодвижущая сила — ампер.  [c.15]

Магнитодвижущая сила ампер 26,544-10- 0,79578 0,79578  [c.91]

Намагничивающая сила (ампер-витки), необходимая для создания индукции Вз, определяется по формуле  [c.198]

Силопоо действие магнитного поля молсет обнарулсиваться по действию силы Ампера на прямолинейный проводник с током и по вращаю ц-зму действию на замкнутый контур.  [c.177]

Раскрытую ладонь левой руки, поместим в плоскости, проходящей через вектор F силы Ампера и проводник с током. Четыре пальца левой руки расположим по направлению тока в проводнике, а большой палец, отогнутый в плоскости ладони под прямым углом к остальным четырем пальцам,— по направлению вектора F силы Ампера. Тогда вектор индукции В будет входить перпендикулярпо в плоскость ладони (рис. 180).  [c.178]

Единица индукции в этом случае опредоляется как индук-ць я такого магнитного поля, в котором на 1 м проводника при силе тока 1 А действует [угаксимальная сила Ампера 1 Н. Эта единица называется тесла (Тл) в честь выдающегося югославского электротехника Николы Тесла (1856—1943)  [c.178]

Расположим левую руку так, чтобы четыре пальца указывали направление тока в проиоднике. Затем установим ладонь перпендикулярно плоскости, в которой лежат проводник с током и вектор В магнитной индукции. Вектор В должен входить в ладонь. Тогда отогнутый под прямым углом в плоскости ладони большой палец укажет направление вектора силы Ампера F (см. рис. 180).  [c. 180]

При подключ ении к щеткам постоянного напряжения возникает электрический ток в обмотке якоря и на провода обмотки со стороны магнитного поля действует сила Ампера F.  [c.197]

В проводах обмотки, расположенных на противоположных сторонах якоря, направления сил Ампера противоположны друг другу, и под действием этих сил якорь 1фиходит во вращение (рис. 204). Электродвигатель может использоваться для приведе-  [c.197]

ПРАВИЛО [буравчика если ввинчивать буравчик по направлению вектора плотности тока в проводнике, то направление движения рукоятки буравчика укажет направление линий магнитной индукции векторного многоугольника сумма нескольких векторов есть вектор, который изображается замыкающей стороной ломаной линии, составленной из слагаемых векторов, проведенных параллельным переносом Дюлонга и Пти молярная теплоемкость всех химически простых кристаллических твердых тел приблизительно равна 25,12 Дж/моль К) левой руки если расположить ладонь левой руки так, чтобы вектор индукции магнитного поля входил в ладонь, а четыре вытянутых пальца совпадали с направлением электрического тока в проводнике, то отставленный большой палец укажет направление силы Ампера, действующей на проводник в ма1нитном поле Ленца индукционный ток всегда имеет такое направление, что ею  [c. 262]

П. рассматривается как сплошная среда, в гс-рой могут протекать токи >. Взаимодействие этих токов с магн. полем В создаёт объёмную силу Ампера и магн. давление Емаг — Е 8я, к-рое может уравновешивать газодина-мич. давление П. Ргаз- Ур-ния МГД позволяют рассмотреть раэл. течения плазмы, а также равновесные конфигурации П. и их устойчивость. В состоянии равновесия при V — Q имеем ур-ние [ В] = сур, к-рое показывает, что магн. силовые линии и линии тока располагаются на поверхностях пост, давления. Для аксиально-симметричных конфигураций удобно пользоваться цилиндрич. координатами г, ф, г и ввести вертикальный (по оси г) магн. поток Ф, с помощью к-рого оси. ур-ние равновесия можно привести к виду  [c.596]

Механизм ускорения. При анализе рабочего процесса в П. у. плазму можно рассматривать и как сплошную среду, и как совокупность частиц (ионов и электронов). В рамках первого подхода ускорение плазмы обусловлено перепадом полного (ионного и электронного) давления д = р -Ь Ре и действием силы Ампера Ра (см. Ампера закон), возникающей при взаимодействии токов, текущих в плазме с ыагн. полем Р 1г В1, где У — плотность тока в плазме, В — индукция магн. поля.  [c.610]

На нормально работающих торцевых П. у. с собств, магн. полем при разрядных токах ок. 10 А удаётся получить стационарные потоки плазмы со скоростя.ми 50 км/с. Торцевой плазменный ускоритель становится неработоспособным не только при больших, но и при малых разрядных токах /р. Поскольку сила Ампера (за счёт к-рой происходит ускорение в П. у.) пропорц. /р, при /р малых мощностях, в рабочем канале создают внеш. магн. поле (рис. 4,6). Получающийся П. у. наз. торцевым хол-ловским или магнитоплазменным ускорителем. Он позволяет получать потоки плазмы  [c.611]

РАВНОВЕСИЕ ПЛАЗМЫ в магнитном поле — состояние плазмы, в к-ром сила газокинетич. давления, действующая на любой элемент её объёма, уравновешивается силой Ампера одно из необходимых условий магн. удержания плазмы. В случае скалярного (изотропного) давления плазмы р(г) в пренебрежении силой тяжести условие равновесия имеет вид  [c.195]

Значит, число техн. устройств, машин и приборов ос-Иовано на действии сил Ампера (см. Ампера закон) на Ф. т. Если вдоль поверхности металлич. тела в скин-слое возбуждена бегущая волна Ф.т., то на них действует сила, увлекающая тело в направлении распространения волны. Величина силы зависит от скорости тела v—сначала сила нарастает с ростом у, достигает максимума, а затем уменьшается до нуля при стремлении и к фазовой скорости волны иф. На действии этой силы основано устройство асинхронных электродвигателей (ротором к-рых является  [c.379]

Н. Это определение связало ампер уже с тремя осп. единицами — метром, килограммом и секундой, оно не может быть воплощено в к.-л. техн. устройстве. Поэтому в большинстве стран в качестве Э. ампера использовались (и частично используются) установки, реализующие ампер путём измерения либо силы (ампер-весы разл. конструкций), либо момента сил, действующих на катушку с током, помещённую в магн. ноле др. катушки. Модельные расчёты такого рода устройств содержат неопределенности в реализации междунар. определения. Отсутствие единой пригодной для реализации междунар. спецификации для этих устройств сделало необходимыми междунар. сличения и принятие для единицы ампера нек-рого ср. значения, т. е. введение централизованной СОЕЙ. Т. к. эталонные меры силы тока отсутствуют, сличаются меры электрич. сопротивления, прокалиброванные на национальном Э, ампера — ампер-весах.  [c.641]

---

Закон Ампера — Гипертекст по физике

Обсуждение

закон биота-саварта

Этот закон обычно неинтересен, но это элементарная основа (самое примитивное утверждение) электромагнетизма. Жан-Батист Биот и Феликс Савар.

B =	μ 0 I	⌠ ⌡	d s × r̂
	4π		r 2

Давайте применим его к трем относительно простым ситуациям: прямой провод, одиночный виток провода и катушка провода с множеством петель (соленоид).

прямой

Для бесконечно длинного прямого провода с током используйте закон Био-Савара для определения напряженности магнитного поля на любом расстоянии r .

Начните с закона Био-Савара, потому что проблема говорит об этом.

B =	μ 0 I	⌠ ⌡	d s × r̂
	4π		r 2

		+ ∞
B строка =	мкм 0 I	⌠ ⌡	y / √ ( x 2 + y 2 )	dx k̂
	4π		x 2 + y 2
		−∞

		+ ∞
B строка =	мкм 0 I	⌠ ⌡	л	dx k̂
	4π		( x 2 + y 2 ) 3/2
		−∞

				+ ∞
B строка =	мкм 0 I	⎡ ⎢ ⎣	х	⎤ ⎥ ⎦	к
	4π		y ( x 2 + y 2 ) ½
				−∞

B строка =	мкм 0 I	⎡ ⎢ ⎣	+1	–	-1	⎤ ⎥ ⎦	k̂
	4π		л		л

B строка =	мкм 0 I		2	к
	4π		л

одинарная петля провода

Для токоведущей петли из проволоки радиусом a определите напряженность магнитного поля в любом месте вдоль оси вращения на любом расстоянии x от ее центра.

Начните с закона Био-Савара, потому что проблема говорит об этом.

B =	μ 0 I	⌠ ⌡	d s × r̂
	4π		r 2

		2π
B петля =	мкм 0 I	⌠ ⌡	a / √ ( x 2 + a 2 )	и φ до
	4π		x 2 + a 2
		0

				2π
B петля =	мкм 0 I		а 2	⌠ ⌡	d φ до
	4π		( x 2 + a 2 ) 3/2
				0

B петля =	мкм 0 I		а 2	[2π — 0] до
	4π		( x 2 + a 2 ) 3/2

B петля =	мкм 0 I		а 2	до
	2		( x 2 + a 2 ) 3/2

B =	μ 0 I		a 2
	2		( x 2 + a 2 ) 3/2

соленоид

Для катушки с бесконечным числом витков (бесконечный соленоид) определите напряженность магнитного поля внутри, если катушка имеет n витков на единицу длины.

[здесь изображен соленоид]

B соленоид =

⌠ ⌡

d B петля

Строго говоря, это не применение закона Био-Савара. На самом деле это просто приложение чистого исчисления. Что такое соленоид, если не набор катушек, а бесконечный соленоид — это бесконечный набор катушек. Исчисление любит бесконечность. Он ест его на завтрак.

		+ ∞
B соленоид =	мкм 0 I	⌠ ⌡	а 2	n dx до
	2		( x 2 + a 2 ) 3/2
		−∞

				+ ∞
B соленоид =	мк 0 нИ	⎡ ⎢ ⎣	х	⎤ ⎥ ⎦
	2		√ ( x 2 + a 2 )
				−∞

B соленоид =	мк 0 нИ	[(+1) — (−1)] до
	2

B _{соленоид} = μ ₀ nI î

B = μ ₀ nI

закон ампера

С законом Ампера все лучше (почти все).

Андре-Мари Ампер (1775–1836) Франция

Закон в целостной форме.

∮ B · d s = μ ₀ I

Закон в дифференциальной форме.

∇ × B = μ ₀ Дж

Эти формы закона неполны. К полному закону добавлен термин, называемый током смещения. Мы обсудим, что все это означает, в следующем разделе этой книги. А пока просто посмотрите на красивые символы.

∮ B · d s = μ 0 ε 0	∂Φ E	+ μ 0 I
	∂ t

∇ × B = μ 0 ε 0	∂ E	+ μ 0 J
	∂ t

Применить к прямому проводу, плоскому листу, соленоиду, тороиду и внутренней части провода.

прямой

Прямой провод. Посмотри, как это просто.

[сюда идет прямой провод с ампер-каналом]

Начните с закона Ампера, потому что это самый простой способ найти решение.

∮ B · d s = μ ₀ I

B (2π r ) = μ ₀ I

плоский лист

За прямым проводом лежит бесконечный лист.

[сюда идет бесконечный лист с ампер-траекторией]

Начните с закона Ампера, потому что это самый простой способ найти решение.

∮ B · d s = μ ₀ I

B (2ℓ) = μ ₀ σℓ

соленоид

Соленоид. Также замечательно просто.

[сюда идет соленоид с ампер-каналом]

Начните с закона Ампера, потому что это самый простой способ найти решение.

∮ B · d s = μ ₀ I

Bℓ = μ ₀ NI

B = μ ₀ nI

тороид

За соленоидом находится тороид.

[сюда идет тороид с ампер-траекторией]

Посмотрите, как я вытаскиваю кролика из шляпы, начиная с закона Ампера, потому что это самый простой способ вытащить кролика из шляпы.

∮ B · d s = μ ₀ I

B (2π r ) = μ ₀ NI

внутри провода

Каково быть внутри провода — внутри провода с полным током I ?

[сюда идет ампер-путь внутри провода]

Начните с закона Ампера, потому что это самый простой способ прийти к решению.

∮ B · d s = μ ₀ I

B (2π r ) = μ 0 I	π r 2
	π R 2

Каково быть внутри провода — внутри провода с плотностью тока ρ?

Еще раз вернемся к закону Ампера.

∮ B · d s = μ ₀ I

B (2π r ) = μ ₀ ρ (π r ² )

Что такое ампер? — Определение из Safeopedia

Что означает ампер?

Ампер (А), часто сокращаемый до «ампер», — это единица измерения, используемая для описания силы электрического тока. Один усилитель представляет собой расход тока в один кулон в секунду через цепь или другую систему. (Кулон — это единица измерения силы электрического заряда.) Ампер — это одна из семи основных единиц СИ, через которые определяются все остальные единицы измерения.

Ампер — важное понятие в практике охраны труда и техники безопасности, связанной с электробезопасностью. Он представляет собой количество электрического заряда, протекающего через определенную точку в течение определенного периода времени, что делает его полезным для описания количества энергии, которому подвергнется рабочий, если бы он или она вступили в прямой или косвенный контакт с источником энергии.Рабочий может умереть от воздействия 1/10 ампера (ток, протекающий через его или ее тело) в течение всего двух секунд.

Safeopedia объясняет Ампер

В распространенном представлении именно величина напряжения в источнике электричества определяет, опасен ли он для человека. Современные знаки электробезопасности отмечены знаком молнии и некоторой версией слов «Опасность: опасность поражения электрическим током». Однако большинство людей ожидают увидеть вместо них слова «Опасно: высокое напряжение».По правде говоря, больше всего вреда несет электрический ток, измеряемый в амперах, а не в вольтах. Хотя для протекания тока через тело необходимо определенное напряжение (из-за высокого сопротивления сухой кожи), именно воздействие тока вызывает поражение электрическим током, и сила удара зависит от величины его тока.

Понимание силы тока, производимого электрической системой, также важно для понимания силы потенциала (измеряемой в джоулях) любых дуговых вспышек, которые система может произвести.Сила вспышки дуги определяется силой тока (количество ампер), вырабатываемого в случае замыкания на землю, а также расстоянием от источника вспышки и продолжительностью воздействия вспышки. Согласно OSHA, дуговые вспышки являются причиной 80% электрических травм в Соединенных Штатах.

В период с 2015 по 2016 год 181 американский рабочий получил травмы от электрического тока, большинство из которых закончились смертельным исходом. Этот высокий уровень смертности подчеркивает, что воздействие только небольшого количества тока достаточно, чтобы вызвать летальный исход.При 1 миллиамперах (мА, одна тысячная ампер) человек будет чувствовать только покалывание, но смерть возможна при 50-150 мА (вероятно, при 1,0-4,3 А) и вероятна при 10 А. Все Основные органы по охране труда предписывают требования к индивидуальной защите и обучению для предотвращения воздействия на рабочих опасного уровня электрического тока.

ток | Национальное географическое общество

Ток — это устойчивое, предсказуемое движение жидкости внутри большего тела этой жидкости.Жидкости — это материалы, способные течь и легко менять форму. Самая известная природная жидкость — это вода. Но воздух тоже считается жидкостью. Электричество также может течь как ток.

Воздушные потоки текут в атмосфере, слое воздуха, окружающем Землю. Водные течения текут в реках, озерах и океанах. Электрические токи протекают по линиям электропередач или в виде молний.

Воздушные потоки

Движущийся воздух называется ветром. Воздушные течения — это ветры, которые движутся речным потоком в определенном направлении.Восходящие тепловые потоки — это слабые потоки, вызванные подъемом теплого воздуха. Птицы, такие как орлы или калифорнийские кондоры, часто летают на этих восходящих потоках высоко в небо. Реактивные потоки — это быстро движущиеся холодные течения, которые кружат над Землей высоко в атмосфере.

Воздушные потоки вызваны неравномерным нагревом Земли солнцем. Когда солнечный свет падает на Землю, он нагревает одни области, особенно тропики, больше, чем другие. Поскольку поверхность Земли нагревается, она нагревает воздух прямо над ней. Нагретый воздух расширяется и становится легче окружающего воздуха.Он поднимается, создавая поток теплого воздуха. Затем более холодный и тяжелый воздух выталкивается, чтобы заменить теплый воздух, образуя поток холодного воздуха.

Некоторые воздушные потоки знакомы. Ветры Санта-Ана — это сезонные (осенние) явления в южной Калифорнии. Эти теплые и сухие течения дуют из пустыни Мохаве и Большого бассейна в сторону Тихого океана. Реактивные потоки знакомы альпинистам, поднимающимся на Эверест, самую высокую точку Земли.

Вершина Эвереста фактически пересекает струйный поток, создавая ледяные ветры на вершине мира.

Водотоки

Речное течение — это вода, движущаяся в реке. Реки текут от высоких точек к более низким и, в конечном итоге, спускаются к большему водоему. Сила тяжести, заставляющая воду течь вниз, создает речные течения.

На силу течения реки влияют многие факторы. Речные течения зависят от объема или количества воды, протекающей в реке. Крутизна реки, текущей к месту назначения, может повлиять на ее течение.Крутизна реки называется уклоном ее течения. Рельеф русел также влияет на его течения. Топография относится к поверхностным особенностям местности. Топография русел рек может включать отмели, бассейны и плотины.

Река Нил течет на север от возвышенностей Африки к югу от Сахары в низменные районы Египта у Средиземного моря. Течения Нила набирают силу по мере увеличения объема воды, особенно там, где сливаются Голубой Нил (начинающийся в Эфиопии) и Белый Нил (начинающийся в Танзании).Асуанская плотина на юге Египта серьезно снижает и контролирует течение течения реки Нил.

Океанские течения — это большие потоки воды, текущие как у поверхности океана, так и далеко под ней. Преобладающие ветры (воздушные течения), которые дуют над некоторыми частями океана, толкают воду, создавая поверхностные течения. Ветры также могут способствовать апвеллингу или течениям, которые перемещают холодную, богатую питательными веществами воду со дна океана на поверхность.

Вращение Земли с запада на восток заставляет океанические течения отклоняться вправо к северу от экватора и налево к югу от экватора. Этот поворот, известный как эффект Кориолиса, заставляет поверхностные токи течь по часовой стрелке по круговой схеме в северном полушарии и против часовой стрелки в южном полушарии.

Различия в плотности морской воды также вызывают океанические течения. Плотность воды зависит от ее температуры и солености или солености. Чем холоднее и соленее вода, тем она плотнее и тяжелее. Холодная плотная вода имеет тенденцию тонуть и течь под более теплой и легкой водой, создавая течение. Сила океанских течений измеряется в сверхдрупах (SVAIR-drups), названных в честь норвежского океанолога.

Гольфстрим — одно из самых известных океанских течений в мире. Это теплое течение течет из Мексиканского залива, вокруг американского штата Флорида, вверх по восточному побережью США и Канады, прежде чем пересечь Атлантический океан. Гольфстрим очень мощный. Из-за Гольфстрима северная Европа теплее, чем любая другая область на ее широте, включая Аляску и Россию.

Электрические токи

Электричество — это поток электронов. Электроны — это части атомов, из которых сделано все. По этой причине почти любая поверхность может быть электрической при правильных условиях.

Электричеству нужен проводник. Металлы, такие как медь, являются хорошими проводниками электричества в домах и на предприятиях. Одежда, ковры и люди могут быть проводниками токов статического электричества. Сила электричества измеряется в амперах (амперах).

Космический вакуум действительно может быть проводником. Солнечный ветер — это поток электричества от солнца.Солнечный ветер течет до самого края солнечной системы. На Земле солнечный ветер блокируется атмосферой. Мы можем видеть влияние солнечного ветра в виде Северного сияния и Южного сияния, ярких цветных полос, которые иногда появляются в небе возле Северного и Южного полюсов.

Эксперименты Ампера

Эксперименты Ампера
Далее: Закон Ампера Up: Магнетизм Предыдущая: Историческое введение

Эксперименты Ампера В 1820 году датский физик Ганс Кристиан Эрстед читал лекцию. демонстрация различных электрических и магнитные эффекты.Вдруг, к своему изумлению, он заметил, что стрелка компаса, которую он держал отклонился, когда он поднес его к токопроводящей провод. Это было очень удивительное наблюдение, поскольку до этого момента электричество и магнетизм считался двумя совершенно не связанными между собой явлениями. Слух об этом открытии быстро распространился по научной лозе. и французский физик Андре Мари Ампер сразу решил разобраться дальше. Аппарат Ампера состоял (по существу) из длинного прямого провода, несущего электрический ток Текущий .Ампер быстро обнаружил, что стрелка небольшого компаса отображает из ряда концентрических круговых петель в плоскости перпендикулярно токоведущему проводу — см. рис.20. Направление циркуляции вокруг этих магнитных петель принято считать направление, в котором северный полюс стрелки компаса точки. Используя это соглашение, циркуляция петель задается линейка правая . Если большой палец правой руки указывает в направлении тока, то пальцы правой руки вращаются в том же смысле, что и магнитные петли.

Рисунок 20: Магнитные петли вокруг токоведущего провода.

Следующая серия экспериментов Ампера заключалась в том, чтобы принести короткий испытательный провод, ток, рядом с исходным проводом и исследуя силу, приложенную к испытательному проводу. Этот эксперимент не так ясен, как эксперимент Кулона, потому что, в отличие от электрические заряды, электрические токи не могут существовать как точечные сущности.Они должны течь по замкнутым контурам. Мы должны представьте, что цепь, которая соединяется с центральным проводом, достаточно далеко, что это не оказывает заметного влияния на результат эксперимента. Цепь, которая соединяется с тестовый провод более проблематичен. К счастью, если питающие проволоки скручены друг вокруг друга, как показано на рис.21, затем они эффективно нейтрализуют друг друга, а также не влияют на результат эксперимент.

Рисунок 21: Эксперимент Ампера.

Ампер обнаружил, что сила, действующая на испытательный провод, прямо пропорциональна к его длине. Он также сделал следующие наблюдения. Если ток в тестовом проводе ( т.е. , испытательный ток) течет параллельно току в центральном проводе. тогда два провода притягиваются друг к другу. Если ток в тесте провод перевернут, тогда два провода отталкиваются друг от друга. Если испытательный ток направлен радиально к центральному проводу (и ток в центральном проводе течет вверх), затем тестовый провод подвергается действию направленной вниз силы.Если испытательный ток поменять местами, сила равна вверх. Если испытательный ток вращается в одной плоскости, так что он начинается параллельно центральному току и заканчивается радиально к нему, затем сила на испытательный провод имеет постоянную величину и всегда находится под прямым углом к испытательный ток. Если испытательный ток параллелен магнитной петле, то есть к испытательному проводу не прикладывалась сила. Если испытательный ток вращается в одна плоскость, так что она начинается параллельно центральному току и заканчивается указывая вдоль магнитной петли, то величина силы, действующей на тестовый провод затухает как (где угол тока перевернут, и соответствует случай, когда испытательный ток параллелен центральному току), и его направление снова всегда под прямым углом к тестовый ток.Наконец, Ампер смог установить, что привлекательный сила между двумя параллельными токоведущими проводами пропорциональна произведению два тока, и падает как перпендикуляр расстояние между проводами.

Этот довольно сложный силовой закон можно кратко описать в векторных обозначениях. при условии, что мы определяем векторное поле, называемое магнитным полем , который заполняет пространство, и направление которого всюду касательно магнитные петли, нанесенные на карту севером полюс малого компас. Зависимость силы на единицу длины, действующей на испытательный провод с разными возможные направления испытательного тока описываются

(152)

где — вектор, направление и величина которого такие же, как у испытательного тока.

Изменение силы на единицу длины, действующей на испытательный провод с прочностью центральный ток и расстояние по перпендикуляру к центральному проводу объясняется тем, что напряженность магнитного поля пропорциональна, и обратно пропорционально.Таким образом, мы можем написать

(153)

Константа пропорциональности называется проницаемость свободного пространства , и принимает значение

(154)

Между прочим, единицей измерения напряженности магнитного поля в системе СИ является тесла (Тл), т. е. то же, что и ньютон на ампер на метр:

(155)

Понятие о магнитном поле, которое заполняет пространство вокруг токоведущего провода позволяет рассчитать силу при испытании провод удобно разделить на две части.В первой части мы вычисляем магнитное поле, создаваемое током, протекающим в центральном проводе. Это поле циркулирует в плоскости, перпендикулярной проводу. Его величина составляет пропорциональна центральному току и обратно пропорциональна перпендикуляру расстояние от провода. Во второй части мы используем Уравнение (152) для расчета силы на единицу длина, действующая на короткий токопроводящий провод, помещенный в магнитное поле генерируется центральным током. Эта сила перпендикулярна как направлению магнитного поля, так и направлению магнитного поля. испытательный ток.Отметим, что на данном этапе у нас нет оснований предполагать, что магнитная поле реально существует. Он введен просто для облегчения расчета. силы, приложенной к испытательному проводу центральным проводом. Оказывается, однако, что магнитное поле действительно существует, так как, как мы увидим, существует энергия, связанная с магнитным полем, заполняющим пространство.

---

Далее: Закон Ампера Up: Магнетизм Предыдущая: Историческое введение

Ричард Фицпатрик 2007-07-14

ЗАКОН AMPERES

ЗАКОН AMPERES

---

Магнитное поле на расстоянии r от очень длинного прямого провода, несущего установившийся ток I, имеет величину, равную

(31.)

и направление, перпендикулярное r и I. Интеграл по путям по окружности с центром вокруг проволоки (см. рисунок 31.1) равно

(31,2)

Здесь мы использовали тот факт, что магнитное поле является касательным в любой точке на круговой траектории интегрирования.

Рисунок 31. 1. Магнитное поле, создаваемое током. Любой произвольный путь можно рассматривать как набор радиальных сегменты (r изменяется, а [theta] остается постоянным) и круглые сегменты ([тета] изменяется, а r остается постоянным).Для радиальных сегментов магнитная поле будет перпендикулярно перемещению и продукту скейлера между магнитное поле и смещение равны нулю. Рассмотрим теперь небольшой циркуляр отрезок траектории вокруг проволоки (см. рисунок 31.2). Интеграл по путям на этом круговом отрезке равно

(31.3)

Рисунок 31.2. Интеграл по небольшому круговому пути. Уравнение (31.3) показывает, что вклад этого циркуляра отрезок к общему интегралу по путям не зависит от расстояния r и только зависит от изменения угла [Дельта] [тета].Для замкнутого пути общее изменение угла составит 2 пи, и уравнение (31.3) можно переписать как

(31,4)

Это выражение Закон Ампера :

«Интеграл от B вокруг любого замкнутого математического пути равен u ₀ раз больше тока, перехваченного областью, охватывающей путь «

Пример: Задача 31.

5

Шесть параллельных алюминиевых проволок небольшого, но конечного радиуса лежат в тот же самолет.Провода разделены равным расстоянием d, и они несут равные токи I в том же направлении. Найдите магнитное поле в центре первый провод. Предположим, что токи в каждом проводе распределены равномерно. по его поперечному сечению.

Схематическое изображение проблемы показано на рисунке 31.3. Магнитное поле генерируется одиночным проводом равно

(31,5)

где r — расстояние от центра провода.Уравнение (31.5) имеет вид правильно для всех точек за пределами провода, и поэтому может использоваться для определения магнитное поле, создаваемое проводами 2, 3, 4, 5 и 6. Поле на центр провода 1 из-за тока, протекающего в проводе 1, может быть определен с помощью Закон Ампера и равен нулю. Суммарное магнитное поле в центре провод 1 можно найти путем векторного сложения вкладов каждого из шести провода. Поскольку направление каждого из этих вкладов одинаково, полное магнитное поле в центре провода 1 равно

(31. 6)

Рисунок 31.3. Задача 31.5

Соленоид — это устройство, используемое для создания однородного магнитного поля. Оно может быть изготовленным из тонкого проводящего провода, намотанного в спиральную спиральную катушку, состоящую из множества витков. Магнитное поле внутри соленоида можно определить, суммируя магнитные полей, порождаемых N отдельными кольцами (где N — количество витков соленоид). Мы ограничимся обсуждением магнитного поля, создаваемого соленоид к тому, который генерируется идеальным соленоидом, который бесконечно длинный, и имеет очень плотно намотанные катушки.

Идеальный соленоид обладает поступательной и вращательной симметрией. Однако, поскольку силовые линии магнитного поля должны образовывать замкнутые контуры, магнитное поле не может быть направлен в радиальном направлении (в противном случае будут созданы силовые линии или разрушен на центральной оси соленоида). Таким образом, мы заключаем, что силовые линии в соленоиде должны быть параллельны оси соленоида. Величина магнитного поля можно получить, применив закон Ампера.

Рисунок 31.4. Идеальный соленоид. Рассмотрим путь интеграции, показанный на рисунке 31.4. Путь интеграл магнитного поля вокруг этого пути интегрирования равен

(31,7)

где L — горизонтальная длина пути интегрирования. Текущий вложенный по пути интегрирования равен N ^. I ₀ где N — число витков на пути интегрирования, а I ₀ — это ток в каждом витке соленоида.Используя закон Ампера, заключаем, что

(31,8)

или

(31,9)

где n — количество витков соленоида на единицу длины. Уравнение (31.9) показывает, что магнитное поле B не зависит от положения внутри соленоид. Мы заключаем, что магнитное поле внутри идеального соленоида равно униформа.

Пример: Задача 31.14

По длинному соленоиду из n витков на единицу длины проходит ток I, и через по длинной прямой проволоке, идущей вдоль оси этого соленоида, проходит ток I ‘. Найдите суммарное магнитное поле внутри соленоида на расстоянии r от оси. Опишите форму силовых линий магнитного поля.

Магнитное поле, создаваемое соленоидом, однородное, направленное параллельно оси соленоида, и имеет величину

(31.10)

Магнитное поле длинного прямого провода, по которому течет ток I ‘, имеет величина равна

(31.11)

и направлена ​​перпендикулярно направлению r и I ‘.Направление Следовательно, провод B перпендикулярен направлению В _соль . Чистое магнитное поле внутри соленоида равно векторная сумма B _{провода} и B _sol . Его величина равна на номер

(31.12)

Угол a между направлением магнитного поля и осью z равен по

(31,13)

Пример: проблема 31.15

Коаксиальный кабель состоит из длинного цилиндрического медного провода с радиусом r ₁ в окружении цилиндрической оболочки с внутренним радиусом r ₂ и внешний радиус r ₃ (см. рисунок 31.5). Проволока и оболочка несут равные и противоположные токи I равномерно распределены по их объемам. Находить формулы для магнитного поля в каждой из областей r 1 , r ₁ 2 , r ₂ 3 и r> r ₃ .

Силовые линии магнитного поля представляют собой круги с центром на оси симметрии магнитного поля. коаксиальный кабель. Сначала рассмотрим путь интегрирования с r 1 . Интеграл по путям B на этом пути равен

(31,14)

Ток, заключенный в этом пути интеграции, равен

. (31,15)

Применяя закон Фарадея, мы можем связать вложенный ток с интегралом по путям из Б

(31.16)

Следовательно, магнитное поле B равно

(31.17)

Рисунок 31.5. Проблема 31.15. В области между проводом и оболочкой закрытый ток равен I, а интеграл по путям магнитного поля равен уравнение (31.14). Закон Ампера гласит, что

(31.18)

а магнитное поле равно

(31,19)

В третьей области (r ₂ 3 ) интеграл по путям магнитного поля по круговой траектории радиуса r определяется выражением экв.(31,14). Включенный ток равен

(31.20)

Следовательно, магнитное поле равно

. (31.21)

Ток на пути интегрирования с радиусом r> r ₃ равна нулю (так как ток в проводе и в оболочке течет в противоположные направления). Следовательно, магнитное поле в этой области также равняется нулю.

Магнитная сила, действующая на частицу с зарядом q, движущуюся со скоростью v, равна равно

(31.22)

Эта сила всегда перпендикулярна направлению движения частицы, и поэтому изменит только направление движения, а не величину скорости. Если заряженная частица движется в однородной магнитной поле с напряженностью B, перпендикулярное скорости v, то величина магнитной силы определяется как

(31,23)

и его направление перпендикулярно v. В результате этой силы частица будет совершать равномерное круговое движение.Радиус круга равен определяется требованием, чтобы сила магнитного поля была равна центростремительная сила. Таким образом

(31,24)

Радиус орбиты r равен

(31,25)

где p — импульс заряженной частицы. Расстояние, пройденное частица за один оборот равна

(31,26)

Время T, необходимое для совершения одного оборота, равно

. (31.27)

Частота этого движения равна

. (31,28)

и называется циклотронной частотой . Уравнение (31.28) показывает что циклотронная частота не зависит от энергии частицы, и зависит только от его массы m и заряда q.

Влияние магнитного поля на движение заряженной частицы можно использовать для определения некоторых его свойств. Одним из примеров является измерение заряд электрона.Электрон, движущийся в однородном магнитном поле, будет описал круговое движение с радиусом, задаваемым уравнением (31. 25). Предположим, что электрон ускоряется потенциалом V ₀ . Конечная кинетическая энергия электрона дается

(31.29)

Импульс электрона p определяется его кинетической энергией

(31.30)

Таким образом, радиус кривизны траектории электрона равен

. (31.31)

Уравнение (31.31) показывает, что измерение r можно использовать для определения отношение массы к заряду электрона.

Еще одно приложение влияния магнитного поля на движение заряженная частица — циклотрон. Циклотрон состоит из вакуумированной полости. помещен между полюсами большого электромагнита. Полость разрезается на две части D-образные детали (называемые деэ) с промежутком между ними. Колеблющийся высокий напряжение подается на пластины, создавая колеблющееся электрическое поле в область между двумя деями.Заряженная частица, инжектированная в центр циклотрон будет совершать равномерное круговое движение в течение первой половины один оборот. Частота движения частицы зависит от ее массы, ее заряд и напряженность магнитного поля. Частота генератора выбирается таким образом, что каждый раз, когда частица пересекает зазор между деями, она будет ускоряться электрическим полем. По мере увеличения энергии иона его радиус кривизны будет увеличиваться, пока не достигнет края циклотрон и извлекается.При движении в циклотроне ион будет много раз пересеките пропасть между деями, и она будет ускорена до максимума энергии.

До сих пор мы предполагали, что направление движения заряженного частица перпендикулярна направлению магнитного поля. Если это в этом случае произойдет равномерное круговое движение. Если направление движения ион не перпендикулярен магнитному полю, это приведет к спиральному движению. Скорость заряженной частицы можно разложить на две составляющие: одну параллельно и один перпендикулярно магнитному полю.Магнитная сила действующее на частицу будет определяться составляющей ее скорости перпендикулярно магнитному полю. Проекция движения частица на плоскости x-y (предполагается, что она перпендикулярна магнитному полю) будет круглым. Магнитное поле не повлияет на компонент движение параллельно полю, и эта составляющая скорости останется постоянный. Конечным результатом будет спиральное движение.

Заряженная частица, движущаяся в области с электрическим и магнитным полем, будет испытать общую силу равную

(31.32)

Эта сила называется силой Лоренца .

Рисунок 31.6. Заряженная частица движется в скрещенных E и B поля. Рассмотрим частный случай, когда электрическое поле перпендикулярно магнитному полю. Движение заряженной частицы в таком регион может быть достаточно сложным. Заряженная частица с положительным зарядом q и скорость v движется в этом поле (см. рисунок 31.6). Направление частица, показанная на рисунке 31.6 перпендикулярна как электрическому полю, так и магнитное поле. Электрическая сила, действующая на частицу, направлена вдоль направления электрического поля и имеет величину, равную

(31,33)

Магнитная сила, действующая на заряженную частицу, направлена ​​перпендикулярно к как v, так и B и имеет величину, равную

(31,34)

Суммарная сила, действующая на частицу, складывается из этих двух компонентов и имеет величина, равная

(31. 35)

Если заряженная частица имеет скорость, равную

(31,36)

тогда результирующая сила будет равна нулю, и движение частицы будет быть равномерным линейным движением. Устройство со скрещенными электрическим и магнитным полями называется селектором скорости. Если прорезь размещена в соответствующем положения, он будет переносить только те частицы, скорость которых определена величинами электрического и магнитного полей.

Рисунок 31.7. Ток в магнитном поле. Метод определения плотности и знака заряда. носителей в металле основана на силах, действующих на скрещенные поля E и B на носители заряда. На схеме, показанной на рисунке 31.7, показана металлическая полоса. проводящий ток в указанном направлении и помещенный в однородный магнитный поле с направлением магнитного поля, перпендикулярным электрическое поле (которое генерирует ток I). Предположим, что носители заряда в материал — электроны, то электроны будут двигаться в направлении противоположный току (см. рисунок 31.7). Поскольку магнитное поле перпендикулярно электрическому полю, оно также перпендикулярно направлению движения электронов. В результате действия магнитной силы электроны отклоняются вниз, и на низ полоски. В то же время дефицит отрицательного заряда будет создаваться в верхней части полосы. Это распределение заряда будет генерировать электрическое поле, перпендикулярное внешнему электрическому полю и под действием В условиях равновесия электрическая сила, создаваемая этим полем, уравновешивает магнитная сила, действующая на электроны.Когда это происходит, внутренний электрическое поле, E _в , равно произведению электрона скорость v _d и напряженность магнитного поля B. результатом внутреннего электрического поля будет создана разность потенциалов между верхом и низом полосы. Если металлическая полоса имеет ширину w, тогда разность потенциалов [Delta] V будет равна

(31,37)

Этот эффект называется эффектом Холла.

Скорость дрейфа электронов зависит от тока I в проводе, его площадь поперечного сечения A и плотность электронов n (см. главу 28):

(31,38)

Комбинируя уравнение (31.38) и уравнение (31.37), мы получаем следующее выражение для [Дельта] V

(31,39)

Следовательно, для определения n можно использовать измерение [Delta] V.

Ток I, протекающий по проводу, эквивалентен накоплению зарядов движется по проволоке с определенной скоростью v _d .Количество заряд dq, присутствующий в отрезке dL провода, равен

(31,40)

Если провод помещен в магнитное поле, на него будет действовать магнитная сила. каждый из носителей заряда, и в результате на провод. Предположим угол между направлением тока и направлением поля равно [theta] (см. рисунок 31.8). Магнитная сила, действующая на отрезке dL провода равно

(31.41)

Полная сила, действующая на провод магнитным полем, может быть найдена следующим образом: интегрируя уравнение (31.41) по всей проволоке.

Рисунок 31.8. Магнитная сила на проводе.

Пример: Задача 31.33

Весы можно использовать для измерения силы магнитного поля. Рассмотрим петлю из провода, по которой проходит точно известный ток, как показано на рисунке. 31.9, который частично погружен в магнитное поле. Сила, которую магнитное поле, действующее на петлю, можно измерить с помощью весов, и это позволяет рассчитать напряженность магнитного поля.Предположим, что длина короткой стороны петли 10,0 см, сила тока в проводе 0,225 A, а магнитная сила составляет 5,35 x 10 ^-2 Н. Какова сила магнитное поле?

Рассмотрим три сегмента токовой петли, показанные на рисунке 31.9, которые погружен в магнитное поле. Магнитная сила, действующая на сегменты 1 и 3 имеют одинаковую величину, но направлены в противоположную сторону, и поэтому Отмена. Величина магнитной силы, действующей на сегмент 2, может быть рассчитывается с использованием ур.(31,41) и равно

(31,42)

Эта сила измеряется с помощью весов и равна 5,35 x 10 ^-2 . N. Таким образом, сила магнитного поля равна

(31.43)

Рисунок 31.9. Токовая петля погружена в магнитное поле.

Если токовая петля погружена в магнитное поле, результирующая магнитная сила будет быть равным нулю. Однако крутящий момент на этом контуре, как правило, не будет равняется нулю.Предположим, прямоугольная токовая петля помещена в однородную магнитное поле (см. рисунок 31.10). Угол между нормалью тока петля и магнитное поле равно тета. Магнитные силы, действующие на верхняя и нижняя части токового контура равны

(31,44)

где L — длина верхнего и нижнего края. Крутящий момент, приложенный к токовая петля относительно ее оси равна

(31.45)

Рисунок 31.10. Токовая петля помещена в однородное магнитное поле. Используя определение магнитного дипольного момента u, обсуждаемое в главе 30 уравнение (31.45) можно переписать как

(31,46)

где

(31,47)

Используя векторные обозначения, уравнение (31.45) можно переписать как

(31,48)

где направление магнитного момента определяется с помощью правой правило.

Работа, которая должна выполняться против магнитного поля, чтобы вращать ток петля на угол d [theta] равна — [tau] d [theta]. Изменение в потенциальная энергия токового контура при его вращении между [theta] ₀ и [theta] ₁ равно

(31,49)

Обычно в качестве опорной точки выбирают [theta] ₀ = 90 градусов. а также U ([theta] ₀ ) = 0 Дж. Если этот выбор сделан, мы можем переписать уравнение.(31,50) как

(31,50)

В векторной записи:

(31,51)

Потенциальная энергия токовой петли имеет минимум, когда u и B равны параллельно и максимум, когда u и B антипараллельны.

---

Отправляйте комментарии, вопросы и / или предложения по электронной почте на адрес [email protected] и / или посетите домашнюю страницу Фрэнка Вольфса.

Магнитные моменты и закон усилителя

Магнитные моменты и закон усилителя Авторские права © Майкл Ричмонд.Эта работа находится под лицензией Creative Commons License.

• Магнитное поле действует на прямой провод, несущий Текущий; он прикладывает крутящий момент к петле проводов, несущей Текущий.
• Крутящий момент заставляет объект вращаться вокруг фиксированной оси.
• Каждая петля тока имеет направление, связанное с ней: его вектор нормали перпендикулярен петле, в направлении, указанном большим пальцем правой руки, когда пальцы правой руки завивать по направлению тока.
• Магнитное поле создает крутящий момент, который пытается выровнять вектор нормали петли тока с магнитным полем.
• Величина крутящего момента в контуре тока равна

         крутящий момент = (# оборотов) * (ток) * (площадь петли) * (магнитное поле) * sin (тета)
   

  где theta — угол между магнитным полем и петлей нормальный вектор. (- 7) Т * м / А = 1.(-6) Т * м / А
• Сила магнитного поля в центре проволочной петли равна

                           N * mu * ток
             магнитное поле = -----------------
                            2 * радиус
   

  где N — количество витков провода в шлейфе.

Viewgraph 1

График 2

График 3

Viewgraph 4

Viewgraph 5

Viewgraph 6

Обзор 7

Viewgraph 8

Viewgraph 9

Просмотр 10

Viewgraph 11

График 12

График 13

График 14

Авторские права © Майкл Ричмонд.Эта работа находится под лицензией Creative Commons License.

Факторы для выбора правого стержневого электрода

Выбор сварочного стержня

Электроды

доступны в широком диапазоне типов, каждый из которых обеспечивает различные механические свойства и работает с определенным типом источника сварочного тока. При выборе сварочного стержня следует учитывать несколько факторов:

• Свойства основного металла
• Предел прочности
• Сварочный ток
• Толщина основного металла, форма и подгонка соединения
• Позиция при сварке
• Технические характеристики и условия эксплуатации
• Экологические условия труда

Прежде чем включить машину и забрать электрододержатель, узнайте больше о каждом из этих факторов.

Свойства основного металла

Первым шагом при выборе электрода является определение состава основного металла. Ваша цель — подобрать (или точно сопоставить) состав электрода с типом основного металла, что поможет обеспечить прочный сварной шов. Если вы сомневаетесь в составе основного металла, задайте себе следующие вопросы:

• Как выглядит металл? Если вы работаете с сломанной деталью или компонентом, проверьте наличие крупной и зернистой внутренней поверхности, что обычно означает, что основным материалом является литой металл.
• Металл магнитный? Если основной металл является магнитным, велика вероятность, что основным металлом является углеродистая или легированная сталь. Если основной металл немагнитен, материалом может быть марганцевая сталь, аустенитная нержавеющая сталь серии 300 или сплав цветных металлов, такой как алюминий, латунь, медь или титан.
• Какие искры испускает металл при прикосновении к шлифовальной машине? Как показывает практика, большее количество вспышек в искрах указывает на более высокое содержание углерода, например, в стали марки A-36.
• Долото «вгрызается» в основной металл или отскакивает? Долото вгрызается в более мягкий металл, например, низкоуглеродистую сталь или алюминий, и отскакивает от более твердых металлов, таких как высокоуглеродистая сталь, хромомолибден или чугун.

Предел прочности

Чтобы предотвратить растрескивание или другие нарушения сплошности сварного шва, подберите минимальный предел прочности электрода на разрыв с пределом прочности основного металла. Прочность стержневого электрода на разрыв можно определить по первым двум цифрам классификации AWS, напечатанной на боковой стороне электрода.Например, число «60» на электроде E6011 указывает на то, что присадочный металл образует сварной шов с минимальным пределом прочности на разрыв 60 000 фунтов на квадратный дюйм и, как результат, будет хорошо работать со сталью с аналогичным пределом прочности.

Сварочный ток

Некоторые электроды можно использовать только с источниками питания переменного или постоянного тока, в то время как другие электроды совместимы с обоими источниками. Чтобы определить правильный тип тока для конкретного электрода, обратитесь к четвертой цифре классификации AWS, которая представляет тип покрытия и тип совместимого сварочного тока (см. Рисунок 1).

См. Четвертую цифру классификации AWS для определения совместимого сварочного тока.

Тип используемого тока также влияет на профиль проплавления получаемого сварного шва. Например, электрод, совместимый с DCEP, такой как E6010, обеспечивает глубокое проплавление и создает чрезвычайно плотную дугу. Он также способен «прокапывать» ржавчину, масло, краску и грязь.Электрод, совместимый с DCEN, такой как E6012, обеспечивает мягкое проплавление и хорошо работает при соединении двух стыков или при сварке высокоскоростных сильноточных угловых швов в горизонтальном положении.

Электрод, совместимый с переменным током, например E6013, дает мягкую дугу со средним проваром и должен использоваться для сварки чистого нового листового металла.

Толщина основного металла, форма и подгонка стыков

Для толстых материалов требуется электрод с максимальной пластичностью и низким содержанием водорода для предотвращения растрескивания сварного шва.Электроды с классификационными номерами AWS, оканчивающимися на 15, 16 или 18, обладают превосходными характеристиками с низким содержанием водорода и хорошей ударной вязкостью (высокими значениями ударной вязкости), позволяющими выдерживать остаточное напряжение.

Для тонких материалов вам понадобится электрод, создающий мягкую дугу, например электрод 6013. Кроме того, электроды меньшего диаметра обеспечат неглубокое проникновение, чтобы предотвратить прожог на более тонких материалах.

Вы также захотите оценить дизайн и подгонку соединения. Если вы работаете над стыком с плотной посадкой или стыком без фаски, используйте электрод, обеспечивающий дугу копания, чтобы обеспечить достаточное проникновение, например E6010 или E6011.Для материалов с широкими корневыми отверстиями выберите электрод, например E6012, который создает вогнутую поверхность сварного шва, подходящую для перекрытия зазоров и выполнения сварных швов с разделкой кромок.

Позиция сварки

Чтобы определить, для какой позиции (позиций) подходит конкретный электрод, обратитесь к третьей цифре в классификации AWS. Вот как можно определить квалифицированное положение электрода:

1 = плоский, горизонтальный, вертикальный и потолочный

2 = только плоский и горизонтальный

Например, электрод 7018 можно использовать в плоском, горизонтальном, вертикальном и потолочном положениях.

Технические характеристики и условия эксплуатации

Обязательно оцените условия, в которых сварная деталь будет находиться в течение всего срока службы. Если он будет использоваться в высокотемпературных или низкотемпературных средах, подверженных повторяющимся ударным нагрузкам, электрод с низким содержанием водорода и более высокой пластичностью снизит вероятность растрескивания сварного шва. Кроме того, не забудьте проверить характеристики сварки, если вы работаете с критически важными объектами, такими как изготовление сосудов высокого давления или котлов. В большинстве случаев эти технические требования к сварке потребуют от вас использования электродов определенного типа.

Рабочие условия окружающей среды

Для достижения наилучших результатов всегда следует удалять излишки прокатной окалины, ржавчину, влагу, краску и жир. Чистые неблагородные металлы помогают предотвратить пористость и увеличить скорость движения. Если очистка основного металла невозможна, электроды E6010 или E6011 создают глубокую проникающую дугу, которая может прорезать загрязнения.

Выбор сварочных стержней

Учет вышеперечисленных факторов поможет вам решить проблемы выбора правильного стержневого электрода для вашего конкретного применения.Однако, учитывая широкий спектр доступных электродов, для одного применения может существовать несколько решений. Если вам нужна дополнительная помощь в выборе электрода, ваш местный дистрибьютор сварочного оборудования или представитель компании известного производителя присадочного металла может стать отличным помощником.

Предоставлено братьями Хобарт

.