|
|
Строка 2: |
Строка 2: |
| | | |
| '''[[Гипермаркет знаний - первый в мире!|Гипермаркет знаний]]>>[[Физика и астрономия|Физика и астрономия]]>>[[Физика 11 класс|Физика 11 класс]]>> Модуль вектора магнитной индукции. Сила Ампера''' | | '''[[Гипермаркет знаний - первый в мире!|Гипермаркет знаний]]>>[[Физика и астрономия|Физика и астрономия]]>>[[Физика 11 класс|Физика 11 класс]]>> Модуль вектора магнитной индукции. Сила Ампера''' |
| + | |
| | | |
| <br> | | <br> |
| | | |
- | §3<br> <br>МОДУЛЬ ВЕКТОРА МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ. СИЛА АМПЕРА<br> <br>Магнитное поле действует на все участки проводника с током. Зная силу, действующую на каждый малый участок проводника, можно вычислить силу, действующую на весь замкнутый проводник в целом.<br><br>Закон, определяющий силу, действующую на отдельный небольнюй участок проводника (элемент тока), был установлен в 1820 г. А. Ампером1. Так как создать обособленный элемент тока нельзя, то Ампер проводил опыты с замкнутыми проводниками. Меняя форму проводников и их расположение, он сумел установить выражение для силы, действующей на отдельный элемент тока.<br><br>Модуль вектора магнитной индукции. Выясним экспериментально, от чего зависит сила, действующая на проводник с током в магнитном поле. Это позволит нам дать определение модуля вектора магнитной индукции, а затем найти силу Ампера.<br><br>Действие магнитного поля на проводник с током будем изучать на установке, изображенной на рисунке 1.17. Свободно подвешенный горизонтально проводник находится в поле постоянного подковообразного магнита. <br><br>1 Точнее говоря. Ампер установил закон для силы взаимодействия между двумя небольшими участками (элементами) проводников с током. Он был сторонником теории дальнодействия и не пользовался понятием поля. Однако по традиции и в память о заслугах этого ученого выражение для магнитной силы, действующей на проводник с током со стороны магнитного поля, также называют законом Ампера.<br><br>карт<br> <br>Ампер Андре Мари (1775—1836) — великий французский физик и математик, один из основоположников электродинамики. Ввел в фи-!ику понятие «электрический ток» и разработал первую теорию магнетизма, основанную на гипотезе молекулярных токов, открыл механическое взаимодействие электрических токов и установил количественные соотношения для силы этого взаимодействия. Назван Максвеллом «Ньютон электричества». Работал также в области механики, теории вероятностей и математического анализа.<br> <br><br>Поле магнита сосредоточено в основном между его полюсами, поэтому магнитная сила действует практически только на часть проводника длиной ............., расположенную непосредственно между полюсами. Сила F.............. измеряется с помощью специальных весов, связанных с проводником двумя стерженьками. Она направлена горизонтально, перпендикулярно проводнику и линиям магнитной индукции.<br><br>Увеличивая силу тока в 2 раза, можно заметить, что и действующая на проводник сила также увеличивается в 2 раза. Добавив еще один такой же магнит, мы в 2 раза увеличим размеры области, где существует магнитное поле, и тем самым в 2 раза увеличим длину части проводника, на которую действует магнитное поле. Сила при этом также увеличится в 2 раза. И наконец, сила Ампера зависит от угла, образованного вектором В......... с проводником.<br> <br>карт<br> <br>В этом можно убедиться, меняя наклон подставки, на которой находятся магниты, так, чтобы изменялся угол между проводником и линиями магнитной индукции. Сила достигает максимального значения ............., когда вектор магнитной индукции перпендикулярен проводнику.<br><br>Итак, максимальная сила, действующая на отрезок проводника длиной ....................., но которому идет ток, прямо пропорциональна произведению силы тока I на длину участка<br>М: /////////////////////.<br><br>Этот опытный факт можно использовать для определения модуля вектора магнитной индукции. В самом деле, .......................поскольку ....................., то отношение .................. не будет зависеть ни от силы тока и проводнике, ни от длины участка проводника. Именно поэтому это отношение можно принять за характеристику магнитного поля в том месте, где расположен участок проводника длиной .......................<br><br>Модуль нектора магнитной индукции определяется отношением максимальной силы, действующей со стороны магнитного поля на отрезок проводника с током, к произведению силы тока на длину этого отрезка:<br><br>карт<br><br>Магиичное поле полностью характеризуется вектором магнитной индукции В............ В каждой точке магнитного поля можно определить направление вектора магнитной индукции и его модуль, если измерить силу, действующую на отрезок проводника с током.<br><br>Модулоь силы Амнера. Пусть вектор магнитной индукции В................ составляет угол ............... (рис. 1.18) с направлением отрезка проводника с током (элементом тока). (За направление элемента тока принимают направление, в котором по проводнику идет ток.) Опыт показывает, что магнитное поле, вектор индукции которого направлен вдоль проводника с током, не оказывает никакого действия на ток. Модуль силы зависит лишь от модуля составляющей вектора В.........., перпендикулярной проводнику, т. е. от карт.........., и не зависит от составляющей ................., направленной вдоль проводника.<br><br>Максимальная саля Ампера согласно формуле (1.1) равна:<br><br>карт<br><br>ей соответствует угол ....................... При произвольном значении угла а сила пропорциональна не В, а составляющей .......................<br><br>карт<br> <br>Поэтому выражение для силы F, действующей на малый отрезок проводника ..................., при силе тока в нем /, со стороны магнитного поля с индукцией ......................, составляющей с элементом тока угол ........................., имеет вид<br> <br>карт<br> <br>Это выражение называют законом Ампера. Сила Ампера равна произведению модуля силы тока, вектора магнитной индукции, длины, отрезка проводника и синуса угла между направлениями векторов магнитной индукции и тока.<br><br>Направление силы Ампера. В рассмотренном выше опыте вектор ....................... перпендикулярен элементу тока и вектору ................................... Его направление определяется правилом левой руки: если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная<br>проводнику составляющая вектора магнитной индукции В.................... входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90° большой палец укажет направление силы, действующей на отрезок проводника (рис. 1.19).<br><br>Это правило справедливо во всех случаях.<br><br>Единица магнитной индукции. Мы ввели новую величину — вектор магнитной индукции. За единицу модуля век тора магнитной индукции можно принять магнитную индукцию однородного поля, в котором на отрезок провод пика длиной 1 м при силе тока в нем 1 А действует со стороны поля максимальная сила Fm = 1 Н. Согласно формуле (1.1) единица магнитной индукции равна ............................... .<br><br>Единица магнитной индукции получила название тесла (Тл) в честь югославского ученого-электротехника II. Тее л а (1856—1943).<br> <br>Измеряя силу, действующую со стороны магнитного поля на участок проводника с током, можно определить модуль вектора магнитной индукции. Сформулирован закон Ампера для силы, действующей на участок проводника с током в магнитном поле.<br><br>1. Как определяется модуль вектора магнитной индукции!<br>2. Чему равен модуль вектора силы Ампера!<br>3. Сформулируйте правило для определения направления силы Ампера.<br>4. В каких единицах измеряется магнитная индукция!<br><br><br><br><br>
| + | ''' §3 МОДУЛЬ ВЕКТОРА МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ. СИЛА АМПЕРА'''<br> <br>Магнитное поле действует на все участки проводника с током. Зная силу, действующую на каждый малый участок проводника, можно вычислить силу, действующую на весь замкнутый проводник в целом. |
| + | |
| + | Закон, определяющий силу, действующую на отдельный небольнюй участок проводника (элемент тока), был установлен в 1820 г. А. Ампером<sup>1</sup>. Так как создать обособленный элемент тока нельзя, то Ампер проводил опыты с замкнутыми проводниками. Меняя форму проводников и их расположение, он сумел установить выражение для силы, действующей на отдельный элемент тока. |
| + | |
| + | '''Модуль вектора магнитной индукции.''' Выясним экспериментально, от чего зависит сила, действующая на проводник с током в магнитном поле. Это позволит нам дать определение модуля вектора магнитной индукции, а затем найти силу Ампера. |
| + | |
| + | Действие магнитного поля на проводник с током будем изучать на установке, изображенной на рисунке 1.17. Свободно подвешенный горизонтально проводник находится в поле постоянного подковообразного магнита. <br><br>''<sup>1</sup> Точнее говоря. Ампер установил закон для силы взаимодействия между двумя небольшими участками (элементами) проводников с током. Он был сторонником теории дальнодействия и не пользовался понятием поля. Однако по традиции и в память о заслугах этого ученого выражение для магнитной силы, действующей на проводник с током со стороны магнитного поля, также называют законом Ампера.''<br><br>[[Image:5.02-9.jpg]]<br> <br>Ампер Андре Мари (1775—1836) — великий французский физик и математик, один из основоположников электродинамики. Ввел в физику понятие «электрический ток» и разработал первую теорию магнетизма, основанную на гипотезе молекулярных токов, открыл механическое взаимодействие электрических токов и установил количественные соотношения для силы этого взаимодействия. Назван Максвеллом «Ньютон электричества». Работал также в области механики, теории вероятностей и математического анализа. |
| + | |
| + | <br>Поле магнита сосредоточено в основном между его полюсами, поэтому магнитная сила действует практически только на часть проводника длиной [[Image:7.02-3.jpg]], расположенную непосредственно между полюсами. Сила [[Image:7.02-4.jpg]] измеряется с помощью специальных весов, связанных с проводником двумя стерженьками. Она направлена горизонтально, перпендикулярно проводнику и линиям магнитной индукции. |
| + | |
| + | Увеличивая силу тока в 2 раза, можно заметить, что и действующая на проводник сила также увеличивается в 2 раза. Добавив еще один такой же магнит, мы в 2 раза увеличим размеры области, где существует магнитное поле, и тем самым в 2 раза увеличим длину части проводника, на которую действует магнитное поле. Сила при этом также увеличится в 2 раза. И наконец, сила Ампера зависит от угла, образованного вектором [[Image:7.02-2.jpg]] с проводником.<br> <br>[[Image:5.02-10.jpg]]<br> <br>В этом можно убедиться, меняя наклон подставки, на которой находятся магниты, так, чтобы изменялся угол между проводником и линиями магнитной индукции. Сила достигает максимального значения [[Image:7.02-5.jpg]], когда вектор магнитной индукции перпендикулярен проводнику. |
| + | |
| + | Итак, максимальная сила, действующая на отрезок проводника длиной [[Image:7.02-3.jpg]], но которому идет ток, прямо пропорциональна произведению силы тока I на длину участка [[Image:5.02-11.jpg]] |
| + | |
| + | Этот опытный факт можно использовать для определения модуля вектора магнитной индукции. В самом деле, [[Image:5.02-12.jpg]] не будет зависеть ни от силы тока и проводнике, ни от длины участка проводника. Именно поэтому это отношение можно принять за характеристику магнитного поля в том месте, где расположен участок проводника длиной [[Image:7.02-3.jpg]]. |
| + | |
| + | '''Модуль нектора магнитной индукции''' определяется отношением максимальной силы, действующей со стороны магнитного поля на отрезок проводника с током, к произведению силы тока на длину этого отрезка:<br><br>[[Image:5.02-13.jpg]]<br><br>Магиичное поле полностью характеризуется вектором магнитной индукции [[Image:7.02-2.jpg]] В каждой точке магнитного поля можно определить направление вектора магнитной индукции и его модуль, если измерить силу, действующую на отрезок проводника с током.<br><br>Модуль силы Ампера. Пусть вектор магнитной индукции [[Image:7.02-2.jpg]] составляет угол [[Image:7.02-6.jpg]] (рис. 1.18) с направлением отрезка проводника с током (элементом тока). (За направление элемента тока принимают направление, в котором по проводнику идет ток.) Опыт показывает, что магнитное поле, вектор индукции которого направлен вдоль проводника с током, не оказывает никакого действия на ток. Модуль силы зависит лишь от модуля составляющей вектора [[Image:7.02-2.jpg]], перпендикулярной проводнику, т. е. от [[Image:5.02-14.jpg]], и не зависит от составляющей [[Image:7.02-2.jpg]]<sub>1</sub>, направленной вдоль проводника. |
| + | |
| + | Максимальная саля Ампера согласно формуле (1.1) равна:<br><br>[[Image:5.02-15.jpg]]<br><br>ей соответствует угол [[Image:5.02-16.jpg]]. При произвольном значении угла а сила пропорциональна не В, а составляющей [[Image:5.02-17.jpg]].<br><br>[[Image:5.02-18.jpg]]<br> <br>Поэтому выражение для силы F, действующей на малый отрезок проводника [[Image:7.02-3.jpg]], при силе тока в нем l, со стороны магнитного поля с индукцией [[Image:7.02-2.jpg]], составляющей с элементом тока угол [[Image:7.02-6.jpg]], имеет вид<br> <br>[[Image:5.02-19.jpg]]<br> <br>Это выражение называют '''законом Ампера'''. '''''Сила Ампера равна произведению модуля силы тока, вектора магнитной индукции, длины, отрезка проводника и синуса угла между направлениями векторов магнитной индукции и тока.'''''<br><br>'''Направление силы Ампера. '''В рассмотренном выше опыте вектор [[Image:7.02-4.jpg]] перпендикулярен элементу тока и вектору [[Image:7.02-2.jpg]]. Его направление определяется правилом левой руки: если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная проводнику составляющая вектора магнитной индукции [[Image:7.02-2.jpg]]. входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90° большой палец укажет направление силы, действующей на отрезок проводника (рис. 1.19). |
| + | |
| + | Это правило справедливо во всех случаях. |
| + | |
| + | '''Единица магнитной индукции.''' Мы ввели новую величину — вектор магнитной индукции. '''''За единицу модуля век тора магнитной индукции можно принять магнитную индукцию однородного поля, в котором на отрезок провод пика длиной 1 м при силе тока в нем 1 А действует со стороны поля максимальная сила F<sub>m</sub> = 1 Н'''''. Согласно формуле (1.1) единица магнитной индукции равна[[Image:5.02-20.jpg]] . |
| + | |
| + | Единица магнитной индукции получила название тесла (Тл) в честь югославского ученого-электротехника II. Тее л а (1856—1943). |
| + | |
| + | Измеряя силу, действующую со стороны магнитного поля на участок проводника с током, можно определить модуль вектора магнитной индукции. Сформулирован закон Ампера для силы, действующей на участок проводника с током в магнитном поле. |
| + | |
| + | <br>[[Image:7.02-1.jpg]]<br>1. Как определяется модуль вектора магнитной индукции!<br>2. Чему равен модуль вектора силы Ампера!<br>3. Сформулируйте правило для определения направления силы Ампера.<br>4. В каких единицах измеряется магнитная индукция!<br><br><br><br><br> |
| | | |
| <br> ''Мякишев Г. Я., Физика. 11 класс : учеб. для общеобразоват. учреждений : базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. В. Буховцев, В. М. Чаругин; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой. — 17-е изд., перераб. и доп. — М. : Просвещение, 2008. — 399 с : ил.'' | | <br> ''Мякишев Г. Я., Физика. 11 класс : учеб. для общеобразоват. учреждений : базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. В. Буховцев, В. М. Чаругин; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой. — 17-е изд., перераб. и доп. — М. : Просвещение, 2008. — 399 с : ил.'' |
Версия 12:56, 7 февраля 2011
Гипермаркет знаний>>Физика и астрономия>>Физика 11 класс>> Модуль вектора магнитной индукции. Сила Ампера
§3 МОДУЛЬ ВЕКТОРА МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ. СИЛА АМПЕРА Магнитное поле действует на все участки проводника с током. Зная силу, действующую на каждый малый участок проводника, можно вычислить силу, действующую на весь замкнутый проводник в целом.
Закон, определяющий силу, действующую на отдельный небольнюй участок проводника (элемент тока), был установлен в 1820 г. А. Ампером1. Так как создать обособленный элемент тока нельзя, то Ампер проводил опыты с замкнутыми проводниками. Меняя форму проводников и их расположение, он сумел установить выражение для силы, действующей на отдельный элемент тока.
Модуль вектора магнитной индукции. Выясним экспериментально, от чего зависит сила, действующая на проводник с током в магнитном поле. Это позволит нам дать определение модуля вектора магнитной индукции, а затем найти силу Ампера.
Действие магнитного поля на проводник с током будем изучать на установке, изображенной на рисунке 1.17. Свободно подвешенный горизонтально проводник находится в поле постоянного подковообразного магнита.
1 Точнее говоря. Ампер установил закон для силы взаимодействия между двумя небольшими участками (элементами) проводников с током. Он был сторонником теории дальнодействия и не пользовался понятием поля. Однако по традиции и в память о заслугах этого ученого выражение для магнитной силы, действующей на проводник с током со стороны магнитного поля, также называют законом Ампера.
Ампер Андре Мари (1775—1836) — великий французский физик и математик, один из основоположников электродинамики. Ввел в физику понятие «электрический ток» и разработал первую теорию магнетизма, основанную на гипотезе молекулярных токов, открыл механическое взаимодействие электрических токов и установил количественные соотношения для силы этого взаимодействия. Назван Максвеллом «Ньютон электричества». Работал также в области механики, теории вероятностей и математического анализа.
Поле магнита сосредоточено в основном между его полюсами, поэтому магнитная сила действует практически только на часть проводника длиной , расположенную непосредственно между полюсами. Сила измеряется с помощью специальных весов, связанных с проводником двумя стерженьками. Она направлена горизонтально, перпендикулярно проводнику и линиям магнитной индукции.
Увеличивая силу тока в 2 раза, можно заметить, что и действующая на проводник сила также увеличивается в 2 раза. Добавив еще один такой же магнит, мы в 2 раза увеличим размеры области, где существует магнитное поле, и тем самым в 2 раза увеличим длину части проводника, на которую действует магнитное поле. Сила при этом также увеличится в 2 раза. И наконец, сила Ампера зависит от угла, образованного вектором с проводником.
В этом можно убедиться, меняя наклон подставки, на которой находятся магниты, так, чтобы изменялся угол между проводником и линиями магнитной индукции. Сила достигает максимального значения , когда вектор магнитной индукции перпендикулярен проводнику.
Итак, максимальная сила, действующая на отрезок проводника длиной , но которому идет ток, прямо пропорциональна произведению силы тока I на длину участка
Этот опытный факт можно использовать для определения модуля вектора магнитной индукции. В самом деле, не будет зависеть ни от силы тока и проводнике, ни от длины участка проводника. Именно поэтому это отношение можно принять за характеристику магнитного поля в том месте, где расположен участок проводника длиной .
Модуль нектора магнитной индукции определяется отношением максимальной силы, действующей со стороны магнитного поля на отрезок проводника с током, к произведению силы тока на длину этого отрезка:
Магиичное поле полностью характеризуется вектором магнитной индукции В каждой точке магнитного поля можно определить направление вектора магнитной индукции и его модуль, если измерить силу, действующую на отрезок проводника с током.
Модуль силы Ампера. Пусть вектор магнитной индукции составляет угол (рис. 1.18) с направлением отрезка проводника с током (элементом тока). (За направление элемента тока принимают направление, в котором по проводнику идет ток.) Опыт показывает, что магнитное поле, вектор индукции которого направлен вдоль проводника с током, не оказывает никакого действия на ток. Модуль силы зависит лишь от модуля составляющей вектора , перпендикулярной проводнику, т. е. от , и не зависит от составляющей 1, направленной вдоль проводника.
Максимальная саля Ампера согласно формуле (1.1) равна:
ей соответствует угол . При произвольном значении угла а сила пропорциональна не В, а составляющей .
Поэтому выражение для силы F, действующей на малый отрезок проводника , при силе тока в нем l, со стороны магнитного поля с индукцией , составляющей с элементом тока угол , имеет вид
Это выражение называют законом Ампера. Сила Ампера равна произведению модуля силы тока, вектора магнитной индукции, длины, отрезка проводника и синуса угла между направлениями векторов магнитной индукции и тока.
Направление силы Ампера. В рассмотренном выше опыте вектор перпендикулярен элементу тока и вектору . Его направление определяется правилом левой руки: если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная проводнику составляющая вектора магнитной индукции . входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90° большой палец укажет направление силы, действующей на отрезок проводника (рис. 1.19).
Это правило справедливо во всех случаях.
Единица магнитной индукции. Мы ввели новую величину — вектор магнитной индукции. За единицу модуля век тора магнитной индукции можно принять магнитную индукцию однородного поля, в котором на отрезок провод пика длиной 1 м при силе тока в нем 1 А действует со стороны поля максимальная сила Fm = 1 Н. Согласно формуле (1.1) единица магнитной индукции равна .
Единица магнитной индукции получила название тесла (Тл) в честь югославского ученого-электротехника II. Тее л а (1856—1943).
Измеряя силу, действующую со стороны магнитного поля на участок проводника с током, можно определить модуль вектора магнитной индукции. Сформулирован закон Ампера для силы, действующей на участок проводника с током в магнитном поле.
1. Как определяется модуль вектора магнитной индукции! 2. Чему равен модуль вектора силы Ампера! 3. Сформулируйте правило для определения направления силы Ампера. 4. В каких единицах измеряется магнитная индукция!
Мякишев Г. Я., Физика. 11 класс : учеб. для общеобразоват. учреждений : базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. В. Буховцев, В. М. Чаругин; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой. — 17-е изд., перераб. и доп. — М. : Просвещение, 2008. — 399 с : ил.
Помощь школьнику онлайн, Физика и астрономия для 11 класса скачать, календарно-тематическое планирование
Содержание урока
конспект урока
опорный каркас
презентация урока
акселеративные методы
интерактивные технологии
Практика
задачи и упражнения
самопроверка
практикумы, тренинги, кейсы, квесты
домашние задания
дискуссионные вопросы
риторические вопросы от учеников
Иллюстрации
аудио-, видеоклипы и мультимедиа
фотографии, картинки
графики, таблицы, схемы
юмор, анекдоты, приколы, комиксы
притчи, поговорки, кроссворды, цитаты
Дополнения
рефераты
статьи
фишки для любознательных
шпаргалки
учебники основные и дополнительные
словарь терминов
прочие
Совершенствование учебников и уроков
исправление ошибок в учебнике
обновление фрагмента в учебнике
элементы новаторства на уроке
замена устаревших знаний новыми
Только для учителей
идеальные уроки
календарный план на год
методические рекомендации
программы
обсуждения
Интегрированные уроки
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.
Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.
|