Įvadas……………………………………………………………………….3
aš.Įvadas į reiškinį………………………………………………..5
- Eksperimentinė sąranka………………………………..5
- Lygiagrečių srovių sąveikos jėga………………6
1.3. Magnetinis laukas šalia dviejų lygiagrečių laidininkų………………………………………………….…………….9
II.Kiekybinis jėgų dydis……………………………………10
2.1 Kiekybinis jėgos, veikiančios
srovė magnetiniame lauke…………………………………………..10
III. elektrinė sąveika…………………………………13
3.1 Lygiagrečių laidininkų sąveika……………13
Išvada…………………………………………………………………..15
Naudotos literatūros sąrašas…………………………………16
Įvadas
Aktualumas:
Norint išsamiau suprasti elektromagnetizmo temą, būtina išsamiau apsvarstyti dviejų lygiagrečių laidininkų sąveikos su srove atkarpą. Šiame darbe nagrinėjami dviejų lygiagrečių laidininkų sąveikos su srove ypatumai. Paaiškinta jų tarpusavio trauka ir atstūmimas. Darbo metu atliktam eksperimentui apskaičiuojama kiekybinė amperų jėgų dedamoji. Apibūdina aplink laidininkus su srove egzistuojančių magnetinių laukų poveikį vienas kitam ir sąveikos elektrinio komponento buvimą, kurio egzistavimas dažnai nepaisomas.
Tikslas:
Empiriškai apsvarstykite jėgų, kurios dalyvauja dviejų laidininkų sąveikoje su srove, egzistavimą ir suteikite joms kiekybinę charakteristiką.
Užduotys:
- Eksperimentiškai apsvarstykite amperų jėgų buvimą laiduose, per kuriuos elektros.
- Apibūdinkite magnetinių laukų aplink laidininkus sąveiką su srove.
- Paaiškinkite vykstančius laidininkų traukos ir atstūmimo reiškinius.
- Atlikite dviejų laidininkų sąveikos jėgų kiekybinį skaičiavimą.
- Teoriškai apsvarstykite dviejų laidininkų sąveikos su srove elektrinio komponento buvimą.
Studijų dalykas:
Elektromagnetiniai reiškiniai laidininkuose.
Studijų objektas:
Lygiagrečių laidininkų sąveikos su srove jėga.
Tyrimo metodai:
Literatūros analizė, stebėjimas ir eksperimentinis tyrimas.
I. Pažintis su reiškiniu
1.1 Įvadas į reiškinį
Demonstracijai reikia paimti dvi labai plonas, maždaug 40 cm ilgio aliuminio folijos juosteles.Sutvirtinti jas kartoninėje dėžutėje, kaip parodyta 1 pav.. Juostelės turi būti lanksčios, laisvos, prigludusios, bet nesiliesdamos. Atstumas tarp jų turi būti tik 2 arba 3 mm. Sujungę juosteles plonais laidais, prie jų prijungiame baterijas, kad abiejose juostose srovė tekėtų priešingomis kryptimis. Ši jungtis trumpam sujungs bateriją ir sukels trumpalaikę 5A srovę.
Kad baterijos nesugestų, kiekvieną kartą jas reikia prijungti kelias sekundes.
Dabar prijunkite vieną iš baterijų su priešingais ženklais ir leiskime srovei tekėti viena kryptimi.
Sėkmingai sujungus, matomas efektas nedidelis, tačiau jį lengva pastebėti.
Atkreipkime dėmesį į tai, kad šis efektas niekaip nesusijęs su juostelių įkrovimo pranešimais. Jie išlieka elektrostatiškai neutralūs. Norėdami įsitikinti, kad juostelėmis nieko nenutiks, kai jos tikrai yra kraunasi prie šios žemos įtampos prijunkite abi juosteles prie vieno akumuliatoriaus poliaus arba vieną iš jų prie vieno poliaus, o kitą prie antrojo. (Tačiau mes neuždarysime grandinės, kad išvengtume srovių atsiradimo juostose.)
1.2 Lygiagrečių srovių sąveikos stiprumas
Eksperimento metu mes stebėjome jėgą, kurios negalima paaiškinti elektrostatiniu požiūriu. Kai srovė teka tik viena kryptimi dviem lygiagrečiais laidininkais, tarp jų atsiranda patraukli jėga. Kai srovės teka priešingomis kryptimis, laidai atstumia vienas kitą.
Tikroji šios jėgos, veikiančios tarp lygiagrečių srovių, vertė ir jos priklausomybė nuo atstumo tarp laidų gali būti išmatuota naudojant paprastas prietaisas svarmenų pavidalu. Atsižvelgiant į tai, kad tokių nėra, imkime tikėjimu, eksperimentų rezultatais, kurie rodo, kad ši jėga yra atvirkščiai proporcinga atstumui tarp laidų ašių: F1/r.
Kadangi ši jėga turi atsirasti dėl tam tikros įtakos, sklindančios iš vieno laido į kitą, tokia cilindrinė geometrija sukurs jėgą, kuri atvirkščiai priklauso nuo pirmosios atstumo laipsnio. Prisiminkite, kad elektrostatinis laukas sklinda iš įkrauto laido, taip pat atsižvelgiant į formos atstumą 1/r.
Remiantis eksperimentais, taip pat aišku, kad laidų sąveikos jėga priklauso nuo jais tekančių srovių sandaugos. Iš simetrijos galime daryti išvadą, kad jei ši jėga yra proporcinga aš1 , jis turi būti proporcingas ir aš2. Kad ši jėga yra tiesiogiai proporcinga
Judančių krūvių sąveika. Judančių krūvių (elektros srovių) veikimas vienas kitam skiriasi nuo fiksuotų krūvių Kulono sąveikos.
Judančių krūvių sąveika vadinama magnetine.
Magnetinės sąveikos pasireiškimo pavyzdžiai:
* dviejų lygiagrečių laidininkų pritraukimas arba atstūmimas srove;
* kai kurių medžiagų magnetizmas, pavyzdžiui, magnetinė geležies rūda, iš kurios gaminami nuolatiniai magnetai; sukant iš magnetinės medžiagos pagamintą šviesos rodyklę šalia srovės laidininko
* rėmo sukimas su srove magnetiniame lauke.
*
Magnetinė sąveika atlikta per magnetinis laukas.
Magnetinis laukas yra ypatinga materijos egzistavimo forma.
Magnetinio lauko savybės:
* generuojami judantys krūviai (elektros srovė) arba kintamieji elektrinis laukas;
* aptinkamas veikiant elektros srovei arba magnetinei adatai.
Magnetinės indukcijos vektorius. Eksperimentai rodo, kad magnetinis laukas sukuria orientacinį poveikį srovės nešančiai grandinei ir magnetinei adatai, todėl jas reikia nustatyti tam tikra kryptimi. Todėl norint apibūdinti magnetinį lauką, reikia naudoti reikšmę, kurios kryptis siejama su grandinės su srove arba magnetine adata magnetiniame lauke orientacija. Ši vertė vadinama magnetinės indukcijos vektoriumi B.
Imama magnetinės indukcijos vektoriaus kryptis:
* teigiamos normalės kryptis į grandinės su srove plokštumą,
* magnetinės adatos, įdėtos į magnetinį lauką, šiaurinio poliaus kryptis.
Vektoriaus B modulis yra lygus maksimalaus sukimo momento, veikiančio rėmą su srove tam tikrame lauko taške, santykiui su srovės stiprio I ir grandinės S ploto sandauga.
B \u003d Mmax / (I S). (vienas)
Sukimo momentas M priklauso nuo lauko savybių ir yra nustatomas pagal sandaugą I·S.
Magnetinės indukcijos vektoriaus reikšmė, nustatyta pagal (1) formulę, priklauso tik nuo lauko savybių.
B matavimo vienetas yra 1 tesla.
Grafinis magnetinių laukų vaizdavimas. Grafiniam magnetinių laukų pavaizdavimui naudojamos magnetinės indukcijos linijos (magnetinio lauko linijos). Magnetinės indukcijos linija yra linija, kurios kiekviename taške magnetinės indukcijos vektorius yra nukreiptas į ją tangentiškai.
Magnetinės indukcijos linijos yra uždaros linijos.
Magnetinių laukų pavyzdžiai:
1. Tiesus laidininkas su srove
Magnetinės indukcijos linijos yra koncentriniai apskritimai, kurių centras yra ant laidininko.
2. Žiedinė srovė
Magnetinės indukcijos vektoriaus kryptis yra susijusi su srovės kryptimi grandinėje pagal dešiniojo varžto taisyklę.
3. Solenoidas su srove
Ilgo solenoido su srove viduje magnetinis laukas yra vienodas, o magnetinės indukcijos linijos yra lygiagrečios viena kitai. B kryptis ir srovės kryptis solenoido posūkiuose yra susietos pagal dešiniojo varžto taisyklę
Laukų superpozicijos principas. Jei kurioje nors erdvės srityje yra keli magnetiniai laukai, tada gauto lauko magnetinės indukcijos vektorius yra lygus atskirų laukų indukcijų vektorių sumai:
B = SBi
Magnetinis laukas- yra materijos forma (išskyrus materiją), egzistuojanti erdvėje, kuri supa nuolatinius magnetus, srovės laidininkus ir judančius krūvius. Magnetinis laukas kartu su elektriniu lauku sudaro vieną elektromagnetinį lauką.
Magnetinis laukas ne tik sukuriamas nuolatiniai magnetai, juda krūviai ir srovės laidininkai , tačiau jis taip pat veikia juos.
Terminą „magnetinis laukas“ 1845 metais įvedė M. Faradėjus. Iki to laiko jau buvo žinomi kai kurie elektrodinamikos reiškiniai, kuriuos reikia paaiškinti:
1. Nuo seniausių laikų žinomas ir W sistemingai tyrinėtas nuolatinių magnetų sąveikos reiškinys (magnetinės adatos įsitvirtinimas palei magnetinį Žemės dienovidinį, priešingų polių pritraukimas, to paties pavadinimo polių atstūmimas). Hilbertas (rezultatai paskelbti 1600 m. jo traktate „Apie magnetą, magnetinius kūnus ir apie didįjį magnetą – Žemę“).
2. 1820 metais danų mokslininkas G. X. Oerstedas išsiaiškino, kad magnetinė adata, esanti šalia laidininko, kuriuo teka srovė, sukasi, stengdamasi būti statmenai laidininkui.
3. Tais pačiais metais prancūzų fizikas Ampère'as, susidomėjęs Oerstedo eksperimentais, atskleidė 2 tiesių laidininkų sąveiką su srove: jei srovės laiduose teka viena kryptimi (lygiagrečiai), tai laidininkai traukia (pav.). a), jei yra priešingos pusės(antilygiagrečiai), tada jie atstumia vienas kitą (Pav. b).
Vadinamos laidininkų sąveikos su srove, tai yra judančių elektros krūvių sąveika magnetinis ir jėgos, kuriomis srovės laidininkai veikia vienas kitą, - magnetinės jėgos.
Remiantis trumpojo nuotolio veikimo teorija, kuria vadovavosi M. Faradėjus, srovė viename iš laidininkų negali tiesiogiai paveikti kito laidininko srovės. Panašiai kaip ir su stacionariais elektros krūviais, šalia kurių yra elektrinis laukas, buvo padaryta išvada, kad sroves supančioje erdvėje yra magnetinis laukas, kuris tam tikra jėga veikia kitą šiame lauke esantį srovę nešantį laidininką, arba ant nuolatinio magneto. Savo ruožtu antrojo srovės laidininko sukurtas magnetinis laukas veikia pirmame laidininke esančią srovę.
Kaip elektrinis laukas aptinkamas pagal jo poveikį bandomajam krūviui, įvestam į šį lauką, taip ir magnetinį lauką galima aptikti pagal magnetinio lauko orientavimo poveikį kilpai, kurios srovė yra maža (palyginti su atstumais, kuriais magnetinis laukas veikia pastebimai keičiasi) matmenys.
Laidai, tiekiantys srovę į rėmą, turėtų būti austi (arba išdėstyti arti vienas kito), tada atsirandanti jėga, veikianti iš magnetinio lauko pusės šiuos laidus, bus lygi nuliui. Jėgos, veikiančios tokį rėmą su srove, jį pasuks taip, kad jo plokštuma bus statmena magnetinio lauko indukcijos linijoms. Pavyzdyje, parodytame aukščiau esančiame paveikslėlyje, rėmas pasisuks taip, kad laidininkas su srove būtų rėmo plokštumoje. Kai pasikeičia srovės kryptis laidininke, rėmas pasisuks 180 °. Lauke tarp nuolatinio magneto polių rėmas pasisuks plokštuma, statmena magnetui jėgos linijos magnetas.
Jėgos, veikiančios tarp fiksuotų elektros krūvių, nustatomos pagal Kulono dėsnį. Kiekvienas įkrovimas sukuria lauką, kuris veikia kitą krūvį ir atvirkščiai. Tačiau tarp elektros krūvių gali egzistuoti ir kitos jėgos. Juos galima rasti atlikus toliau pateiktą eksperimentą.
Paimkime du lanksčius laidininkus, pritvirtinkite juos vertikaliai, o tada pritvirtinkite apatinius galus prie srovės šaltinio polių. Nėra traukos ar atstūmimo. Bet jei kiti galai yra sujungti viela taip, kad laiduose atsirastų priešingos krypties srovės, tada laidininkai pradės atstumti vienas kitą. Esant tos pačios krypties srovėms, laidininkai pritraukiami.
Srovių sąveikos reiškinį 1820 m. atrado prancūzų fizikas Ampère'as. Tais pačiais metais danų fizikas Oerstedas atrado, kad magnetinė adata sukasi, kai elektros srovė teka šalia jos esančiu laidininku.
Vadinamos laidininkų sąveikos su srove, t.y. judančių elektros krūvių sąveika magnetinis. Jėgos, kuriomis srovės laidininkai veikia vienas kitą, vadinamos magnetinėmis jėgomis.
Magnetinis laukas
Visai kaip erdvėje, supančioje nejudančius elektros krūviai, judančius krūvius supančioje erdvėje atsiranda elektrinis laukas, magnetinis laukas. Elektros srovė viename iš laidininkų sukuria aplink save magnetinį lauką, kuris veikia antrojo laidininko srovę. O antrojo laidininko elektros srovės sukurtas laukas veikia pirmąjį.
Magnetinis laukas yra ypatinga materijos forma, per kurią vyksta judančių elektriškai įkrautų dalelių sąveika.
Magnetinį lauką sukuria ne tik elektros srovė, bet ir nuolatiniai magnetai. Remdamasis savo eksperimentais, Ampere'as padarė išvadą, kad srovių sąveiką su magnetu ir magnetais galima paaiškinti, jei darome prielaidą, kad magneto viduje yra neslopintos molekulinės žiedinės srovės.
Pratekėjus elektros srovei, gali lydėti medžiagos kaitinimas ir liuminescencija, įvairūs jos cheminiai virsmai ir magnetinė sąveika. Iš visų žinomų srovės veiksmų tik magnetinė sąveika lydi elektros srovę bet kokiomis sąlygomis, bet kokioje terpėje ir vakuume.
Judėjimo laukas mokestis. Bio-Savvaro dėsnis (tekantis elektros laukas)
Pagrindinis magnetostatikos uždavinys – gebėjimas skaičiuoti. lauko charakteristikos. B-S-L dėsnis, naudojant superpozicijos principą, suteikia paprasčiausią laukų skaičiavimo metodą.
dB indukcija, sukurta. tiksliai A.
dB=( (I dl sin/r 2)
dH=(I dl sin/(4r 2)
magnetinė indukcija laukas, sukurtas laidininko elemento dl su srove I taške A atstumu r nuo dl proporcingas. srovės stipris, dl, kampo tarp r ir dl sinusas ir arr. proporcija. atstumo r kvadratas.
dB=( ·(I· /r 3)
S-on B-S-L vertė slypi tame, kad žinant dH ir dB nuo dl, galite apskaičiuoti baigtinio laidininko H ir B. dydžiai skiriasi. formų.