Ievads……………………………………………………………………….3
esIevads fenomenā………………………………………………..5
- Eksperimentālā iestatīšana………………………………..5
- Paralēlo strāvu mijiedarbības spēks…………………6
1.3. Magnētiskais lauks divu paralēlu vadītāju tuvumā…………………………………………………….…………….9
II.Spēku kvantitatīvais lielums……………………………………10
2.1. Kvantitatīvs spēka aprēķins, kas iedarbojas uz
strāva magnētiskajā laukā…………………………………………..10
III. elektriskā mijiedarbība…………………………………13
3.1. Paralēlo vadītāju mijiedarbība……………13
Secinājums…………………………………………………………………..15
Izmantotās literatūras saraksts…………………………………16
Ievads
Atbilstība:
Lai pilnīgāk izprastu elektromagnētisma tēmu, sīkāk jāapsver divu paralēlu vadītāju mijiedarbības sadaļa ar strāvu. Šajā rakstā aplūkotas divu paralēlu vadītāju mijiedarbības pazīmes ar strāvu. Tiek izskaidrota viņu savstarpējā pievilcība un atgrūšanās. Darba laikā veiktajam eksperimentam tiek aprēķināta ampērspēku kvantitatīvā sastāvdaļa. Apraksta ap strāvas vadītājiem esošo magnētisko lauku ietekmi un mijiedarbības elektriskās sastāvdaļas klātbūtni, kuras esamība bieži tiek atstāta novārtā.
Mērķis:
Empīriski apsveriet spēku esamību, kas ir iesaistīti divu vadītāju mijiedarbībā ar strāvu, un piešķiriet tiem kvantitatīvu raksturlielumu.
Uzdevumi:
- Eksperimentāli apsveriet ampēru spēku klātbūtni vadītājos, caur kuriem elektrība.
- Aprakstiet magnētisko lauku mijiedarbību ap vadītājiem ar strāvu.
- Sniedziet skaidrojumu par notiekošajām vadītāju pievilkšanās un atgrūšanas parādībām.
- Veikt divu vadītāju mijiedarbības spēku kvantitatīvu aprēķinu.
- Teorētiski apsveriet elektriskās sastāvdaļas klātbūtni divu vadītāju mijiedarbībā ar strāvu.
Studiju priekšmets:
Elektromagnētiskās parādības vadītājos.
Pētījuma objekts:
Paralēlo vadītāju mijiedarbības spēks ar strāvu.
Pētījuma metodes:
Literatūras analīze, novērojumi un eksperimentālā izpēte.
I. Iepazīšanās ar fenomenu
1.1. Ievads fenomenā
Demonstrācijai mums ir jāņem divas ļoti plānas alumīnija folijas sloksnes apmēram 40 cm garumā.Nostipriniet tās kartona kastē, kā parādīts 1. attēlā. Sloksnēm jābūt elastīgām, vaļīgām, jābūt cieši pieguļošām, bet nesaskaras. Attālumam starp tiem jābūt tikai 2 vai 3 mm. Savienojot sloksnes ar tieviem vadiem, mēs pievienojam tiem baterijas, lai abās sloksnēs strāva plūst pretējos virzienos. Šis savienojums radīs īssavienojumu akumulatorā un izraisīs īslaicīgu 5A strāvu.
Lai novērstu akumulatoru atteici, katru reizi tās ir jāpievieno dažas sekundes.
Tagad pievienosim vienu no akumulatoriem ar pretējām zīmēm un ļausim strāvai plūst vienā virzienā.
Ar veiksmīgu savienojumu redzamais efekts ir mazs, bet viegli novērojams.
Pievērsīsim uzmanību tam, ka šis efekts nekādā veidā nav saistīts ar sloksņu uzlādes ziņojumiem. Tie paliek elektrostatiski neitrāli. Lai pārliecinātos, ka svītrām nekas nenotiek, kad tās patiešām ir tiek uzlādētsšim zemajam spriegumam pievienojiet abas sloksnes vienam akumulatora polam vai vienu no tām vienam polam, bet otru - otrajam. (Bet mēs neslēgsim ķēdi, lai izvairītos no strāvu parādīšanās sloksnēs.)
1.2. Paralēlo strāvu mijiedarbības stiprums
Eksperimenta laikā mēs novērojām spēku, ko nevar izskaidrot ar elektrostatiku. Ja strāva plūst tikai vienā virzienā divos paralēlos vadītājos, starp tiem ir pievilcīgs spēks. Kad strāvas plūst pretējos virzienos, vadi atgrūž viens otru.
Šī spēka faktisko vērtību, kas darbojas starp paralēlām strāvām, un tā atkarību no attāluma starp vadiem var izmērīt, izmantojot vienkārša ierīce atsvaru veidā. Tā kā tāda nav, pieņemsim to ticībā, eksperimentu rezultāti, kas parāda, ka šis spēks ir apgriezti proporcionāls attālumam starp vadu asīm: F1/r.
Tā kā šim spēkam ir jābūt zināmai ietekmei, kas izplatās no viena stieples uz otru, šāda cilindriska ģeometrija radīs spēku, kas ir apgriezti atkarīgs no attāluma pirmās pakāpes. Atgādinām, ka elektrostatiskais lauks izplatās no uzlādēta vada, arī ar formas atkarību no attāluma 1/r.
Pamatojoties uz eksperimentiem, ir arī skaidrs, ka mijiedarbības spēks starp vadiem ir atkarīgs no caur tiem plūstošo strāvu reizinājuma. No simetrijas mēs varam secināt, ka, ja šis spēks ir proporcionāls es1 , tam jābūt proporcionālam un es2. Ka šis spēks ir tieši proporcionāls
Kustīgo lādiņu mijiedarbība. Kustīgo lādiņu (elektrisko strāvu) darbība viena uz otru atšķiras no fiksēto lādiņu Kulona mijiedarbības.
Kustīgo lādiņu mijiedarbību sauc par magnētisko.
Magnētiskās mijiedarbības izpausmes piemēri:
* divu paralēlu vadītāju pievilkšana vai atgrūšana ar strāvu;
* dažu vielu magnētisms, piemēram, magnētiskā dzelzsrūda, no kuras tiek izgatavoti pastāvīgie magnēti; pagriežot no magnētiska materiāla izgatavotu gaismas bultiņu pie strāvu nesoša vadītāja
* rāmja rotācija ar strāvu magnētiskajā laukā.
*
Magnētiskā mijiedarbība veikta cauri magnētiskais lauks.
Magnētiskais lauks ir īpaša matērijas eksistences forma.
Magnētiskā lauka īpašības:
* ko rada kustīgi lādiņi (elektriskā strāva) vai maiņstrāva elektriskais lauks;
* tiek atklāts, iedarbojoties uz elektrisko strāvu vai magnētisku adatu.
Magnētiskās indukcijas vektors. Eksperimenti liecina, ka magnētiskais lauks rada orientējošu efektu uz strāvu nesošo ķēdi un magnētisko adatu, liekot tās iestatīt noteiktā virzienā. Tāpēc, lai raksturotu magnētisko lauku, jāizmanto vērtība, kuras virziens ir saistīts ar ķēdes ar strāvu vai magnētiskās adatas orientāciju magnētiskajā laukā. Šo vērtību sauc par magnētiskās indukcijas vektoru B.
Tiek ņemts magnētiskās indukcijas vektora virziens:
* pozitīvās normālās virziens ķēdes plaknei ar strāvu,
* magnētiskajā laukā novietotas magnētiskās adatas ziemeļpola virziens.
Vektora B modulis ir vienāds ar maksimālā griezes momenta attiecību, kas iedarbojas uz rāmi ar strāvu noteiktā lauka punktā, pret strāvas stipruma I reizinājumu un ķēdes S laukumu.
B \u003d Mmax / (I S). (viens)
Griezes moments M ir atkarīgs no lauka īpašībām, un to nosaka reizinājums I·S.
Magnētiskās indukcijas vektora vērtība, kas noteikta pēc formulas (1), ir atkarīga tikai no lauka īpašībām.
Mērvienība B ir 1 Tesla.
Magnētisko lauku grafiskais attēlojums. Magnētisko lauku grafiskam attēlojumam tiek izmantotas magnētiskās indukcijas līnijas (magnētiskā lauka līnijas). Magnētiskās indukcijas līnija ir līnija, kuras katrā punktā tai tangenciāli ir vērsts magnētiskās indukcijas vektors.
Magnētiskās indukcijas līnijas ir slēgtas līnijas.
Magnētisko lauku piemēri:
1. Taisns vadītājs ar strāvu
Magnētiskās indukcijas līnijas ir koncentriski apļi, kuru centrā ir vadītājs.
2. Apļveida strāva
Magnētiskās indukcijas vektora virziens ir saistīts ar strāvas virzienu ķēdē ar labās skrūves likumu.
3. Solenoīds ar strāvu
Garā solenoīdā ar strāvu magnētiskais lauks ir vienmērīgs, un magnētiskās indukcijas līnijas ir paralēlas viena otrai. Virziens B un strāvas virziens solenoīda pagriezienos ir saistīti ar labās skrūves likumu
Lauku superpozīcijas princips. Ja kādā telpas apgabalā tiek uzlikti vairāki magnētiskie lauki, tad iegūtā lauka magnētiskās indukcijas vektors ir vienāds ar atsevišķu lauku indukciju vektoru summu:
B=SBi
Magnētiskais lauks- ir matērijas forma (izņemot matēriju), kas pastāv telpā, kas ieskauj pastāvīgos magnētus, strāvas vadītājus un kustīgus lādiņus. Magnētiskais lauks kopā ar elektrisko lauku veido vienotu elektromagnētisko lauku.
Magnētiskais lauks tiek radīts ne tikai pastāvīgie magnēti, pārvietojas lādiņi un strāvas vadītājos , tomēr tas iedarbojas arī uz tiem.
Terminu "magnētiskais lauks" 1845. gadā ieviesa M. Faradejs. Līdz tam laikam jau bija zināmas dažas elektrodinamikas parādības, kurām nepieciešams skaidrojums:
1. Pastāvīgo magnētu mijiedarbības fenomens (magnētiskās adatas izveidošana pa Zemes magnētisko meridiānu, pretpolu pievilkšanās, tāda paša nosaukuma polu atgrūšana), kas pazīstama kopš seniem laikiem un sistemātiski pētīta W. Hilberts (rezultāti tika publicēti 1600. gadā viņa traktātā “Par magnētu, magnētiskajiem ķermeņiem un par lielo magnētu - Zemi”).
2. 1820. gadā dāņu zinātnieks G. X. Oersteds noskaidroja, ka magnētiskā adata, kas novietota blakus vadītājam, pa kuru plūst strāva, griežas, cenšoties būt perpendikulāra vadītājam.
3. Tajā pašā gadā franču fiziķis Ampērs, kurš sāka interesēties par Orsteda eksperimentiem, atklāja 2 taisnvirziena vadītāju mijiedarbību ar strāvu: ja strāvas vadītājos plūst vienā virzienā (paralēli), tad vadītāji pievelkas (att.). a), ja ir pretējās puses(antiparalēli), tad tie atgrūž viens otru (Zīm. b).
Tiek saukta mijiedarbība starp vadītājiem ar strāvu, tas ir, mijiedarbība starp kustīgiem elektriskajiem lādiņiem magnētisks, un spēki, ar kuriem strāvu nesošie vadītāji iedarbojas viens uz otru, - magnētiskie spēki.
Pamatojoties uz maza attāluma darbības teoriju, kurai sekoja M. Faradejs, strāva vienā no vadītājiem nevar tieši ietekmēt strāvu otrā vadītājā. Līdzīgi kā gadījumā ar stacionāriem elektriskiem lādiņiem, kuru tuvumā atrodas elektriskais lauks, tika secināts, ka straumēm apkārtējā telpā ir magnētiskais lauks, kas ar zināmu spēku iedarbojas uz citu šajā laukā novietotu strāvu nesošo vadītāju vai uz pastāvīgā magnēta. Savukārt otrā strāvu nesošā vadītāja radītais magnētiskais lauks iedarbojas uz strāvu pirmajā vadītājā.
Tāpat kā elektrisko lauku nosaka pēc tā ietekmes uz šajā laukā ievadīto testa lādiņu, magnētisko lauku var noteikt ar magnētiskā lauka orientējošo ietekmi uz cilpu ar mazu strāvu (salīdzinājumā ar attālumiem, kuros magnētiskais lauks ir manāmi mainās) izmēri.
Vadiem, kas piegādā strāvu rāmim, jābūt austiem (vai jānovieto tuvu viens otram), tad spēks, kas iedarbojas uz šiem vadiem no magnētiskā lauka puses, būs vienāds ar nulli. Spēki, kas iedarbojas uz šādu rāmi ar strāvu, to griezīs tā, ka tā plakne būs perpendikulāra magnētiskā lauka indukcijas līnijām. Iepriekš attēlā redzamajā piemērā rāmis griezīsies tā, lai vadītājs ar strāvu atrodas rāmja plaknē. Mainoties strāvas virzienam vadītājā, rāmis pagriezīsies par 180 °. Laukā starp pastāvīgā magnēta poliem rāmis pagriezīsies plaknē, kas ir perpendikulāra magnētiskajam spēka līnijas magnēts.
Spēkus, kas darbojas starp fiksētiem elektriskajiem lādiņiem, nosaka Kulona likums. Katrs lādiņš rada lauku, kas iedarbojas uz citu lādiņu un otrādi. Tomēr starp elektriskajiem lādiņiem var pastāvēt arī citi spēki. Tos var atrast, ja tiek veikts šāds eksperiments.
Ņemsim divus elastīgus vadītājus, piestipriniet tos vertikāli un pēc tam piestiprinām apakšējos galus pie strāvas avota poliem. Nav pievilcības vai atbaidīšanas. Bet, ja pārējie gali ir savienoti ar vadu tā, ka vadītājos rodas pretējā virziena strāvas, tad vadītāji sāks atgrūst viens otru. Gadījumā, ja strāva ir vienā virzienā, vadītāji tiek piesaistīti.
Strāvu mijiedarbības fenomenu 1820. gadā atklāja franču fiziķis Ampērs. Tajā pašā gadā dāņu fiziķis Oersteds atklāja, ka magnētiskā adata griežas, kad caur tās tuvumā esošu vadītāju tiek izlaista elektriskā strāva.
Tiek saukta mijiedarbība starp vadītājiem ar strāvu, t.i., mijiedarbība starp kustīgiem elektriskajiem lādiņiem magnētisks. Spēkus, ar kuriem strāvu nesošie vadītāji iedarbojas viens uz otru, sauc par magnētiskajiem spēkiem.
Magnētiskais lauks
Tāpat kā telpā, kas ieskauj nekustīgo elektriskie lādiņi, rodas elektriskais lauks, telpā, kas ieskauj kustīgos lādiņus, magnētiskais lauks. Elektriskā strāva vienā no vadītājiem rada ap sevi magnētisko lauku, kas iedarbojas uz strāvu otrajā vadītājā. Un otrā vadītāja elektriskās strāvas radītais lauks iedarbojas uz pirmo.
Magnētiskais lauks ir īpaša matērijas forma, caur kuru notiek kustīgu elektriski lādētu daļiņu mijiedarbība.
Magnētisko lauku rada ne tikai elektriskā strāva, bet arī pastāvīgie magnēti. Pamatojoties uz viņa eksperimentiem, Ampere secināja, ka strāvu mijiedarbību ar magnētu un magnētiem savā starpā var izskaidrot, ja pieņemam, ka magnēta iekšpusē ir neslāpētas molekulārās apļveida strāvas.
Elektriskās strāvas pāreju var pavadīt vielas karsēšana un luminiscence, tās dažādas ķīmiskās pārvērtības un magnētiskā mijiedarbība. No visām zināmajām strāvas darbībām tikai magnētiskā mijiedarbība pavada elektrisko strāvu jebkuros apstākļos, jebkurā vidē un vakuumā.
Kustības lauks maksas. Bio-Savvara likums (elektriskais lauks, kas plūst)
Galvenā magnetostatikas uzdevums ir spēja aprēķināt. lauka īpašības. B-S-L likums, izmantojot superpozīcijas principu, sniedz vienkāršāko metodi lauku aprēķināšanai.
dB indukcija, izveidota. tieši iekšā A.
dB=( (I dl sin/r 2)
dH=(I dl sin/(4r 2)
magnētiskā indukcija lauks, ko rada vadītāja elements dl ar strāvu I punktā A attālumā r no dl proporcionāls. strāvas stiprums, dl, leņķa sinuss starp r un dl un arr. proporcija. attāluma r kvadrāts.
dB=( ·(I· /r 3)
S-on B-S-L vērtība slēpjas faktā, ka, zinot dH un dB no dl, jūs varat aprēķināt galīgā vadītāja H un B. izmēri atšķiras. veidlapas.