Електрична і магнітна взаємодії

Магнітними силами називають сили , з якими провідники зі струмом діють одне на одного.

Магнітне поле – це особлива форма матерії, за допомогою якої здійснюється взаємодія між рухомими зарядженими частинкам.

Особливості магнітного поля:

1. завжди зв’язане з рухом заряджених частинок або тіл

2. діє на рухомі заряджені частинки або тіла.

Індукція магнітного поля. Під час з'ясування природи взаємодії провідників зі струмом постає таке саме питання, як у випадку вивчення взаємодії заряджених тіл. Яким чином передається взаємодія на відстані?

Як у просторі, що оточує нерухомі електричні заряди, виникає електричне поле, так у просторі, що оточує рухомі електрично заряджені частинки, виникає, крім електричного поля, ще й магнітне. І тому, розглядаючи взаємодію струмів, маємо не просто говорити, що один струм діє на інший, а що електричний струм в одному з провідників створює навколо себе магнітне поле, яке діє на елемент струму в другому провіднику.

На малюнку зображено провідник, навколо якого існує магнітне поле

Магнітне поле H, створене двома магнітними зарядами

Магнітне поле B, створене контуром зі струмом

Магнітне поле (стаціонарне) — форма матерії, окремий вияв електромагнітного поля. Породжується рухомими електричними зарядами (струмами).

Визначення напрямку вектора індукції магнітного поля за правилом: а, в — свердлика; б, г — правої руки; д, е — букв

Потік магнітної індукції Ф — це фізична величина, яка характеризує магнітне поле, що пронизує певну поверхню площею S. Якщо індукція В в усіх точках поверхні однакова, то Ф = BS cos α, де α — кут між вектором магнітної індукції та нормаллю до поверхні.

Одиниця магнітного потоку — вебер.

Відео магнетизм 

Питання.

1. Як взаємодіють між собою паралельні струми? Що спричинює їх взаємодію? Що встановлює закон Ампера?

2. Дайте визначення одиниці сили струму в системі одиниць СІ.

3. Джеймс Максвелл стверджував, що електричний струм — це те, що створює магнітне поле. Як це твердження потрібно розуміти?

4. Для вивчення електричного поля користуються пробним електричним зарядом. Чим, за аналогією, користуються, вивчаючи магнітне поле?

5. Яка з величин, що характеризують магнітне поле, є аналогом напруженості електричного поля? У чому основна відмінність цих величин?

Задача. Прямий дріт довжиною 10 см, по якому тече струм 0,5 А, розміщений в однорідному магнітному полі перпендикулярно до силових ліній. Визначте індукцію магнітного поля, якщо воно діє на дріт силою 2,6 мН.

виконати завдання.

Вправа № 10

1. На рис. 1 зображено лінії магнітного поля, створеного двома соленоїдами.

1) Який напрямок має вектор магнітної індукції у точці В? у точці С?

2) У якій точці — А, В чи С — магнітна індукція поля є найбільшою?

3) Чи існують у цьому магнітному полі ділянки, на яких поле є однорідним?

4) Визначте полюси джерел струму, до яких підключено соленоїди.

2. Як установиться магнітна стрілка після замкнення кола (рис. 2)?

3. Укажіть напрямок вектора магнітної індукції в кожній із точок (рис. 3).

рис. 1 рис. 2 рис. 3

4. За поданими в таблиці даними складіть задачі та розв’яжіть їх.

5. Чи мають лінії магнітної індукції початок? кінець? Чи можуть вони перетинатися? торкатись одна одної? мати розрив? Відповідь обґрунтуйте.

6. Скористайтесь додатковими джерелами інформації та дізнайтесь, як учені пояснюють причини існування магнітного поля Землі (рис. 4).

Вправа № 11

1. Сила струму в провіднику завдовжки 60 см дорівнює 1,2 А. Визначте най-

більше та найменше значення сили Ампера, яка діє на провідник, за умов

різних його положень в однорідному магнітному полі індукцією 15 мТл.

2. На рис. 1 показано декілька ситуацій взаємодії магнітного поля і провідника

зі струмом. Для кожної ситуації сформулюйте завдання та виконайте його.

рис. 1

3. Знайдіть момент сил Ампера, що діють на рамку, розташовану в однорід-ному магнітному полі індукцією 0,6 Тл. Рамка містить 50 витків дротуі має площу 20 × 5,0 (см). Сила струму в рамці — 2,5 А, кут між вектороммагнітної індукції і площиною рамки — 60°.

4. На рис. 2 зазначені напрямок струму в рамці танапрямок, у якому повертається рамка в магнітному полі електромагніту. Визначте полюси джерела струму, до якого підключена обмотка електромагніту.

5. Горизонтальний провідник масою 50 г і завдовжки 20 см тягнуть із силою 0,6 Н по двох провідних стрижнях, приєднаних до джерела струму (рис. 3). Перпендикулярно до провідника діє однорідне магнітне поле індукцією 0,4 Тл. Визначте, з яким прискоренням рухається провідник, якщо сила струму в ньому дорівнює 5 А, коефі цієнт тертя — 0,2, а магнітне поле напрямлене:

а) вертикально вгору; б) вертикально вниз; в) горизонтально ліворуч; г) горизонтально праворуч.

РОЗВЯЗАТИ САМОСТІНО: