Действие магнитного поля на проводники с токами. Сила Ампера.

Действие магнитного поля на проводники с токами. Сила Ампера. Составила учитель физики МБОУ СОШ №28 Борисова Анастасия Евгеньевна

Магнитное поле оказывает силовое действие на любой движущийся электрический заряд. Это действие зависит, во-первых, от самого магнитного поля, во-вторых, от заряда, на который оно действует, и в-третьих, от скорости движения этого заряда. Чем больше заряд и чем быстрее он движется, тем больше будет действующая на него сила магнитного поля.

При действии магнитного поля на проводник с током сила этого действия будет тем больше, чем больше число упорядоченно движущихся зарядов и чем больше их скорость. Поэтому при действии магнитного поля на проводник с током сила этого действия будет тем больше, чем больше сила тока и чем длиннее проводник. Сила действия магнитного поля на прямой проводник с током прямо пропорциональна произведению силы тока на длину проводника.

Действие силы магнитного поля на проводники с током исследовал Ампер. В его честь эту силу стали называть силой Ампера. Модуль силы Ампера максимален, когда угол между направлением тока и магнитными линиями равен 90 градусов, уменьшается при изменении этого угла и становится равным нулю, когда ток направлен параллельно магнитным линиям.

Пусть угол между направлением тока и магнитной линией равен 90 градусам. Тогда модуль силы Ампера максимален и прямо пропорционален произведению силы тока I на длину L проводника. Коэффициент пропорциональности характеризует силовое действие магнитного поля в области, где находится проводник. В СИ этот коэффициент обозначают латинской буквой В и называют модулем индукции магнитного поля.

Модулем индукции В магнитного поля называют физическую величину, равную отношению максимального модуля силы Ампера, действующей на прямолинейный проводник с током, к произведению силы тока в этом проводнике на его длину: B=F/ILЕдиница индукции магнитного поля в СИ – тесла (Тл)

За направление индукции В магнитного поля в данной точке принимают положительное направление магнитной линии поля в этой точке. Если направление и модуль В одинаковы во всех точках, то такое поле называют однородным. Если известны направление и модуль индукции однородного магнитного поля, то можно рассчитать максимально возможный модуль силы Ампера, действующей на прямолинейный проводник с током.

Если угол между направлением тока в проводнике и вектором индукции магнитного поля равен 90 градусам, то модуль силы Ампера равен произведению силы тока I, модуля В индукции магнитного поля и длины L проводника: F=I*B*L

Направление силы Ампера можно определить с помощью так называемого правила левой руки:

Расположим ладонь левой руки так, чтобы вытянутые четыре пальца указывали направление тока. Повернем ладонь так, чтобы магнитные линии входили в ладонь. Расположим большой палец так, чтобы он остался в одной плоскости с остальными пальцами, но был перпендикулярен к ним. Большой палец покажет направление силы Ампера. Таким образом, сила Ампера направлена перпендикулярно плоскости, в которой лежат проводник с током и магнитная линия.

1. Определить силу, с которой однородное магнитное поле действует на проводник длиной 20 см, если сила тока в нем 300 м. А, расположенный под углом 45 градусов к вектору магнитной индукции. Магнитная индукция составляет 0,5 Тл.

Задача 2. Проводник с током 5 А находится в магнитном поле с индукцией 10 Тл. Определить длину проводника, если магнитное поле действует на него с силой 20 Н и перпендикулярно проводнику.

Задача 3 Определить силу тока в проводнике длиной 20 см, расположенному перпендикулярно силовым линиям магнитного поля с индукцией 0,06 Тл, если на него со стороны магнитного поля действует сила 0,48 Н.

4. Определить силу, действующую на заряд 0,005 Кл, движущийся в магнитном поле с индукцией 0,3 Тл со скоростью 200 м/с под углом 45 градусов к вектору магнитной индукции.

5. С какой силой действует однородное магнитное поле с индукцией 0,2 Тл на проводник длиной 50 см, расположенный под углом 30 к вектору индукции, при силе тока в проводнике 6 А?

6. Максимальная сила, действующая в однородном магнитном поле на проводник с током длиной 10 см равна 0,02 Н. Сила тока равна 8 А. Чему равен модуль вектора магнитной индукции этого поля?

7. Проводник длиной 0,15 м перпендикулярен вектору магнитной индукции однородного магнитного поля, модуль которого В=0,4 Тл. Сила тока в проводнике 8 А. Найдите работу, которая была совершена при перемещении проводника на 0,025 метра по направлению действия силы Ампера.