Как поступить
в Онлайн-школу и получить аттестат?

Подробно расскажем о том, как перевестись на дистанционный формат обучения, как устроены онлайн-уроки и учебный процесс, как улучшить успеваемость и повысить мотивацию!

Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных

  • Все предметы
  • 11 класс
  • Физика
  • Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера. Магнитное взаимодействие проводников с токами. Единица силы тока — ампер

Конспект урока: Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера. Магнитное взаимодействие проводников с токами. Единица силы тока — ампер

Магнитное поле

30.05.2024
2142
0

Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера

План урока

  • Действие магнитного поля на проводник с током
  • Модуль силы Ампера
  • Правило левой руки для силы Ампера
  • Примеры решения задач

Цели урока

  • уметь применять правило левой руки для определения направления силы Ампера
  • знать формулу для нахождения модуля силы Ампера
  • уметь применять формулу для решения задач

Разминка

  • Чем отличается обычный проводник от проводника с током?
  • Что произойдёт, если поместить в магнитное поле проводники с током и без тока?
  • Действует ли на свободные заряды проводника магнитное поле, если по проводнику не течёт ток?

Действие магнитного поля на проводник с током

Из курса физики 8-го класса известно, что внутри любого проводника имеется огромное количество носителей заряда, которые совершают непрерывное хаотическое (тепловое) движение. Поскольку движение носителей заряда хаотично, то ток в проводнике не течёт до тех пор, пока он не окажется в электрическом поле. Если же проводник внести в магнитное поле, то на каждую заряжённую частицу будет действовать магнитная составляющая силы Лоренца, но суммарное действие магнитного поля на весь проводник будет равно нулю. А вот при упорядоченном движении зарядов в проводнике, при возникновении тока в нём, суммарное действие сил станет отличным от нуля (принцип суперпозиции). Магнитное поле будет действовать на проводник (вспомним опыт Ампера с двумя параллельными прямолинейными проводниками с токами), проводник начнёт перемещаться.


Силу, с которой магнитное поле действует на элемент длины проводника с током, называют силой Ампера.


Модуль силы Ампера

Рассмотрим прямолинейный участок проводника с током в однородном магнитном поле. Пусть длина этого проводника l, сила тока в проводнике равна I, а вектор Bмагнитной индукции составляет с рассматриваемым участком проводника угол α.  Эксперименты показывают, что модуль силы Ампера равен

 

FA=B·I·l·sinα                  (1).

 

При sinα=1 модуль силы Ампера принимает максимальное значение FAmax. Используя формулу (1), можно выразить модуль вектора магнитной индукции: 

 

B=FAmaxI·l                       (2).

 

Но использовать эту формулу для определения модуля B в реальном эксперименте не возможно, т. к. крайне сложно измерить силу, действующую со стороны магнитного поля на отдельный участок проводника с током. 

Правило левой руки для силы Ампера

Сила Ампера всегда перпендикулярна плоскости, в которой располагаются участок проводника и вектор магнитной индукции. Для определения направления действия силы Ампера применяют правило левой руки:

  1. Ладонь левой руки располагают так, чтобы вытянутые четыре пальца совпадали с направлением тока на участке проводника.
  2. Ладонь поворачивают вокруг оси проводника так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь (направление вытянутых четырёх пальцев сохраняется).
  3. Большой палец, отогнутый на 90°, показывает направление действия силы Ампера.

Рис. 1. Правило левой руки для силы Ампера


Пример 1

 

Квадратная рамка с током abcd расположена в однородном магнитном поле в плоскости линий магнитной индукции так, как показано на рисунке. Куда направлена относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) сила Ампера, действующая на сторону cd рамки со стороны магнитного поля? Ответ запишите словами.


Решение

 

Давайте выясним, как это определить.

 

1. Сначала определим направление тока в рамке. Ток направлен от «плюса» к «минусу», следовательно, ток в рамке течёт против часовой стрелки.  

2. На участке cd ток направлен от c к d (вверх).

3. По правилу левой руки: четыре пальца располагаем вдоль стороны cd вверх; поворачиваем ладонь так, чтобы линии вектора магнитной индукции B входили в ладонь; отогнутый на 90° большой палец показывает направление действия силы Ампера.

 

Ответ: к наблюдателю.


Пример 2

 

Прямолинейный проводник длиной 0,5 м, по которому течёт ток 6 А, находится в однородном магнитном поле. Модуль вектора магнитной индукции 0,2 Тл, проводник расположен под углом 30° к вектору B. Какова сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля? (Ответ дать в Ньютонах).


Решение

 

1. Для нахождения силы Ампера нам понадобится формула FA=B·I·l·sinα.

2. Подставим в неё данные из условия задачи:

 

FA=0,2 Тл·6А·0,5 м·sin30°=0,3 H

 

Ответ: 0,3 H. 


Упражнение 1 

 

1. Электрическая цепь находится в однородном магнитном поле, вектор магнитной индукции B которого направлен от наблюдателя 
(см. рисунок). Как направлена относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) сила Ампера, действующая на проводник 3–4? Ответ запишите словами.

2. Прямолинейный проводник длиной 0,5 м, по которому течёт ток 6 А, находится в однородном магнитном поле. Проводник расположен под углом 30° к вектору магнитной индукции B. Сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля, равна 0,12 H. Чему равен модуль вектора магнитной индукции? (Ответ дать в Тесла).


Контрольные вопросы

 

1. Какую силу называют силой Ампера?

2. По какой формуле рассчитывают силу Ампера?

3. Как применять правило левой руки для силы Ампера?


Ответы

Упражнение 1

 

1. Вправо 

2. 0,08 Тл


Предыдущий урок
Элементы теории относительности. Постулаты специальной теории относительности. Относительность одновременности событий. Замедление времени и сокращение длины
Специальная теория относительности
Следующий урок
Магнитное поле. Индукция магнитного поля. Сила Лоренца. Линии магнитной индукции. Картины магнитных полей. Движение заряженных частиц в магнитном поле
Магнитное поле
Урок подготовил(а)
teacher
Андрей Михайлович
Учитель физики
Опыт работы: 12 лет
Поделиться:
  • А.А. Ахматова. Любовная лирика. Философская лирика

    Литература

  • Свойства функции y=cos x и ее график. Свойства функции y=sin x и ее график. Свойства функции y=tg x и ее график

    Алгебра

  • Сочетания и их свойства

    Алгебра

Зарегистрируйся, чтобы присоединиться к обсуждению урока

Добавьте свой отзыв об уроке, войдя на платфому или зарегистрировавшись.

Отзывы об уроке:
Пока никто не оставил отзыв об этом уроке