Тест 1 магнитное поле тока сила ампера: Тест «Магнитное поле. Сила Ампера.» (с ответами)

Тест с ответами Сила Ампера (Укажите формулу силы, действующей на проводник …)

Рубрика: Физика

(правильные ответы отмечены плюсом)

1. Укажите формулу силы, действующей на проводник с током со стороны магнитного поля:
а) F = B * I * L * sin a +
б) F = B / I * L * sin a
в) B = F * I * L * sin a

2. На проводник с током 5 А со стороны однородного магнитного поля действует сила 0,15 Н. Определите длину проводника, если он расположен под углом 300к силовым линиям поля с индукцией 0,02 Тл:
а) 5 м
б) 3 м +
в) 1 м

3. На линейный проводник с током 2 А, расположенный в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл перпендикулярно силовым линиям поля, действует сила 0,1 Н. Определить длину проводника:
а) 1,5
б) 2,5
в) 0,5 +

4. Горизонтальный проводник длиной 0,5 м и массой 0,02 кг, по которому течет ток силой 10 А, неподвижно висит в магнитном поле. Чему равна минимальная величина индукции магнитного поля:
а) 0,04 Н +
б) 0,4 Н
в) 4 Н

5. На изолированный проводник с током действует со стороны однородного магнитного поля сила Ампера, равная 6 Н. Какая по модулю сила будет действовать на проводник со стороны поля, если его сложить пополам, не отключая от источника тока? Подводящие ток провода находятся вне поля:
а) 1
б) 3
в) 0 +

6. Два связанных вместе изолированных проводника длиной по 10 см расположены перпендикулярно силовым линиям магнитного поля с индукцией 0,2 Тл. Найти модуль равнодействующей сил Ампера, если в проводниках токи 7 А и 9 А текут навстречу друг другу:
а) 0,4
б) 0,04 +
в) 4

7. С какой силой взаимодействуют два параллельных провода с токами силой 300 А, если длина проводов 50 м и каждый из них создает в месте расположения другого провода магнитное поле с индукцией 1,2 мТл:
а) 8
б) 16
в) 18 +

8. Определите работу (в мДж), совершаемую силой Ампера при перемещении проводника длиной 0,2 м с током силой 5 А в однородном магнитном поле на расстояние 0,5 м. Проводник расположен перпендикулярно линиям поля и движется в направлении силы Ампера. Индукция магнитного поля 0,1 Тл:
а) 50 +
б) 5
в) 500

9. Прямой проводник длиной 20 см и массой 50 г подвешен горизонтально на двух легких нитях в однородном магнитном поле, вектор индукции которого направлен горизонтально и перпендикулярно к проводнику. Ка-кой ток надо пропустить через проводник, чтобы одна из нитей разорвалась? Индукция поля 50 мТл. Каждая нить разрывается при нагрузке 0,4 Н. g=10 м/с2:
а) 0,3
б) 3
в) 30 +

10. Проводник массой 10 г и длиной 20 см подвешен в горизонтальном положении в вертикальном магнитном поле с индукцией 0,25 Тл. На какой угол (в градусах) от вертикали отклонятся нити, на которых подвешен проводник, если по нему пропустить ток силой 2 А? Массой нитей пренебречь. g=10 м/с2:
а) 15
б) 45 +
в) 30

11. На прямолинейный проводник с площадью сечения 0,2 см2 в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл действует максимально возможная для поля сила Ампера, численно равная силе тяжести. Найти плотность материала проводника, если сила тока равна 5 А:
а) 2500 +
б) 250
в) 25000

12. Найти модуль равнодействующей сил,действующей на проводник в форме квадрата площадью 100 см2 со стороны однородного магнитного поля с индукцией 1 Тл, если все стороны квадрата перпендикулярны силовым линиям, а сила тока в проводнике равна 10 А
а) 2
б) 0 +
в) 5

13. Две магнитные стрелки подвешены на нитях на небольшом расстоянии одна от другой. Выберите правильное утверждение:
а) магнитная стрелка представляет собой маленький магнит +
б) силовые линии магнитного поля незамкнуты
в) северный полюс одной стрелки притягивается к северному полюсу другой

14. Почему магнитная стрелка поворачивается вблизи проводника с током:
а) на нее действуют магнитные и электрические поля
б) на нее действует сила притяжения
в) на нее действует магнитное поле +

15. На какой частоте должен работать радиопередатчик, чтобы длина излучения им электромагнитных волн была равна 49 м:
а) 6 МГц +
б) 16 МГц
в) 66 МГц

16. Определите магнитную индукцию поля, в котором на рамку с током 5 А действует момент сил 0,02 Нм. Длина рамки 20 см, ширина 10 см:
а) 3 Тл
б) 0,25 Тл +
в) 25 Тл

17. Небольшой полосовой магнит подвесили за привязанную к его середине нить. Выберите правильное утверждение:
а) силовые линии магнитного поля Земли замкнуты
б) железные предметы притягиваются к полюсам магнита слабее, чем к его середине
в) южный полюс магнита указывает направление на Северный географический полюс Земли +

18. Как определяется направление силы Ампера:
а) по правилу буравчика
б) по правилу левой руки +
в) по правилу правой руки

19. На столе находится электроскоп, шару которого сообщен положительный заряд. Какое поле существует вокруг него? Как его можно обнаружить:
а) в этом случае поле отсутствует
б) магнитное; по действию на железные опилки
в) электрическое; по изменению положения листочков электроскопа при поднесении к его шару наэлектризованного тела +

20. Какой опыт свидетельствует о существовании магнитного поля вокруг проводника с током:
а) опыт Кулона
б) опыт Эрстеда +
в) опыт Иоффе и Милликена

21. Какую линию называют магнитной линией магнитного поля:
а) ту, вдоль которых располагаются в магнитном поле оси магнитных стрелочек +
б) любую линию в магнитном поле, по которой движется к магниту притягиваемое им тело
в) ту, которая видна благодаря железным опилкам

22. Как изменить магнитное поле катушки с током, имея в своем распоряжении железный стержень, диаметр которого чуть меньше диаметра ее отверстия? Как оно изменится при этом:
а) подвесить стержень над катушкой; усилится
б) вставить стержень в катушку; усилится +
в) положить стержень рядом с катушкой; усилится

23. Как взаимодействуют одноименные полюсы магнитов:
а) притягиваются друг к другу
б) они не взаимодействуют
в) отталкиваются друг от друга +

24. Где находится южный магнитный полюс Земли:
а) там, где расположен ее южный географический полюс
б) вблизи северного географического полюса нашей планеты +
в) там, где находится северный географический полюс Земли

25. Закон взаимодействия электрических токов:
а) закон Ома
б) закон Ньютона
в) закон Ампера +

26. Модуль силы Ампера можно найти по формуле:
а) bF = IBdlsinα
б) dF = IBdlsinα +
в) Fd = IBdlsinα

27. Под действием силы Ампера происходит вращение:
а) ротора +
б) статора
в) частиц

28. Для описания закона Ампера в рамках СТО металлический проводник описывают прямой с некоторой линейной плотностью положительных зарядов и прямой с такими зарядами:
а) дополнительными
б) прямыми
в) подвижными +

29. Законом Ампера называется также закон, определяющий силу, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с:
а) током +
б) магнитом
в) оба варианта верны

30. Сила оказывается линейно зависимой как от тока, так и от:
а) трения
б) магнитной индукции +
в) движения частиц

Тест Сила Ампера по физике онлайн

Сложность: знаток. Последний раз тест пройден более 24 часов назад.

Перед прохождением теста рекомендуем прочитать:

  1. Вопрос 1 из 10

    В чем проявляется действие магнитного поля на проводник с током?

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Пояснение: Взаимодействие магнитного поля и проводника с током состоит в появлении некоторой силы со стороны поля, приложенной к проводнику.
    • Вы и еще 79% ответили правильно
    • 79% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Следующий вопросОтветить

  2. Вопрос 2 из 10

    Сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током, называется силой:

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Пояснение: Изучением этой силы занимался А. Ампер, и в настоящее время она носит его имя.
    • Вы и еще 93% ответили правильно
    • 93% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

  3. Вопрос 3 из 10

    Для силовой характеристики поля обычно используется сила, действующая на:

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Пояснение: В качестве силовой характеристики любого поля обычно выступает сила, действующая на пробный заряд в этом поле.
    • Вы и еще 66% ответили правильно
    • 66% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

  4. Вопрос 4 из 10

    Для определения силовой характеристики магнитного поля использовать пробный магнитный заряд невозможно потому, что:

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Пояснение: Для магнитного поля ситуация осложняется тем, что магнитных зарядов не найдено (хотя теория не запрещает их существование).
    • Вы и еще 56% ответили правильно
    • 56% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

  5. Вопрос 5 из 10

    Для определения силовой характеристики магнитного поля используется не магнитный заряд, а:

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Пояснение: Поскольку магнитное поле взаимодействует с электрическим током, то пробный заряд в силовой характеристике поля можно заменить небольшим отрезком проводника с током.
    • Вы и еще 66% ответили правильно
    • 66% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

  6. Вопрос 6 из 10

    Модуль магнитной индукции равен:

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Пояснение: Модуль магнитной индукции пропорционален максимальной силе, действующей на проводник с током, и обратно пропорционален силе тока и длине проводника. Верна первая формула.
    • Вы и еще 68% ответили правильно
    • 68% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

  7. Вопрос 7 из 10

    Закон Ампера гласит:

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Пояснение: Согласно закону Ампера, сила, действующая на проводник с током, пропорциональна силе тока, длине проводника и перпендикулярной составляющей вектора магнитной индукции. Верна четвертая формула.
    • Вы и еще 68% ответили правильно
    • 68% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

  8. Вопрос 8 из 10

    Направление силы Ампера определяется с помощью правила:

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Пояснение: Направление силы Ампера всегда перпендикулярно направлению тока и определяется с помощью мнемонического правила левой руки.
    • Вы и еще 85% ответили правильно
    • 85% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

  9. Вопрос 9 из 10

    Единица магнитной индукции — это:

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Пояснение: Магнитная индукция измеряется в тесла.
    • Вы и еще 69% ответили правильно
    • 69% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

  10. Вопрос 10 из 10

    За направление вектора магнитной индукции принято направление:

    • Правильный ответ
    • Неправильный ответ
    • Пояснение: За направление вектора магнитной индукции принято направление на северный полюс, которое покажет стрелка компаса, помещенного в это поле.
    • Вы и еще 67% ответили правильно
    • 67% ответили правильно на этот вопрос

    В вопросе ошибка?

    Ответить

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Рейтинг теста

Средняя оценка: 4. 1. Всего получено оценок: 79.

А какую оценку получите вы? Чтобы узнать — пройдите тест.

тест по физике 11 класс по теме магнетизм | Тест по физике на тему:

Административное тестирование по физике в 11 классе (физико – математический профиль)                                                                                                    Тема: «Магнитное поле. Сила Ампера. Сила Лоренца»

1.*Определите какое действие оказывает магнитное поле:

Вариант 1

Вариант 2

Вариант 3

Вариант 4

На покоящиеся электрические заряды

На движущиеся электрические заряды, отличающиеся по знаку

На покоящиеся внутри проводника эл заряды разного знака

На движущиеся внутри проводника эл заряды

    А. действие отсутствует. Б. отличное от нуля. В. отличное от нуля и    различное по характеру. Г. отличное от нуля и одинаковое по характеру проявления. Д. среди ответов нет верного.

2. **Определите магнитные полюсы соленоида, изображенного на рис, указанном в варианте:

Вариант 1

Вариант 2

Вариант 3

Вариант 4

Рис. 75,а

Рис. 75,б

Рис. 75, в

Рис. 75, г

     А. слева N, справа S. Б. справа N, слева S. В. среди ответов нет верного.

3.***Определите, как взаимодействуют:

Вариант 1

Вариант 2

Вариант 3

Вариант 4

Два соленоида Рис. 75, а,б

Два соленоида Рис. 75, в,г

Соленоид и постоянный магнит                 Рис. 75, б,д

Соленоид и постоянный магнит                 Рис. 75, г,е

А. притягиваются. Б. отталкиваются. В. взаимодействие отсутствует. Г. взаимодействие не стабильное. Д. среди ответов нет верного.

4.**1.Определите направление линий магнитной индукции магнитного поля тока в контуре, изображенном на рисунке, указанном в варианте:

Вариант 1

Вариант 2

Рис. 76,а

Рис. 76,б

         2. Определите направление линий магнитной индукции магнитного    поля  проводника с током в точке А, изображенном на рисунке, указанном в варианте:

Вариант 3

Вариант 4

Рис. 76, в

Рис. 76, г

А. перпендикулярно плоскости рисунка к нам. Б. перпендикулярно плоскости рисунка от нас. В. вниз. Г. вверх. Д. вправо. Е. влево.

5. ***1. Определите индукцию однородного магнитного поля, в котором:

Вариант 1

Вариант 4

На проводник длиной 20см, расположенный под углом 30° к линиям индукции, действует сила 0,2Н, если по нему проходит ток 8А

На проводник длиной 0,4м, расположенный перпендикулярно линиям индукции, действует сила 01,6Н, если по нему проходит ток 0,8А

А. 0,15Тл. Б. 0,25Тл. В. 0,3Тл. Г. 1Тл. Д. 2Тл. Е. 3Тл. Ж. 4Тл. З. 5Тл. И. среди ответов нет верного                                                                                                                                                                                            2. Найдите:

Вариант 2

Вариант 3

Угол расположения проводника в магнитном поле с индукцией 15Тл, если на каждые 10см длины действует сила 10Н и ток равен 13,3А

Силу тока в проводнике длиной 0,2м, помещенному перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля, если В=8Тл, F=2,4Н

А. 15°. Б. 30°. В. 45°. Г. 60°. Д. 1А. Е. 1,5А. Ж.2А. З. 2,5А. И. среди ответов нет верного.

6. *Укажите правило, по которому можно определить направление:

Вариант 1

Вариант 2

Вариант 3

Вариант 4

Вектора индукции маг поля кругового проводника с током в центре витка

Вектора маг индукции маг поля прямолинейного проводника с током в точке, взятой вне проводника

Силы Ампера, действующей на проводник с током

Вектора маг индукции поля соленоида с током

А. по правилу правого винта. Б. по правилу левого винта. В. по правилу левой руки. Г. среди ответов нет верного.

7. **Определите направление силы Ампера, действующей на проводник с током:

Вариант 1

Вариант 2

Вариант 3

Вариант 4

Рис. 77,а

Рис. 77,б

Рис. 77, в

Рис. 77, г

А. вверх. Б. вправо. В. влево. Г. вниз. Д. среди ответов нет верного.

8. ***Прямолинейный проводник длиной ℓ помещён в однородное маг поле, индукция которого В, под углом α к линиям индукции; при силе тока I, текущего в проводнике, на него действует сила F. Найдите:

Вариант 1

Вариант 2

Вариант 3

Вариант 4

α, если                      ℓ=0,4м, В=0,8Тл, I=5А, F=1,6Н

I, если                      ℓ=0,5м, В=3Тл, F=12Н, α=90°

ℓ, если                    В=2,4Тл, α=30°, I=10А, F=1,8Н

В, если                     ℓ=0,5, α=30°, I=1,5А, F=3Н

А. 60°. Б. 90°. В. 6Тл. Г.8Тл. Д. 8А. Е. 10А. Ж. 0,15м.З. 0,2м.

9. **Определите:

Вариант 1

Вариант 2

Направление действия силы Ампера на проводник с током в магнитном поле (рис. 79, а)

Направление тока в проводнике в маг поле (рис. 79, б), если стрелка указывает направление действия силы Ампера

Вариант 3

Вариант 4

Полюсы постоянного магнита (рис. 79,в),  если стрелка указывает направление действия силы Ампера

Направление тока в проводнике в маг поле (рис. 79, г если стрелка указывает направление действия силы Ампера), если стрелка указывает направление действия силы Ампера

А. вправо. Б. влево. В. вверх. Г. вниз. Д. к нам. Е. от нас. Ж. слева южный, справа северный. З. слева северный, справа южный. И. среди ответов нет верного.

10. *Частица влетает в маг поле, направленное перпендикулярно листу бумаги к нам, со скоростью направленной вверх.                                                                                             1. Определите знак заряда частицы, если она:

Вариант 1

Вариант 2

Вариант 3

Начинает отклоняться вправо

Начинает отклоняться влево

Движется прямолинейно

2.Определите направление силы Лоренца?:

                                                     Вариант 4

Действующей на частицу, если это электрон

А. плюс. Б. минус. В. заряд отсутствует. Г. вверх. Д. вниз. Е. влево. Ж. вправо. З. среди ответов нет верного.

11. ***

Вариант 1

Вариант 2

Электрон влетает в однородное маг поле, индукция которого 0,05Тл, перпендикулярно линиям индукции со скоростью 2·104км /с. Найдите радиус кривизны траектории электрона

Ядро атома гелия влетает в однородное маг поле с индукцией 2Тл со скоростью 5·106м/с перпендикулярно направлению маг поля. Определите радиус кривизны окружности, по которой движется частица; заряд равен 3,2·10-19Кл, масса 6,65·10-27кг.

А. 1,2мм. Б. 3,2см. В. 5,2см. Г. 2,2мм.

                                                     Вариант 3

Частица  влетает в однородное маг поле со скоростью 1,6·107м/с перпендикулярно линиям индукции, равной 9,1·10-3Тл. Определите заряд частицы, если радиус её траектории движения равен 1см, а масса частицы 9,1·10-31кг.

А. 2·10-19Кл. Б. -1,5·10-17Кл. В. ±1,6·10-19Кл. Г.±3,34·10-27Кл.

                                                     Вариант 4

Частица с зарядом 2е  движется со скоростью 1,92·105м/с в однородном маг поле с индукцией 0,1Тл. Определите массу иона, если он описывает окружность радиусом 10см.

А. 9,1·10-31кг. Б. 1,67·10-27кг. В. 6,65·10-27кг. Г. 3,34·10-27кг.                                                                12. **Определите зависимость периода заряженной частицы в однородном маг поле:

Вариант 1

Вариант 2

Вариант 3

Вариант 4

От скорости частицы

От индукции поля

От заряда частицы

От массы частицы

А. прямо пропорциональная. Б. обратно пропорциональная. В. не зависит. Г. прямо пропорциональна квадрату величины. Д. среди ответов нет верного.

Критерии оценивания работ.                                                                                                        Содержание теста предполагает 3 уровня:                                                                                  первый уровень* — задания, рассчитанные на усвоение основных понятий, на простое отображение материала или несложные расчёты при узнавании и воспроизведении;                                                                                                                                                                   второй уровень   ** — задания на 2-4 логических шага. Решение этих заданий требует более глубоких знаний по физике и позволяет применять их в стандартных ситуациях;                                                                                                                                                  третий уровень *** — задания, решение которых требует творческого использования приобретённых знаний и позволяет применять их в нестандартных ситуациях. Это повышенный уровень базовой подготовки учащихся.                              Каждый уровень содержит четыре варианта задания, примерно равноценных между собой. При выполнении задания учащийся должен выбрать правильный ответ («буквакод») из предлагаемых.                                                                                    Правильность выполнения задания оценивается в баллах:                                               уровень *: правильный ответ – 1 балл; неправильный ответ или его отсутствие – 0;          уровень **: правильный ответ – 2 балла; в остальных случаях – 0;                                                                                                                                   уровень ***: правильный ответ– 3 балла; в остальных случаях – 0.                                                                                                                                                 С учётом структуры теста и уровня сложности задания на их выполнение отводится время: 1 минута  – уровень *, 3 минуты — уровень **,  5 минут — уровень ***. Выполнение теста рассчитано на 40 минут.                                                                                                                                               Для оценивания результатов выполнения тестов можно рекомендовать следующие критерии:

оценка

5

4

3

2

баллы

25-22

21-17

16-11

10-0

Коды ответов к административному срезу по физике в 11 классе

задание

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

вариант

1

А

А

Б

А

Б

А

А

Б

Г

А

Г

В

2

В

Б

Б

Б

Б

А

Г

Д

Е

Б

В

Б

3

А

Б

Б

Г

Е

В

А

Ж

З

В

В

Б

4

Г

А

Б

Е

З

А

Г

Г

Е

Е

Б

А

Тест по теме «Магнитное поле тока»

1. Магнитных зарядов в природе …

2. Направление вектора магнитной индукции устанавливают с помощью правила буравчика, которое гласит …

3. Формула силы Лоренца …

4. Магнитное поле оказывает на рамку с током … действие.

5. Сила Лоренца перпендикулярна скорости частицы, эта сила не совершает работы, под ее действием лишь …

6. Магнитная индукция обозначается буквой …

7. Магнитная индукция величина …

8. Поле с замкнутыми силовыми линиями называют …

9. Направление силы Лоренца определяется по правилу … руки. Оно читается …

10. Магнитная индукция измеряется в …

11. Линии, касательные к которым направлены так же, как и вектор магнитной индукции в данной точке поля называются …

12. Направление силы Ампера определяется по правилу … руки. Оно читается …

13. За направление вектора магнитной индукции принимается направление от…

14. Формула силы Ампера …

15. Магнитная стрелка остается неподвижной возле проводника с током. Это означает, что в проводнике …

Варианты ответов

1. … южного полюса к северному внутри магнитной стрелки

2. … теслах (Тл)

3. … В

4. … линиями магнитной индукции

5. … меняется направление скорости частицы

6. … левой. Если левую руку расположить так, чтобы, перпендикулярная к вектору скорости частицы, составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению движения положительно заряженной частицы, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы, действующей на частицу

7. …не существует

8. … левой. Если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная к проводнику составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы, действующей на отрезок проводника

9. … силой Лоренца

10. … Лоренцом и носит его имя

11. … магнитная индукция

12. … вихревым

13. … если направление его поступательного движения совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения его ручки совпадает с направлением вектора магнитной индукции

14. … F= B I l sin(a)

15. …ориентирующее

16. … магнитными

17. … F= g v B sin(a)

18. … происходит циркуляция электрических токов

19. … идет переменный ток

20. … векторная

Ответы:

? 7?13?17?15? 5? 3?20?12? 6? 2? 4? 8? 1?14?19 | 13?10?21? 5?22? 7? 8?12?18?16?11?17? 9?24? 3

Тест по теме «Магнитное поле тока».

1. Действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу называют …

2. Сила Лоренца перпендикулярна скорости частицы, эта сила не совершает работы, под ее действием лишь …

3. Линии, касательные к которым направлены так же, как и вектор магнитной индукции в данной точке поля называются …

4. Если магнитная стрелка, поднесенная к проводнику вдруг поворачивается на своей оси, это означает, что в проводнике …

5. Закон, определяющий силу, действующую на отдельный участок проводника с током в магнитном поле, был установлен …

6. Магнитная индукция величина …

7. Магнитная стрелка остается неподвижной возле проводника с током. Это означает, что в проводнике …

8. Магнитное поле оказывает на рамку с током … действие.

9. Формула силы Ампера …

10. За направление вектора магнитной индукции принимается направление от…

11. Сила, изменяющая траекторию движения заряженной частицы в магнитном поле, была изучена …

12. Поле с замкнутыми силовыми линиями называют …

13. Направление силы Лоренца определяется по правилу … руки. Оно читается …

14. Магнитная индукция обозначается буквой …

15. Величина, характеризующая магнитное поле, называется …

Варианты ответов

1. … левой. Если левую руку расположить так, чтобы, перпендикулярная к вектору скорости частицы, составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению движения положительно заряженной частицы, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы, действующей на частицу

2. … южного полюса к северному внутри магнитной стрелки

3. … линиями магнитной индукции

4. … силой Ампера

5. … идет постоянный ток

6. … происходит циркуляция электрических токов

7. … меняется направление скорости частицы

8. …не существует

9. … Ампером и носит его имя

10. … идет переменный ток

11. …ориентирующее

12. … В

13. … если направление его поступательного движения совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения его ручки совпадает с направлением вектора магнитной индукции

14. … вихревым

15. … F= B I l sin(a)

16. … магнитная индукция

17. … F= g v B sin(a)

18. … силой Лоренца

19. … векторная

20. … Лоренцом и носит его имя

Проверяем уровень знаний. ГУО «Средняя школа №10 г.Светлогорска»

23.04.2020


1.Самостоятельная работа «Физика атома» начало в 9.00


2. Задания для проверки знаний, Тема «Химические свойства металлов» ,11 классы


24.04.2020


1. Самостоятельная работа «Магнитный поток. Электромагнитная индукция» начало в 11.40


2. Русский язык. Тест. Сложные прилагательные. 6 класс.


3. 7″В» и 7″Г» КЛАССЫ Биодиктант, Цветок. Оплодотворение цветковых


29.04.2020


Тэст “Адасобленыя прыдаткі”. 8 “А”, 8 “Б”. Дата выканання: 29.04.2020. Пачатак – 12.00. Час на выкананне – 45 хвілін. Даслаць на электронную пошту настаўніка да 13.00


30.04.2020


1.Тэст_па_літаратуры_6_а,в,г.  Пачатак – 12.00. Час на выкананне – 45 хвілін. Даслаць на электронную пошту настаўніка да 13.00. Задание можно выполнять на листиках, можно в электронном варианте. Для этого нужно сохранить документ у себя на диске. Листики фотографировать и присылать на электронную почту учителя. Можно выполнить в течение дня. 10 задание не выполнять.


2. Физика. Сила Ампера.Сила Лоренца. Самостоятельная работа -10 класс.


3.Человеческие расы и их происхождение. Биосфера. 11 класс


04.05.2020


1. Проверочная_работа_Щелочные__и_щелочноземельные_Металлы


2. Тэст па беларускай мове для 5Б -га класа. Варыянт 1, Варыянт 2. Выканаць да 20.05. і прыслаць на пошту настаўніку.


3. Тэст па беларуская літаратуры для 5Б — га класа. Выканаць да 20.05 і прыслаць на пошту настаўніку.


4. Тэст па беларускай мове для 10 класа Варыянт 1, Варыянт 2  Выканаць да 20.05. і прыслаць на пошту настаўніку.


5. Тэст па беларуская літаратуры для 10 — га класа. Выканаць да 20.05 і прыслаць на пошту настаўніку.




06.05.2020


1.Английский язык


Пачковская Марина Александровна


9 класс, 06.05.


Lesson 10/ Стр. 245 Option 2 Подготовить эссе на тему «New technologies and their role in the future life of the people»


Прислать Пачковской Марине Александровне в ВК до конца дня.


6 класс 06.05.


В Английском на отлично стр. 126-128 упр. 278, 279,280 – письменно. Контроль знаний по теме «типы вопросов» Присылаете ответы мне на почту или в ВК до конца дня.


4 класс 07.05.


В Английском на отлично стр. 195-196 упр. 222, 223, 224 – сделать письменно (проверка знаний) и прислать мне в вайбере или на почту до конца дня



 2. Химический диктант. Соли. — 7 класс.


3. Сцепленное с полом наследование. Биология — 10 класс



07.05.2020


1.  Cамостоятельная работа по физике. Ядерные реакции. 11 класс.



08.05.2020


1. Русский язык. Тест «Пунктуация»


2. Русский язык. Тест.Обособленные определения



12.05.2020


1. Самостоятельная работа по физике. Строение атома. 11 класс


13.05.2020


1. Химия. Металлы. 11 класс



19.05.2020


1. Биология 10 класс. Тест. Наследственность



20.05.2020




Вопросы по магнитному полю и электрическому току в различных средах (для аттестации в 10 классе)




1. Параграф 29:


          1.1. Что есть магнитное поле?


          1.2. Что происходит, когда токи в двух параллельных и первоначально прямолинейных проводниках проходят в противоположных направлениях?


          1.3. А если в параллельных направлениях?


          1.4. Какое действие магнитное поле оказывает на рамку с током?


2. Параграф 30:


          2.1. Что называют линией индукции магнитного поля?


          2.2. Чему аналогична индукция магнитного поля из электростатики?


          2.3. Что такое однородное магнитное поле?


3. Параграф 31:


          3.1. Что характеризует магнитное поле в каждой его точке?


          3.2. Что такое правило левой руки и как его применять?


          3.3. Сформулировать принцип суперпозиции магнитных полей.


4. Параграф 32:


          4.1. Что такое сила Лоренца?


          4.2. Как определяется направление силы Лоренца?


          4.3. Когда работа, совершаемая силой Лоренца, равна нулю?


          4.4. При каком условии траекторией движения частицы будет окружность?


5. Параграф 33:


          5.1. Что такое магнитный поток?


          5.2. Что такое электромагнитная индукция?


          5.3. Какое будет направление индукционного тока?


6. Параграф 34:


          6.1. Сформулировать закон электромагнитной индукции Фарадея.


          6.2. Что такое вихревое электрическое поле?


          6.3. При каком условии оно возникает?


7. Параграф 35:


          7.1. Что такое самоиндукция?


          7.2. От чего зависит ЭДС самоиндукции?


          7.3. Что такое индуктивность?


          7.4. Пример наблюдения энергии магнитного поля.


8. Параграф 24:


          8.1. Что представляет собой электрический ток в металлах?


          8.2. Что такое температурный коэффициент сопротивления?


          8.3.  При каком состоянии проводник называют сверхпроводником?


9. Параграф 25:


          9.1. Что такое электролит?


          9.2. Что такое электролиз?


          9.3.  В чем заключается первый закон электролиза Фарадея?


10. Параграф 26:


          10.1. Что помимо свободных электронов является носителем электрического заряда в газах?


          10.2. Что такое газовый разряд?


          10.3. Что такое несамостоятельный/самостоятельный разряд?


          10.4. Что такое плазма?


11. Параграф 27:


          11.1. Что представляет собой электрический ток в полупроводниках?


          11.2. Что такое собственная проводимость полупроводника?


          11.3. Как зависит сопротивление полупроводника от температуры и электромагнитного излучения?


12. Параграф 28:


          12.1. Что такое примесная проводимость полупроводников?


          12.2. Что такое электронные полупроводники?


          12.3. Что такое дырочные полупроводники?


          12.4. Что такое и как образуется n-p-переход?


27.05.2020


Физика 11 класс. Вопросы к аттестации


Тест по дисциплине «Физика (Сила Ампера, сила Лоренца)» для УГНТУ

Раздел 5. Сила Ампера, сила Лоренца
1. Прямолинейный проводник длиной 0,2 м находится в однородном магнитном поле с индукцией 4 Тл и расположен под углом 300 к вектору индукции.

Чему равен модуль силы, действующей на проводник со стороны магнитного поля при силе тока в нем 2 А?
1) 0,2 Н
2) 0,8 Н
3) 3,2 Н
4) 20 Н

2. Прямолинейный проводник длиной L с током I помещен в однородное магнитное поле так, что направление вектора магнитной индукции B перпендикулярно проводнику. Если силу тока уменьшить в 2 раза, а индукцию магнитного поля увеличить в 4 раза, то действующая на проводник сила Ампера
1) увеличится в 2 раза
2) уменьшится в 4 раза
3) не изменится
4) уменьшится в 2 раза

3. Протон p, влетевший в зазор между полюсами электромагнита, имеет скорость , перпендикулярно вектору индукции B магнитного поля, направленному вертикально.

Куда направлена действующая на протон сила Лоренца F?
1) от наблюдателя
2) к наблюдателю
3) горизонтально вправо
4) вертикально вниз

4. На участок прямого проводника длиной 50 см в однородном магнитном поле с индукцией 2 Тл при силе тока в проводнике 20 А и направлении вектора индукции магнитного поля под углом 370 к проводнику, действует сила Ампера, приблизительно равная
1) 12 Н
2) 16 Н
3) 1 200 Н
4) 1 600 Н

5. Прямолинейный проводник длиной 0,5 м, по которому течет ток 6 А, находится в однородном магнит­ном поле. Модуль вектора магнитной индукции 0,2 Тл, проводник расположен под углом 300 к вектору В. Сила, дей­ствующая на проводник со стороны магнитного поля, равна
1) 0,075 Н
2) 0,3 Н
3) 0,6 Н
4) 120 Н

6. Какое явление наблюдалось в опыте Эрстеда?
1) взаимодействие двух параллельных проводников с током
2) взаимодействие двух магнитных стрелок
3) поворот магнитной стрелки вблизи проводника при пропускании через него тока
4) возникновение электрического тока в катушке при вдвигании в нее магнита

7. Как направлена сила Ампера, действующая на проводник № 1 (см. рисунок),

если все три проводника тонкие, лежат в одной плоскости, параллельны друг другу и расстояния между соседними проводниками одинаково? (I — сила тока.)
1) к нам
2) от нас
3) вверх
4) вниз

8. Заряженная частица движется по окружности в однородном магнитном поле. Как изменится частота об­ращения частицы, если уменьшить ее кинетическую энергию в 2 раза?
1) уменьшится в 2 раза
2) уменьшится в 8 раз
3) не изменится
4) увеличится в 8 раз

9. Проводник с током 10А длиной 2 м находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл. Причем направление магнитного поля составляет 300 с направлением тока. Чему равна сила со стороны магнитного поля, действующая на проводник?
1) 7 Н
2) 5 Н
3) 8,66 Н
4) 2 Н

10. К прямолинейному горизонтальному участку провода, по которому протекает постоянный ток I, медленно поднесли снизу постоянный магнит, как показано на рисунке. Куда направлена магнитная сила, действующая на провод?

1) вверх
2) вниз
3) «на нас»
4) «от нас»

22.9 Магнитные поля, создаваемые токами: закон Ампера — Физика колледжа для курсов AP®

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Вычислить ток, создающий магнитное поле.
  • Используйте правило правой руки 2, чтобы определить направление тока или направление контуров магнитного поля.

Информация, представленная в этом разделе, поддерживает следующие цели обучения AP® и научные практики:

  • 2.D.2.1 Учащийся может создать словесное или визуальное представление магнитного поля вокруг длинного прямого провода или пары параллельных проводов. (С.П. 1.1)
  • 3.C.3.1 Учащийся может использовать правила правой руки для анализа ситуации, в которой участвует проводник с током и движущийся электрически заряженный объект, чтобы определить направление магнитной силы, действующей на заряженный объект из-за магнитного поля. создается токоведущим проводником. (С. П. 1.4)
  • 3.C.3.2 Учащийся может спланировать стратегию сбора данных, соответствующую исследованию направления силы на движущийся электрически заряженный объект, вызванной током в проводе, в контексте определенного набора оборудования и инструментов и проанализировать полученные данные, чтобы прийти к заключению. (С.П. 4.2, 5.1)

Сколько тока необходимо для создания значительного магнитного поля, возможно, такого же сильного, как поле Земли? Геодезисты скажут вам, что воздушные линии электропередач создают магнитные поля, которые мешают показаниям их компаса.Действительно, когда Эрстед в 1820 году обнаружил, что ток в проводе воздействует на стрелку компаса, он не имел дела с очень большими токами. Как форма проводов, по которым проходит ток, влияет на форму создаваемого магнитного поля? Ранее мы отметили, что токовая петля создает магнитное поле, подобное магнитному полю, но как насчет прямого провода или тороида (бублика)? Как направление создаваемого током поля связано с направлением тока? Ответы на эти вопросы исследуются в этом разделе вместе с кратким обсуждением закона, регулирующего поля, создаваемые токами.

Магнитное поле, создаваемое длинным прямым проводом с током: правило правой руки 2

Магнитные поля имеют направление и величину. Как отмечалось ранее, один из способов исследовать направление магнитного поля — это использовать компасы, как показано для длинного прямого токоведущего провода на рис. 22.39. Зонды Холла могут определять величину поля. Поле вокруг длинной прямой проволоки находится в виде кольцевых петель. Правило 2 правой руки (RHR-2) вытекает из этого исследования и справедливо для любого текущего сегмента — направьте большой палец в направлении тока, и пальцы сгибаются в направлении петель магнитного поля, созданных им.

Рис. 22.39 (a) Компасы, помещенные рядом с длинным прямым токопроводящим проводом, показывают, что силовые линии образуют круговые петли с центром на проводе. (b) Правило 2 правой руки гласит, что, если большой палец правой руки указывает в направлении тока, пальцы сгибаются в направлении поля. Это правило согласуется с полем, отображаемым для длинного прямого провода, и действительно для любого текущего сегмента.

Создание соединений: обозначение

Для провода, ориентированного перпендикулярно странице, если ток в проводе направлен за пределы страницы, правило правой руки говорит нам, что силовые линии магнитного поля будут ориентированы против часовой стрелки вокруг провод.Если ток в проводе направлен на страницу, силовые линии магнитного поля будут ориентированы по часовой стрелке вокруг провода. Мы используем ⊙⊙
чтобы указать, что направление тока в проводе находится вне страницы, и ⊗⊗
для направления на страницу.

Рисунок 22.40 Два параллельных провода имеют токи, направленные внутрь или наружу страницы, как показано. Показано направление магнитного поля вблизи двух проводов.

Экспериментально установлено, что напряженность (величина) магнитного поля, создаваемая длинным прямым проводом с током, равна

.
B = μ0I2πr (длинный прямой провод), B = μ0I2πr (длинный прямой провод), размер 12 {B = {{μ rSub {размер 8 {0}} I} над {2πr}} `\ (« длинный прямой провод » \),} {}

22.24

где II размер 12 {I} {} — ток, rr размер 12 {r} {} — кратчайшее расстояние до провода, а константа μ0 = 4π × 10−7T⋅m / Aμ0 = 4π × 10 −7T⋅m / A — проницаемость свободного пространства.
(μ0 (μ0 размер 12 {\ (μ rSub {size 8 {0}}} {}) — одна из основных констант в природе. Позже мы увидим, что μ0μ0 размер 12 {μ ​​rSub {размер 8 {0}}} { } связано со скоростью света.) Поскольку провод очень длинный, величина поля зависит только от расстояния до провода размером 12 {r} {}, а не от положения вдоль провода.

Пример 22.6

Расчет тока, создающего магнитное поле

Найдите ток в длинном прямом проводе, который создаст магнитное поле, вдвое превышающее земное, на расстоянии 5,0 см от провода.

Стратегия

Поле Земли составляет около 5,0 × 10–5T5,0 × 10–5T, поэтому здесь размер BB 12 {B} {} из-за проволоки принимается равным 1,0 × 10–4T1,0 × 10–4T. Уравнение B = μ0I2πrB = μ0I2πr можно использовать для нахождения
II, так как все остальные величины известны.

Решение

Решение для размера II 12 {I} {} и ввод известных значений дает

I = 2πrBμ0 = 2π5.0 × 10−2m1.0 × 10−4T4π × 10−7T⋅m / A = 25 AI = 2πrBμ0 = 2π5. 0 × 10−2m1.0 × 10−4T4π × 10−7T⋅m / A = 25 A.

22.25

Обсуждение

Таким образом, умеренно большой ток создает значительное магнитное поле на расстоянии 5,0 см от длинного прямого провода. Обратите внимание, что ответ состоит только из двух цифр, поскольку поле Земли в этом примере указано только из двух цифр.

Закон Ампера и другие

Магнитное поле длинного прямого провода имеет большее значение, чем вы можете сначала подумать. Каждый сегмент тока создает магнитное поле, подобное тому, которое имеет длинный прямой провод, а полное поле тока любой формы представляет собой векторную сумму полей, создаваемых каждым сегментом. Формальное определение направления и величины поля, создаваемого каждым сегментом, называется законом Био-Савара. Интегральное исчисление необходимо для суммирования поля для тока произвольной формы.Это приводит к более полному закону, называемому законом Ампера, который связывает магнитное поле и ток в общем виде. Закон Ампера, в свою очередь, является частью уравнений Максвелла, которые дают полную теорию всех электромагнитных явлений. Рассмотрение того, как уравнения Максвелла выглядят для разных наблюдателей, привело к современной теории относительности и к осознанию того, что электрические и магнитные поля являются разными проявлениями одного и того же. Большая часть этого выходит за рамки этого текста как на математическом уровне, требующем вычислений, так и в объеме места, которое может быть отведено под него.Но для заинтересованного студента, и особенно для тех, кто продолжает заниматься физикой, инженерией или подобными занятиями, дальнейшее углубление в эти вопросы откроет описания природы, как элегантные, так и глубокие. В этом тексте мы будем иметь в виду общие особенности, такие как RHR-2 и правила для силовых линий магнитного поля, перечисленные в Магнитных полях и линиях магнитного поля, концентрируясь при этом на полях, создаваемых в определенных важных ситуациях.

Установление связей: относительность

Слушая все, что мы делаем об Эйнштейне, у нас иногда складывается впечатление, что он из ничего изобрел теорию относительности.Напротив, одной из мотиваций Эйнштейна было решить трудности, связанные с пониманием того, как разные наблюдатели видят магнитные и электрические поля.

Магнитное поле, создаваемое токонесущей круговой петлей

Магнитное поле около токоведущей петли из провода показано на рисунке 22.41. Как направление, так и величина магнитного поля, создаваемого токоведущей петлей, сложны. RHR-2 можно использовать для определения направления поля около петли, но для получения более подробной информации необходимы картографирование с помощью компасов и правила о силовых линиях, приведенные в разделах «Магнитные поля» и «Магнитные линии поля».Существует простая формула для напряженности магнитного поля в центре круговой петли. Это

B = μ0I2R (в центре петли), B = μ0I2R (в центре петли), размер 12 {B = {{μ rSub {size 8 {0}} I} над {2R}} `\ (» в центре петли «\),} {}

22,26

где размер RR 12 {R} {} — радиус петли. Это уравнение очень похоже на уравнение для прямого провода, но справедливо только в центре круговой петли провода. Сходство уравнений указывает на то, что аналогичная напряженность поля может быть получена в центре петли.Один из способов получить поле большего размера — иметь NN размером 12 {N} {} циклов; тогда поле B = Nμ0I / (2R) B = Nμ0I / (2R). Обратите внимание, что чем больше петля, тем меньше поле в ее центре, потому что ток дальше.

Рисунок 22.41 (a) RHR-2 показывает направление магнитного поля внутри и снаружи токоведущей петли. (б) Более подробное картирование с помощью компасов или зонда Холла завершает картину. Поле похоже на поле стержневого магнита.

Магнитное поле, создаваемое токопроводящим соленоидом

Соленоид — это длинная катушка с проводом (с большим количеством витков или петель, в отличие от плоской петли).Из-за своей формы поле внутри соленоида может быть как очень однородным, так и очень сильным. Поле сразу за катушками почти равно нулю. На рисунке 22.42 показано, как поле выглядит и как его направление задается RHR-2.

Рис. 22.42 (a) Из-за своей формы поле внутри соленоида длины ll размером 12 {l} {} удивительно однородно по величине и направлению, на что указывают прямые и равномерно разнесенные силовые линии. Поле вне катушек почти равно нулю. (b) Этот разрез показывает магнитное поле, создаваемое током в соленоиде.

Магнитное поле внутри соленоида с током очень однородно по направлению и величине. Только ближе к концам он начинает ослабевать и менять направление. Поле снаружи имеет те же сложности, что и плоские петли и стержневые магниты, но напряженность магнитного поля внутри соленоида просто равна

.
B = μ0nI (внутри соленоида), B = μ0nI (внутри соленоида), размер 12 {B = μ rSub {size 8 {0}} ital «nI» `\ (» внутри соленоида «\),} {}

22,27

где nn размер 12 {n} {} — количество петель на единицу длины соленоида (n = N / l (n = N / l размер 12 {\ (n = N / l} {}, где размер NN 12 {N} {} — количество петель, а размер 11 — длина 12 {l} {}).Обратите внимание, что BB размер 12 {B} {} — это напряженность поля в любом месте однородной области интерьера, а не только в центре. Как следует из примера 22.7, с соленоидами возможны большие однородные поля, распределенные по большому объему.

Пример 22.7

Расчет напряженности поля внутри соленоида

Что такое поле внутри соленоида длиной 2,00 м, имеющего 2000 петель и пропускающего ток 1600 А?

Стратегия

Чтобы найти напряженность поля внутри соленоида, мы используем B = μ0nIB = μ0nI size 12 {B = μ rSub {size 8 {0}} ital «nI»} {}.Во-первых, отметим, что количество петель на единицу длины составляет

.
n = Nl = 20002,00 м = 1000 м − 1 = 10 см − 1. n = Nl = 20002,00 м = 1000 м − 1 = 10 см − 1. размер 12 {n rSup {размер 8 {- 1}} = {{N} больше {l}} = {{«2000»} больше {2 «.» «00» m}} = «1000» «m» rSup {size 8 {- 1}} = «10» «cm» rSup {size 8 {- 1}} «.» } {}

22.28

Раствор

Подстановка известных значений дает

B = μ0nI = 4π × 10−7T⋅m / A1000m − 11600 A = 2,01 T.B = μ0nI = 4π × 10−7T⋅m / A1000m − 11600 A = 2,01 T.

22.29

Обсуждение

Это большая напряженность поля, которая может быть установлена ​​над соленоидом большого диаметра, например, при использовании в медицине магнитно-резонансной томографии (МРТ).Однако очень большой ток указывает на то, что поля такой силы нелегко получить. Такой большой ток через 1000 петель, сжатых до метра, приведет к значительному нагреву. Более высокие токи могут быть достигнуты с помощью сверхпроводящих проводов, хотя это дорого. Существует верхний предел тока, поскольку сверхпроводящее состояние нарушается очень сильными магнитными полями.

Применение научных практик: заряженная частица в магнитном поле

Зайдите сюда и запустите апплет моделирования «Частица в магнитном поле (2D)», чтобы изучить магнитную силу, которая действует на заряженную частицу в магнитном поле.Поэкспериментируйте с симуляцией, чтобы увидеть, как она работает и какие параметры вы можете изменить; затем составьте план методического исследования того, как магнитные поля влияют на заряженные частицы. Некоторые вопросы, на которые вы, возможно, захотите ответить в ходе эксперимента:

  • Всегда ли пути заряженных частиц в магнитных полях одинаковы в двух измерениях? Почему или почему нет?
  • Как можно сравнить путь нейтральной частицы в магнитном поле с путем заряженной частицы?
  • Чем путь положительной частицы отличался бы от пути отрицательной частицы в магнитном поле?
  • Какие величины определяют свойства пути частицы?
  • Если бы вы пытались измерить массу заряженной частицы, движущейся в магнитном поле, что бы вам нужно было измерить относительно ее пути? Вам нужно было бы увидеть, как он движется с разными скоростями или через разную напряженность поля, или было бы достаточно одной попытки, если бы ваши измерения были правильными?
  • Может ли удвоение заряда изменить путь через поле? Предскажите ответ на этот вопрос, а затем проверьте свою гипотезу.
  • Изменит ли удвоение скорости путь через поле? Предскажите ответ на этот вопрос, а затем проверьте свою гипотезу.
  • Изменит ли удвоение напряженности магнитного поля путь через поле? Предскажите ответ на этот вопрос, а затем проверьте свою гипотезу.
  • Может ли увеличение массы изменить путь? Предскажите ответ на этот вопрос, а затем проверьте свою гипотезу.

Есть интересные варианты плоской катушки и соленоида.Например, тороидальная катушка, используемая для удержания реактивных частиц в токамаках, очень похожа на соленоид, изогнутый в круг. Поле внутри тороида очень сильное, но круглое. Заряженные частицы движутся по кругу, следуя силовым линиям поля, и сталкиваются друг с другом, возможно, вызывая синтез. Но заряженные частицы не пересекают силовые линии и не покидают тороид. Целый ряд форм катушек используется для создания всевозможных форм магнитного поля. Добавление ферромагнитных материалов создает большую напряженность поля и может существенно повлиять на форму поля.Ферромагнитные материалы имеют тенденцию улавливать магнитные поля (силовые линии изгибаются в ферромагнитный материал, оставляя более слабые поля за его пределами) и используются в качестве экранов для устройств, на которые неблагоприятно влияют магнитные поля, в том числе магнитное поле Земли.

Генератор

Генерируйте электричество с помощью стержневого магнита! Откройте для себя физику этих явлений, исследуя магниты и узнавая, как с их помощью загорается лампочка.

Магнитные поля, создаваемые токами: закон Ампера

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Вычислить ток, создающий магнитное поле.
  • Используйте правило правой руки 2, чтобы определить направление тока или направление контуров магнитного поля.

Какой ток нужен для создания значительного магнитного поля, возможно, такого же сильного, как поле Земли? Геодезисты скажут вам, что воздушные линии электропередач создают магнитные поля, которые мешают показаниям их компаса. Действительно, когда Эрстед в 1820 году обнаружил, что ток в проводе воздействует на стрелку компаса, он не имел дела с очень большими токами.Как форма проводов, по которым проходит ток, влияет на форму создаваемого магнитного поля? Ранее мы отметили, что токовая петля создает магнитное поле, подобное магнитному полю, но как насчет прямого провода или тороида (бублика)? Как направление создаваемого током поля связано с направлением тока? Ответы на эти вопросы исследуются в этом разделе вместе с кратким обсуждением закона, регулирующего поля, создаваемые токами.

Магнитное поле, создаваемое длинным прямым токопроводящим проводом: Правило правой руки 2

Магнитные поля имеют направление и величину.Как отмечалось ранее, один из способов исследовать направление магнитного поля — это использовать компасы, как показано для длинного прямого токоведущего провода на рисунке 1. Датчики Холла могут определять величину поля. Поле вокруг длинной прямой проволоки находится в виде кольцевых петель. Правило 2 правой руки (RHR-2) вытекает из этого исследования и справедливо для любого текущего сегмента — направьте большой палец в направлении тока, и пальцы сгибаются в направлении петель магнитного поля, созданных им.

Рис. 1. (a) Компасы, помещенные рядом с длинным прямым проводом с током, показывают, что силовые линии образуют круговые петли с центром на проводе. (b) Правило 2 правой руки гласит, что, если большой палец правой руки указывает в направлении тока, пальцы сгибаются в направлении поля. Это правило согласуется с полем, отображаемым для длинного прямого провода, и действительно для любого текущего сегмента. {- 7} \ text {T} \ cdot \ текст {m / A} \\ [/ latex] — проницаемость свободного пространства.(μ 0 — одна из основных констант в природе. Позже мы увидим, что μ 0 связано со скоростью света.) Поскольку провод очень длинный, величина поля зависит только от расстояния до провод r, а не на месте вдоль провода.

Пример 1. Расчет тока, создающего магнитное поле

Найдите ток в длинном прямом проводе, который создаст магнитное поле, вдвое превышающее земное, на расстоянии 5,0 см от провода.{-7} \ text {T} \ cdot \ text {m / A}} \\ & = & 25 \ text {A} \ end {array} \\ [/ latex]

Обсуждение

Таким образом, умеренно большой ток создает значительное магнитное поле на расстоянии 5,0 см от длинного прямого провода. Обратите внимание, что ответ состоит только из двух цифр, поскольку поле Земли в этом примере указано только из двух цифр.

Закон Ампера и другие

Магнитное поле длинного прямого провода имеет большее значение, чем вы можете сначала подумать.Каждый сегмент тока создает магнитное поле, подобное тому, которое имеет длинный прямой провод, а полное поле тока любой формы представляет собой векторную сумму полей, создаваемых каждым сегментом. Формальное определение направления и величины поля, создаваемого каждым сегментом, называется законом Био-Савара. Интегральное исчисление необходимо для суммирования поля для тока произвольной формы. Это приводит к более полному закону, называемому законом Ампера, который связывает магнитное поле и ток в общем виде. Закон Ампера, в свою очередь, является частью уравнений Максвелла, которые дают полную теорию всех электромагнитных явлений.Рассмотрение того, как уравнения Максвелла выглядят для разных наблюдателей, привело к современной теории относительности и к осознанию того, что электрические и магнитные поля являются разными проявлениями одного и того же. Большая часть этого выходит за рамки этого текста как на математическом уровне, требующем вычислений, так и в объеме места, которое может быть отведено под него. Но для заинтересованного студента, и особенно для тех, кто продолжает заниматься физикой, инженерией или подобными занятиями, дальнейшее углубление в эти вопросы откроет описания природы, как элегантные, так и глубокие.В этом тексте мы будем иметь в виду общие особенности, такие как RHR-2 и правила для силовых линий магнитного поля, перечисленные в Магнитных полях и линиях магнитного поля, концентрируясь при этом на полях, создаваемых в определенных важных ситуациях.

Установление связей: относительность

Слушая все, что мы делаем об Эйнштейне, у нас иногда складывается впечатление, что он из ничего изобрел теорию относительности. Напротив, одной из мотиваций Эйнштейна было решить трудности, связанные с пониманием того, как разные наблюдатели видят магнитные и электрические поля.

Магнитное поле, создаваемое токонесущей круговой петлей

Магнитное поле около токоведущей петли показано на рисунке 2. Как направление, так и величина магнитного поля, создаваемого токоведущей петлей, являются сложными. RHR-2 можно использовать для определения направления поля около петли, но для получения более подробной информации необходимы картографирование с помощью компасов и правила о силовых линиях, приведенные в разделах «Магнитные поля» и «Магнитные линии поля».Существует простая формула для напряженности магнитного поля в центре круговой петли. Это

[латекс] B = \ frac {\ mu_ {0} I} {2R} \ left (\ text {в центре петли} \ right) \\ [/ latex],

где R — радиус петли. Это уравнение очень похоже на уравнение для прямого провода, но справедливо только в центре круговой петли провода. Сходство уравнений указывает на то, что аналогичная напряженность поля может быть получена в центре петли. Один из способов увеличить поле — создать N циклов; тогда поле B = Nμ 0 I / (2R).Обратите внимание, что чем больше петля, тем меньше поле в ее центре, потому что ток дальше.

Рис. 2. (a) RHR-2 показывает направление магнитного поля внутри и снаружи токоведущей петли. (б) Более подробное картирование с помощью компасов или зонда Холла завершает картину. Поле похоже на поле стержневого магнита.

Магнитное поле, создаваемое токопроводящим соленоидом

Соленоид — это длинная катушка с проводом (с большим количеством витков или петель, в отличие от плоской петли).Из-за своей формы поле внутри соленоида может быть как очень однородным, так и очень сильным. Поле сразу за катушками почти равно нулю. На рисунке 3 показано, как поле выглядит и как его направление задает RHR-2.

Рис. 3. (a) Из-за своей формы поле внутри соленоида длиной l заметно однородно по величине и направлению, на что указывают прямые и равномерно разнесенные силовые линии. Поле вне катушек почти равно нулю. (b) Этот разрез показывает магнитное поле, создаваемое током в соленоиде.

Магнитное поле внутри соленоида с током очень однородно по направлению и величине. Только ближе к концам он начинает ослабевать и менять направление. Поле снаружи имеет те же сложности, что и плоские петли и стержневые магниты, но напряженность магнитного поля внутри соленоида просто равна

.

[латекс] B = {\ mu} _ {0} nI \ left (\ text {внутри соленоида} \ right) \\ [/ latex],

, где n — количество петель на единицу длины соленоида (n = N / l, где N — количество петель, а l — длина).Обратите внимание, что B — это напряженность поля в любом месте однородной области интерьера, а не только в центре. Как следует из примера 2, с соленоидами возможны большие однородные поля, распределенные по большому объему.

Пример 2. Расчет напряженности поля внутри соленоида

Что такое поле внутри соленоида длиной 2,00 м, имеющего 2000 петель и пропускающего ток 1600 А?

Стратегия

Чтобы найти напряженность поля внутри соленоида, мы используем [latex] B = {\ mu} _ {0} nI \\ [/ latex].{-1} \ right) \ left (1600 \ text {A} \ right) \\ & = & 2.01 \ text {T} \ end {array} \\ [/ latex]

Обсуждение

Это большая напряженность поля, которая может быть установлена ​​над соленоидом большого диаметра, например, при использовании в медицине магнитно-резонансной томографии (МРТ). Однако очень большой ток указывает на то, что поля такой силы нелегко получить. Такой большой ток через 1000 петель, сжатых до метра, приведет к значительному нагреву. Более высокие токи могут быть достигнуты с помощью сверхпроводящих проводов, хотя это дорого.Существует верхний предел тока, поскольку сверхпроводящее состояние нарушается очень сильными магнитными полями.

Есть интересные варианты плоской катушки и соленоида. Например, тороидальная катушка, используемая для удержания реактивных частиц в токамаках, очень похожа на соленоид, изогнутый в круг. Поле внутри тороида очень сильное, но круглое. Заряженные частицы движутся по кругу, следуя силовым линиям поля, и сталкиваются друг с другом, возможно, вызывая синтез. Но заряженные частицы не пересекают силовые линии и не покидают тороид.Целый ряд форм катушек используется для создания всевозможных форм магнитного поля. Добавление ферромагнитных материалов создает большую напряженность поля и может существенно повлиять на форму поля. Ферромагнитные материалы имеют тенденцию улавливать магнитные поля (силовые линии изгибаются в ферромагнитный материал, оставляя более слабые поля за его пределами) и используются в качестве экранов для устройств, на которые неблагоприятно влияют магнитные поля, в том числе магнитное поле Земли.

Исследования PhET: Генератор

Генерируйте электричество с помощью стержневого магнита! Откройте для себя физику этих явлений, исследуя магниты и узнавая, как с их помощью загорается лампочка.{-7} \ text {T} \ cdot \ text {m / A} \\ [/ latex] — проницаемость свободного пространства.

  • Направление магнитного поля, создаваемого длинным прямым проводом, определяется правилом правой руки 2 (RHR-2): направьте большой палец правой руки в направлении тока, и пальцы согнуты в направлении магнитного поля. петли, созданные им.
  • Магнитное поле, создаваемое током, идущим по любому пути, является суммой (или интегралом) полей из-за сегментов вдоль пути (величина и направление, как для прямого провода), в результате чего возникает общая связь между током и полем, известная как закон Ампера. .
  • Напряженность магнитного поля в центре круговой петли определяется выражением

    [латекс] B = \ frac {\ mu_ {0} I} {2R} \ left (\ text {в центре петли} \ right) \\ [/ latex]

    где R — радиус петли. Это уравнение принимает вид B = μ 0 нИ / (2R) для плоской катушки из N контуров. RHR-2 дает направление поля вокруг петли. Длинная катушка называется соленоидом.

  • Напряженность магнитного поля внутри соленоида равна

    [латекс] B = {\ mu} _ {0} \ text {nI} \ left (\ text {внутри соленоида} \ right) \\ [/ latex]

    , где n — количество витков на единицу длины соленоида.Поле внутри очень однородно по величине и направлению.

  • Концептуальные вопросы

    1. Сделайте чертеж и используйте RHR-2, чтобы найти направление магнитного поля токовой петли в двигателе (например, на Рисунке 1 из «Крутящий момент на токовой петле»). Затем покажите, что направление крутящего момента на петле такое же, как и при отталкивании одинаковых полюсов и притяжении разных полюсов. {- 7} T \ cdot \ text {m / A} \\ [/ latex]

    Напряженность магнитного поля в центре круговой петли:
    определяется как [латекс] B = \ frac {{\ mu} _ {0} I} {2R} \\ [/ latex], где R — радиус петли
    соленоид:
    Тонкая проволока, намотанная на катушку, которая создает магнитное поле при прохождении через нее электрического тока
    Напряженность магнитного поля внутри соленоида:
    определяется как [латекс] B = {\ mu} _ {0} \ text {nI} \\ [/ latex], где n — количество петель на единицу длины соленоида n = N / l, где N — кол-во петель и l длина)
    Закон Био-Савара:
    физический закон, который описывает магнитное поле, создаваемое электрическим током, с помощью специального уравнения
    Закон Ампера:
    физический закон, который гласит, что магнитное поле вокруг электрического тока пропорционально току; каждый сегмент тока создает магнитное поле, подобное тому, которое имеет длинный прямой провод, а общее поле тока любой формы представляет собой векторную сумму полей, создаваемых каждым сегментом
    Уравнения Максвелла:
    Набор из четырех уравнений, описывающих электромагнитные явления

    экспериментов Ампера

    экспериментов Ампера

    Следующая: Закон Ампера
    Up: Магнетизм
    Предыдущая: Историческое введение

    Эксперименты Ампера


    В 1820 году датский физик Ганс Кристиан Эрстед читал лекцию.
    демонстрация различных электрических и
    магнитные эффекты.Вдруг, к своему изумлению, он заметил, что
    стрелка компаса, которую он держал
    отклонился, когда он поднес его к токопроводящей
    провод. Это было очень удивительное наблюдение, поскольку до этого момента электричество и
    магнетизм считался двумя совершенно не связанными между собой явлениями.
    Слух об этом открытии быстро распространился по научной лозе.
    и французский физик Андре Мари Ампер
    сразу решил разобраться дальше.
    Аппарат Ампера состоял (по существу) из длинного прямого провода, несущего
    электрический ток
    Текущий .Ампер быстро обнаружил, что стрелка небольшого компаса отображает
    из ряда концентрических круговых петель в плоскости
    перпендикулярно токоведущему проводу — см. рис.20.
    Направление циркуляции вокруг этих магнитных петель принято считать равным
    направление, в котором северный полюс стрелки компаса
    точки.
    Используя это соглашение, циркуляция петель задается
    правило правой руки. Если большой палец правой руки указывает в направлении
    тока, то пальцы правой руки вращаются в том же смысле, что и
    магнитные петли.

    Рисунок 20:
    Магнитные петли вокруг токоведущего провода.

    Следующая серия экспериментов Ампера заключалась в том, чтобы принести короткий испытательный провод,
    ток,
    рядом с исходным проводом и исследуя силу, приложенную к испытательному проводу.
    Этот эксперимент не так ясен, как эксперимент Кулона, потому что, в отличие от
    электрические заряды,
    электрические токи не могут существовать как точечные сущности. Они
    должны течь по замкнутым контурам.Мы должны
    представьте, что цепь, которая соединяется с центральным проводом, достаточно
    далеко, что это не оказывает заметного влияния на результат эксперимента.
    Цепь, которая соединяется с
    тестовый провод более проблематичен. К счастью, если
    питающие проволоки скручены друг вокруг друга, как показано на рис.21, затем
    они эффективно нейтрализуют друг друга, а также не влияют на результат
    эксперимент.

    Рисунок 21:
    Эксперимент Ампера.

    Ampère обнаружил, что сила, действующая на испытательный провод, прямо пропорциональна
    к его длине.Он также сделал следующие наблюдения.
    Если ток в тестовом проводе
    (т. е. испытательный ток) течет параллельно току в центральном проводе
    тогда два провода притягиваются друг к другу. Если ток в тесте
    провод перевернут, тогда два провода отталкиваются друг от друга.
    Если испытательный ток направлен радиально к центральному проводу
    (и ток в центральном проводе течет вверх), затем тестовый провод
    подвергается действию направленной вниз силы. Если испытательный ток поменять местами, сила равна
    вверх. Если испытательный ток вращается в одной плоскости, так что он начинается
    параллельно центральному току и заканчивается радиально
    к нему, затем сила на
    испытательный провод имеет постоянную величину и всегда находится под прямым углом к
    испытательный ток.Если испытательный ток параллелен магнитной петле, то есть
    к испытательному проводу не прикладывалась сила. Если испытательный ток вращается в
    одна плоскость, так что она начинается параллельно центральному току и заканчивается
    указывая вдоль магнитной петли, то величина силы, действующей на
    тестовый провод затухает как (где угол тока
    перевернут, и соответствует
    случай, когда испытательный ток параллелен центральному току),
    и его направление снова всегда под прямым углом к
    тестовый ток.Наконец, Ампер смог установить, что привлекательный
    сила между двумя параллельными токоведущими проводами пропорциональна произведению
    два тока, и
    падает как перпендикуляр
    расстояние между проводами.

    Этот довольно сложный силовой закон можно кратко описать в векторных обозначениях.
    при условии, что мы определяем векторное поле, называемое магнитным полем,
    который заполняет пространство, и
    направление которого всюду касательно
    магнитные петли, нанесенные на карту севером
    полюс малого
    компас.Зависимость силы на единицу длины, действующей на
    испытательный провод с разными
    возможные направления испытательного тока описываются

    (152)



    где — вектор, направление и величина которого такие же, как у
    испытательного тока.

    Изменение силы на единицу длины, действующей на
    испытательный провод с прочностью
    центральный ток и расстояние по перпендикуляру к центральному проводу
    объясняется тем, что напряженность магнитного поля пропорциональна, и
    обратно пропорционально.Таким образом, мы можем написать

    (153)



    Константа пропорциональности называется
    проницаемость свободного пространства и принимает значение

    (154)



    Между прочим, единицей измерения напряженности магнитного поля в системе СИ является тесла (Тл), т.е.
    то же, что и ньютон на ампер на метр:

    (155)


    Понятие о магнитном поле, которое
    заполняет пространство вокруг токоведущего провода
    позволяет рассчитать силу при испытании
    провод удобно разделить на две части.В первой части мы вычисляем
    магнитное поле, создаваемое током, протекающим в центральном проводе. Это поле
    циркулирует в плоскости перпендикулярно проводу. Его величина составляет
    пропорциональна центральному току и обратно пропорциональна перпендикуляру
    расстояние от провода. Во второй части мы используем
    Уравнение (152) для расчета силы на единицу
    длина, действующая на
    короткий токопроводящий провод, помещенный в магнитное поле
    генерируется центральным током.
    Эта сила перпендикулярна как направлению магнитного поля, так и направлению магнитного поля.
    испытательный ток.Отметим, что на данном этапе у нас нет оснований предполагать, что магнитная
    поле реально существует. Он введен просто для облегчения расчета.
    силы, приложенной к испытательному проводу центральным проводом. Оказывается, однако,
    что магнитное поле действительно существует, поскольку, как мы увидим, существует
    энергия, связанная с магнитным полем, заполняющим пространство.


    Следующая: Закон Ампера
    Up: Магнетизм
    Предыдущая: Историческое введение

    Ричард Фицпатрик
    2007-07-14

    Напряженность магнитного поля

    — обзор

    8.2 Сравнение магнитных полей 1,5 Тл и 3,0 Тл в сканерах МРТ [72–81]

    Сканеры МРТ с высокой напряженностью магнитного поля (3,0 Тл) находят свое применение в клинической практике. В 2011 году 72% сканеров МРТ в Европе и 76% в США имели силу 1,5 Тл, тогда как сканеры 3,0 Тл составляли 11% в Европе и 10% в США. В том же году 24% новых МРТ-сканеров, проданных в Европе, имели прочность 3,0 Тл. Хотя в настоящее время в медицинской практике Соединенного Королевства используются лишь несколько 3,0 Тл сканеров, следующий обзор призван подчеркнуть их преимущества и ограничения, поскольку их количество, возможно, будет увеличиваться в будущем.

    Как объяснялось ранее, отношение сигнал / шум увеличивается с увеличением напряженности магнитного поля. Эта особенность сканеров МРТ с высокой напряженностью магнитного поля, например, 3,0 Тл, может использоваться для улучшения качества изображения или может использоваться для уменьшения времени сканирования, так как отношение сигнал / шум, такое же, как у 1,5 Тл, может быть достигнуто за более короткое время. Несмотря на то, что сканеры 3,0 Тл выделяют более высокую энергию в тканях (SAR) от более сильных радиочастотных импульсов по сравнению со сканером с относительно более низкой напряженностью магнитного поля, например, 1,5 Тл, сокращение времени сканирования в значительной степени нивелирует этот эффект.

    Параллельная визуализация — это метод, используемый для уменьшения длительности сканирования, поскольку количество радиочастотных импульсов, необходимых для формирования изображения, уменьшается. Это может привести к потере сигнала, которую можно компенсировать более высоким SNR со сканеров 3,0 Тл. Несколько каналов используются в параллельной визуализации для сбора данных, одновременно сокращая продолжительность сканирования, например, технически 8-канальная катушка с фазированной решеткой может собирать все данные, необходимые для формирования изображения, в 8 раз быстрее, однако на практике максимальное количество радиочастотных каналов ограничено по практическим соображениям.

    3,0 Тл сканерам может потребоваться меньший контраст из-за их большей чувствительности к гадолинию, лучшее количественное определение метаболитов, измеряемых в МР-спектроскопии, путем обнаружения даже небольших изменений, повышенное соотношение контрастности и шума (CNR) используется в фМРТ с использованием жирной последовательности изображений и лучшего жира насыщение может быть достигнуто. Чувствительность к визуализации при патологиях трактов белого вещества, таких как демиелинизация при рассеянном склерозе, улучшается благодаря лучшей визуализации тканей за счет более высокого отношения сигнал / шум.

    При визуализации простаты, 1.Сканеры 5T должны использовать поверхностную катушку на простате, вводимую эндоректально, чтобы получить адекватную детализацию ткани, что может быть неудобно для пациента. Этого можно избежать в сканерах 3,0 Т из-за более высокого уровня сигнала без необходимости в поверхностной катушке. Обнаружение и характеристика поражения рака груди также лучше со сканерами 3,0 Т из-за более высокого отношения сигнал / шум и лучшей детализации изображения. Визуализация сердца не так хороша со сканерами 3,0 Тл из-за диэлектрических артефактов, которые более выражены при более высокой напряженности поля.Однако более высокое пространственное и временное разрешение из-за повышенного отношения сигнал / шум и уменьшения времени визуализации соответственно может помочь при визуализации сердца.

    По мере увеличения напряженности магнитного поля тканям требуется больше времени для релаксации T1, и обычное секвенирование T1 SE может не воспроизводиться. Однако этот принцип используется в МР-ангиографии, где увеличенное время релаксации T1 твердой ткани на фоне относительно постоянной релаксации T1 крови дает изображения высокого качества за счет улучшения сигнала крови на фоне контраста твердой ткани.Сигнал из крови также используется для визуализации сосудов с помощью метода артериального спинового мечения (ASL). Точность измерения церебральной перфузии увеличивается со сканерами 3,0 Т за счет увеличения количества точек отбора проб. Артефакты восприимчивости на 3,0 Тл сканерах также улучшены, что может быть использовано для обнаружения даже небольших количеств продуктов разложения крови при незначительном кровотечении.

    Сканеры 3,0 Т могут быть несовместимы с некоторыми металлическими имплантатами, которые проверяются только на сканерах 1,5 Т. В случае неисправности оборудования повышается риск раздражения кожи или ожога.Любые артефакты, такие как дыхание, пульсация сосудов, артефакты, связанные с обертыванием, характерные для эхопланарных изображений, усиливаются в более сильных магнитных полях. Однако производители сканеров 3,0 Т постоянно разрабатывают специальные последовательности изображений с различными параметрами для решения проблем, описанных ранее.

    Мы не стремимся сделать вывод о том, что МРТ-сканеры 1,5 Тл в любом случае уступают сканерам 3,0 Тл, но чтобы проинформировать читателя, что сканеры 3,0 Тл также доступны и могут играть роль в визуализации определенных частей тела по причинам, описанным ранее .

    Магнитная сила — AP Physics 2

    Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает
    или другие ваши авторские права, сообщите нам, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее
    то
    информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту. Если репетиторы университета предпримут действия в ответ на
    ан
    Уведомление о нарушении, оно предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент
    средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

    Ваше Уведомление о нарушении прав может быть отправлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как
    в виде
    ChillingEffects.org.

    Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатам), если вы существенно
    искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права. Таким образом, если вы не уверены, что контент находится
    на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.

    Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:

    Вы должны включить следующее:

    Физическая или электронная подпись правообладателя или лица, уполномоченного действовать от их имени;
    Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены;
    Описание характера и точного местонахождения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \
    достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам университетских школ найти и точно идентифицировать этот контент; например, мы требуем
    а
    ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание
    к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба;
    Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; а также
    Ваше заявление: (а) вы добросовестно полагаете, что использование контента, который, по вашему мнению, нарушает
    ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все
    информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство, что вы
    либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.

    Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:

    Чарльз Кон
    Varsity Tutors LLC
    101 S. Hanley Rd, Suite 300
    St. Louis, MO 63105

    Или заполните форму ниже:

    Магнетизм — Расчет силы магнита

    Расчет силы магнита

    Мы собираемся начать с электромагнита, чтобы посмотреть, как магниты
    измеряются, потому что в некотором смысле легче понять электромагниты
    первый.

    Рассмотрим два электромагнита, показанных выше. Тот, что справа, простой
    катушка из изолированной медной проволоки, намотанная на кусок железа, например гвоздь.

    Тот, что слева, такой же, но железный сердечник согнут в
    форма буквы «C», очень похожая на подковообразный магнит.

    На левом изображении легче увидеть то, что называется магнитной цепью.
    Катушка создает магнит, у которого есть северный и южный полюс, а магнетизм
    движется по кругу с севера на юг, пересекая воздушный зазор, чтобы попасть туда.

    В этом отношении магнитная цепь похожа на электрическую цепь. Поток всегда
    переходит от одного полюса к другому, как электричество идет от одной стороны батареи
    к другому.

    Магнитный поток не хочет перемещаться по воздуху. Ей намного легче путешествовать
    через железо. Мы говорим, что воздух имеет высокое сопротивление, а железо — низкое сопротивление.
    нежелание. Это похоже на сопротивление в электрической цепи.

    В электрической цепи действует закон Ома, который гласит, что напряжение равно
    текущее время сопротивление.Точно так же магнитодвижущая сила равна
    магнитный поток, умноженный на сопротивление. Таким образом, магнитодвижущая сила подобна напряжению,
    и магнитный поток подобен току.

    Магнитодвижущая сила создается катушкой. Измеряется в ампер-витках,
    электрический ток в катушке, измеренный в амперах, умноженный на количество
    витки провода в катушке.

    Мы можем рассчитать сопротивление стального сердечника и воздушного зазора, если знаем
    длина, площадь и проницаемость утюга и воздуха.Как
    при расчете сопротивления провода сопротивление уменьшается, если крест
    площадь сечения увеличивается, и сопротивление увеличивается, если длина становится больше.

    Проницаемость — это постоянная величина, которая зависит от материала.

    Проницаемость свободного пространства, также известная как магнитная постоянная,
    составляет 0,00000125663706 метров килограмм секунд -2 ампер -2 .
    Вместо того, чтобы помнить все эти неуклюжие единицы, у нас есть более простая единица, Генри,
    и мы измеряем проницаемость в генри на метр.

    Для простоты мы будем называть проницаемость греческой буквой «мю» µ и
    проницаемость свободного пространства как «мю ниже нуля», μ 0 , и говорят, что воздух составляет 1 μ 0
    а железо составляет около 1000 мкм 0 .

    Формула сопротивления — это длина, деленная на произведение проницаемости и площади.

    У нас есть железный сердечник площадью один квадратный сантиметр и 15 сантиметров.
    длинный, изогнутый в форме буквы «C» с воздушным зазором 1 см.Сопротивление железного сердечника составляет
    15 сантиметров разделить на 1 000 квадратных сантиметров.
    Сопротивление воздушного зазора составляет 1 сантиметр, деленный на 1 умноженный на 1 квадратный сантиметр.
    Мы складываем их вместе, чтобы получить сопротивление всей магнитной цепи.

    Железный сердечник приходит в
    около 1,5
    генри на метр, а воздушный зазор доходит до
    около 100.

    Теперь мы можем рассчитать магнитный поток в нашей магнитной цепи. Поток измеряется в Веберах.

    Предположим, у нас есть только одна петля в нашей катушке, и у нас есть 1 ампер тока, проходящего через катушку.Таким образом, мы имеем 1 ампер-виток магнитодвижущей силы.

    Разделив один ампер на полное сопротивление цепи, получим
    0,0000000123806607 веберов.

    Это полный поток. Мы также измеряем плотность потока, то есть поток на квадратный метр (называемый B).
    Веберов на квадратный метр — это единица, известная как тесла. У нас есть
    0,000123806607 тесла в воздушном зазоре нашего однооборотного электромагнита.

    Если бы в нашей катушке было 5000 витков провода, у нас была бы плотность потока в 5000 раз больше, или
    0.61

    35 тесла в воздушном зазоре нашего электромагнита на 5000 витков.

    В нашем маленьком С-образном магните можно разместить катушку примерно 3 сантиметра в длину и 4 сантиметра в ширину.
    Если мы используем проволоку 28 калибра (0,33 мм в диаметре), мы можем получить около 90 витков на слой, и
    около 120 слоев, всего около 10 000 витков. Провод 28 калибра может выдерживать 1,4 ампера
    ток (больше, если охлаждаем катушку водой или жидким гелием).
    Итак, наш магнит теперь готов к
    1,7 тесла, и очень сильно греется.

    Средняя длина одного витка проволоки в нашей катушке составляет около 10 сантиметров.У нас 10 000 витков, так что
    это один километр провода. Километр провода 28 калибра имеет сопротивление 213 Ом. Получить
    1,4 ампера через сопротивление 213 Ом занимает
    чуть меньше 300 вольт.

    Мы рассчитали магнитный поток и магнитную индукцию нашей катушки. Теперь нам нужна напряженность магнитного поля.
    Начнем с магнитодвижущей силы, которую мы обсуждали ранее, которая представляет собой просто количество ампер-витков.
    в нашей катушке. У нас есть 1,4 ампера и 10000 витков, поэтому у нас есть 14000 ампер-витков магнитодвигателя.
    сила.Напряженность магнитного поля — это магнитодвижущая сила, деленная на длину
    магнитопровод, который в нашем примере составляет 16 сантиметров. Итак, напряженность магнитного поля (называемая H)
    составляет 14 000 ампер-витков / 16 сантиметров или 875 ампер-витков на сантиметр.

    До сих пор мы обсуждали магнит в форме буквы «C». Более простой магнит работает так же,
    но длина железного сердечника теперь 8 сантиметров, а длина воздушного зазора увеличилась
    значительно.

    Если мы предположим на данный момент, что воздушный зазор теперь такой же длины, как и железный сердечник (каждый теперь 8 сантиметров), мы получим
    0.22
    теслас, и он все еще очень горячий. Магнитодвижущая сила не изменилась (еще 14000 ампер-витков),
    но поток значительно упал, поскольку дополнительные 7 сантиметров воздушного зазора имеют гораздо большее сопротивление.

    Однако на самом деле воздушный зазор больше 8 сантиметров. Магнитный поток в железе остается в значительной степени
    полностью в железе. Это потому, что до точки насыщения железа это очень хороший проводник.
    магнитного потока. С другой стороны, воздух — плохой проводник, и поток распространяется на большую площадь,
    увеличивая среднюю длину пути.

    Постоянные магниты имеют одинаковые единицы силы и магнитного потока. Постоянный магнит с магнитной индукцией
    1,32 тесла (например, неодим-железо-борный магнит N42) имеет ту же плотность потока, что и наш C-образный магнит.
    магнит, если уменьшить ток до
    1,067 ампер.

    Тот же постоянный магнит имеет напряженность магнитного поля 11 000 ампер-витков на сантиметр.
    Это в 12,5 раз сильнее нашего электромагнита. Нам нужно будет добавить больше тока или
    больше обмоток или уменьшите длину магнитной цепи, чтобы получить такую ​​же силу, как у постоянного магнита.Конечно, мы могли бы сделать какую-то комбинацию из трех.

    В практическом электромагните это сложно. Уменьшение длины цепи означает, что
    будет меньше места для катушки. Добавление витков означает, что нам нужна более длинная магнитная цепь, чтобы удерживать их. Добавление
    Ток означает, что нам нужен более толстый провод, а это значит, что мы получаем меньше витков в том же пространстве. Ты можешь видеть
    почему люди предпочитают охлаждать свои электромагниты водой или криогенными жидкостями. Это позволяет использовать
    больше тока без увеличения диаметра провода.

    Что означает напряженность магнитного поля с точки зрения нашего постоянного магнита, очень просто.
    Это сила электромагнита, необходимая для размагничивания постоянного магнита.


    Отправить письмо на

    Саймон Квеллен Филд
    через
    [email protected]

    Магнитные поля и индуктивность | Катушки индуктивности

    Когда электроны проходят через проводник, вокруг этого проводника возникает магнитное поле. Этот эффект называется электромагнетизмом.

    Магнитные поля влияют на выравнивание электронов в атоме и могут вызывать физическую силу, развивающуюся между атомами в пространстве, точно так же, как электрические поля, развивающие силу между электрически заряженными частицами. Подобно электрическим полям, магнитные поля могут занимать совершенно пустое пространство и воздействовать на материю на расстоянии.

    Сила поля и поток поля

    Поля имеют две меры: силу поля и поток поля. Сила поля — это величина «толчка», которую поле оказывает на определенном расстоянии.Поток поля — это общая величина или влияние поля в пространстве. Сила и поток поля примерно аналогичны напряжению («толкать») и току (потоку) через проводник, соответственно, хотя поток поля может существовать в полностью пустом пространстве (без движения частиц, таких как электроны), тогда как ток может иметь место только где есть свободные электроны, чтобы двигаться.

    Поток поля можно противодействовать в пространстве, так же как потоку электронов можно противодействовать сопротивлением. Величина потока поля, который будет развиваться в космосе, пропорциональна величине приложенной силы поля, деленной на величину сопротивления магнитному потоку.Подобно тому, как тип проводящего материала определяет удельное сопротивление этого проводника электрическому току, тип материала, занимающего пространство, через которое действует сила магнитного поля, диктует определенное сопротивление потоку магнитного поля.

    В то время как поток электрического поля между двумя проводниками позволяет накопить свободный заряд электронов внутри этих проводников, поток магнитного поля позволяет накопить определенную «инерцию» в потоке электронов через проводник, создающий поле.

    Более сильные магнитные поля с индукторами

    Катушки индуктивности — это компоненты, предназначенные для использования этого явления за счет формирования длины проводящего провода в виде катушки. Эта форма создает более сильное магнитное поле, чем то, что создается прямым проводом. Некоторые индукторы выполнены из проволоки, намотанной в самонесущей катушке.

    Другие наматывают провод на твердый сердечник определенного типа. Иногда сердечник индуктора будет прямым, а в других случаях он будет соединен в петлю (квадратную, прямоугольную или круглую), чтобы полностью сдерживать магнитный поток.Все эти варианты конструкции влияют на производительность и характеристики катушек индуктивности.

    Схематический символ катушки индуктивности, такой как конденсатор, довольно прост и представляет собой не более чем символ катушки, представляющий свернутый в спираль провод. Хотя простая форма катушки является общим обозначением любого индуктора, индукторы с сердечниками иногда отличаются добавлением параллельных линий к оси катушки. В новой версии символа индуктора не используется форма катушки в пользу нескольких «выступов» подряд:

    Поскольку электрический ток создает концентрированное магнитное поле вокруг катушки, этот поток поля соответствует накоплению энергии, представляющей кинетическое движение электронов через катушку.Чем больше ток в катушке, тем сильнее будет магнитное поле и тем больше энергии будет накапливать индуктор.

    Поскольку индукторы хранят кинетическую энергию движущихся электронов в форме магнитного поля, они ведут себя совершенно иначе, чем резисторы (которые просто рассеивают энергию в виде тепла) в цепи. Накопление энергии в катушке индуктивности зависит от величины проходящего через нее тока.

    Способность катушки индуктивности накапливать энергию в зависимости от тока приводит к стремлению поддерживать ток на постоянном уровне.Другими словами, индукторы имеют тенденцию сопротивляться изменениям тока. Когда ток через катушку индуктивности увеличивается или уменьшается, она «сопротивляется» изменению, создавая напряжение между своими выводами, полярность противоположная изменению.

    Для сохранения большего количества энергии в катушке индуктивности необходимо увеличить ток через нее. Это означает, что его магнитное поле должно увеличиваться в силе, и это изменение напряженности поля создает соответствующее напряжение в соответствии с принципом электромагнитной самоиндукции.

    И наоборот, чтобы высвободить энергию из индуктора, ток через него должен быть уменьшен. Это означает, что магнитное поле индуктора должно уменьшаться в силе, и это изменение напряженности поля вызывает падение напряжения как раз противоположной полярности.

    Гипотетически, индуктор, оставленный замкнутым накоротко, будет поддерживать постоянный ток через него без внешней помощи:

    На практике, однако, способность индуктора к самоподдерживающемуся току реализуется только со сверхпроводящим проводом, поскольку сопротивления провода в любом нормальном индукторе достаточно, чтобы вызвать очень быстрое затухание тока без внешнего источника питания.

    Когда ток через катушку индуктивности увеличивается, в ней падает напряжение, противоположное направлению тока, действуя как силовая нагрузка. В этом состоянии индуктор заряжается, потому что в его магнитном поле накапливается все большее количество энергии. Обратите внимание на полярность напряжения относительно направления тока:

    И наоборот, когда ток через катушку индуктивности уменьшается, в ней падает напряжение, помогающее направлению тока, действуя как источник питания.В этом состоянии считается, что индуктор разряжается, потому что его запас энергии уменьшается по мере того, как он передает энергию из своего магнитного поля остальной части цепи. Обратите внимание на полярность напряжения относительно направления тока.

    Если источник электроэнергии внезапно подается на ненамагниченную катушку индуктивности, индуктор сначала будет сопротивляться протеканию тока, понижая полное напряжение источника. Когда ток начинает увеличиваться, создается все более сильное магнитное поле, поглощающее энергию от источника.В конце концов ток достигает максимального уровня и перестает расти. В этот момент катушка индуктивности перестает поглощать энергию от источника и снижает минимальное напряжение на своих выводах, в то время как ток остается на максимальном уровне.

    По мере того, как индуктор накапливает больше энергии, его уровень тока увеличивается, а падение напряжения уменьшается. Обратите внимание, что это прямо противоположно поведению конденсатора, когда накопление энергии приводит к увеличению напряжения на компоненте! В то время как конденсаторы сохраняют свой энергетический заряд, поддерживая статическое напряжение, индукторы поддерживают свой энергетический «заряд», поддерживая постоянный ток через катушку.

    Тип материала, на который наматывается провод, сильно влияет на силу потока магнитного поля (и, следовательно, на количество запасенной энергии), генерируемого для любого заданного количества тока, проходящего через катушку. Сердечники катушек, сделанные из ферромагнитных материалов (таких как мягкое железо), будут способствовать развитию более сильных потоков поля с заданной силой поля, чем немагнитные вещества, такие как алюминий или воздух.

    Что такое индуктивность?

    Мера способности катушки индуктивности накапливать энергию для заданного количества протекающего тока называется индуктивностью.Неудивительно, что индуктивность также является мерой силы сопротивления изменениям тока (точно, сколько самоиндуцированного напряжения будет произведено при заданной скорости изменения тока). Индуктивность символически обозначается заглавной буквой «L» и измеряется в единицах Генри, сокращенно «H».

    Choke Vs. Индуктор

    Устаревшее название катушки индуктивности — дроссель, так называемый дроссель из-за его обычного использования для блокировки («дросселирования») высокочастотных сигналов переменного тока в радиосхемах. Другое название индуктора, которое все еще используется в наше время, — реактор, особенно когда оно используется в приложениях большой мощности.Оба эти названия станут более понятными после того, как вы изучите теорию цепей переменного тока (AC), и особенно принцип, известный как индуктивное реактивное сопротивление.

    ОБЗОР:

    • Катушки индуктивности реагируют на изменения тока, понижая напряжение с полярностью, необходимой для противодействия изменению.
    • Когда индуктор сталкивается с возрастающим током, он действует как нагрузка: создавая напряжение по мере поглощения энергии (положительное на стороне входа тока и отрицательное на стороне выхода тока, как резистор).
    • Когда индуктор сталкивается с уменьшающимся током, он действует как источник: создавая напряжение, высвобождая накопленную энергию (отрицательный на стороне входа тока и положительный на стороне выхода тока, как батарея).
    • Способность индуктора накапливать энергию в виде магнитного поля (и, следовательно, противодействовать изменениям тока) называется индуктивностью. Он измеряется в единицах Генри (H).