Как взаимодействуют два параллельных проводника с током

Как взаимодействуют два параллельных проводника с током

Андре-Мари Ампер предположил, что если ток — магнит, то два проводника с током должны взаимодействовать подобно двум магнитам, то есть притягиваться или отталкиваться.

Он провел ряд экспериментов, которые подтвердили его гипотезу. Параллельные проводники с током взаимодействуют друг с другом. Если токи текут в одном направлении, то проводники притягиваются, а если в противоположных направлениях, то проводники отталкиваются. Эксперимент также показывает, что если в одном из проводников отсутствует ток, то силы взаимодействия между проводниками отсутствуют.

Рис. 1. Ампер обнаружил притяжение токов, текущих в одном направлении, и отталкивание токов, текущих в противоположных направлениях

В отличие от электрических взаимодействий «одноименные», направленные в одну сторону токи притягиваются, в то время как одноименные заряды отталкиваются.

Взаимодействие параллельных проводников с током вызывается их магнитными полями: магнитное поле одного тока действует силой Ампера на другой ток и наоборот.

Опыты показали, что модуль силы Ампера, действующей со стороны магнитного поля на отрезок длиной каждого из проводников, прямо пропорционален силам тока и в параллельных проводниках, длине отрезка и обратно пропорционален расстоянию между ними:

В Международной системе единиц СИ коэффициент пропорциональности принято записывать в виде: = μ₀/2π = 2∙10 —7 Н/А 2 , где μ₀ — постоянная величина, которую называют магнитной постоянной. Введение магнитной постоянной в СИ упрощает запись ряда формул.

Формула, выражающая закон магнитного взаимодействия параллельных токов, принимает вид:

Единица силы тока

Магнитное взаимодействие параллельных проводников с током используют для определения единицы сила тока — ампера.

Ампер — сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызвал бы между этими проводниками силу магнитного взаимодействия, равную 2∙10 —7 Н на каждый метр длины.

В Международной системе единиц (СИ) единица силы тока — ампер (А).

1. Как взаимодействуют между собой два параллельных проводника, если по ним протекают токи в противоположных направлениях? 1 притягиваются 2 отталкиваются 3 сила взаимодействия равна нулю 4 нет однозначного ответа 2

1 . Как взаимодействуют между собой два параллельных проводника, если по ним протекают токи в противоположных направлениях?

3) сила взаимодействия равна нулю

4) нет однозначного ответа

2 . По кольцевому проводнику течёт ток I. В центре О кольца вектор магнитной

1) влево 3) перпендикулярно плоскости рисунка от читателя

2) вправо 4) перпендикулярно плоскости рисунка к читателю

3 . Какое утверждение неправильно ?

Сила Ампера, действующая на проводник с током I в магнитном поле с индукцией ,

1) по модулю прямо пропорциональна модулю

2) прямо пропорциональна I

3) прямо пропорциональна длине проводника

4) равна нулю, если проводник перпендикулярен вектору индукции

4 . Сила Ампера, действующая на проводник с током I (на рисунке изображено сечение проводника, ток направлен на читателя) в магнитном поле В, направлена

5 . Сила Лоренца, действующая на движущуюся частицу в магнитном поле,

1) всегда направлена параллельно скорости

2) всегда равна нулю

3) всегда направлена параллельно магнитной индукции

4) равна нулю или направлена перпендикулярно скорости

6 . Скорость электрона направлена перпендикулярно магнитной индукции (на рисунке перпендикулярна плоскости рисунка и направлена от читателя). Сила Лоренца, действующая на электрон, направлена

1) 2) 3) 4)

7 . Какова траектория электрона, влетевшего в однородное магнитное поле под углом 60 0 С к вектору индукции магнитного поля?

1) прямая 2) окружность

3) винтовая линия 3) парабола

8 . Электрон влетел в магнитное поле со скоростью перпендикулярно линиям индукции магнитного поля и стал двигаться по окружности радиуса R. Какое выражение соответствует модулю вектора индукции магнитного поля? (е – элементарный электрический заряд)

9 . Катушка замкнута на гальванометр

А . В катушку вдвигают постоянный магнит

В . Катушку надевают на постоянный магнит.

Электрический ток возникает

1) только в случае А 2) только в случае В

3) в обоих случаях 4) ни в одном из перечисленных случаев

10 . Медное кольцо, находящееся в магнитном поле, поворачивается из положения, когда его плоскость параллельна линиям магнитной индукции, в перпендикулярное положение. Модуль магнитного потока при этом

1) увеличивается 2) уменьшается

3) не изменяется 4) равен нулю

11 . На рисунке представлен график зависимости магнитного потока через проводящий неподвижный контур от времени. В каком интервале времени модуль ЭДС индукции в контуре равен нулю?

1) 0 – 1 с 2) 0 – 2 с 3) 1 – 3 с 4) 3 – 4 с

12 . Какая из формул выражает закон электромагнитной индукции?

Похожие документы:

«магнитное поле и электромагнитная индукция»

Документ

. Как взаимодействуют между собой два параллельных проводника, если по ним протекают токи в противоположных направлениях? 1) притягиваются 2) отталкиваются 3) сила взаимодействия равна нулю 4) нет однозначного ответа 2. По кольцевому проводнику течёт .

Вопросы ф 9 «Якорь»

Документ

. направление ускорения тела в поло­жении 2? А. 1 , В. 3, С. 5, D.7 , Е. Ни одной из указанных, ускорение равно нулю. Правильный ответ А. Если . железной дороги. Как взаимо­действуют между собой провода или рельсы, когда по ним протекают токи? 3. Задачи .

История и судьба геополитики как науки парадоксальна. Содной стороны, само понятие, кажется, стало привычным, активно используется в современной политике. Множ

Документ

. как параллельно существовало и противоположное германофильское направление . лагере нет однозначного . ответ на проблему, по­ставленную геополитикой как наукой. Если . как столкнулись между собой два . взаимодействия с дагестанскими политическими силами .

Мичио Каку Физика будущего

Документ

. как работают и взаимодействуют между собой все его части. Если . контролировать ток по проводнику. . отталкиваются от внешней сетки и притягиваются . равное противодействие. Это означает, что ракета может ускоряться, выбрасывая в противоположном направлении .

Г. К. Честертон По-настояшему боишься только того, чего не по­нимаешь

Документ

. по своей внутренней силе устные заговоры с внешней стороны по своему строению были похожи между собою: по . два противоположных сообщения, например: «Лечение тогда, когда нет . нулся и пошел, как будто маня рыцаря за собой. И тот двинулся вслед за ним .

• Правообладателям
• Написать нам

Как взаимодействуют два параллельных проводника с током

В рамках техники и методики демонстрационного эксперимента в работе рассматривается опыт Ампера по силовому взаимодействию магнитных и электрических сил в параллельных проводниках, находящихся друг от друга на расстоянии L. Отмечается, что данный опыт был осуществлён ранее, где результаты эксперимента отражались с помощью оптического фонаря, а питание линии параллельных проводников осуществлялось от источника высокого напряжения.Было рассчитано критическое сопротивление линии, при котором магнитные и силовые взаимодействия перетерпевали изменения.С развитием новых материалов и технологий появилась возможность постановки опыта в качественно новых условиях с использованием детектора, выполненого на основе нано-технологий. Предлагаемый опыт проводится с проводниками, участки которых имеют большое сопротивление, а визуализация электрических полей осуществляется холестерическими жидкими кристаллами. Описан детектор коронного разряда на основе термоиндикатора с мезофазой 42-50оС. Представлена методика постановки и проведения опыта. В качестве участков с высоким сопротивлением коронные разряды в системе игла-плоскость.

параллельные проводники
жидкие кристаллы
силы взаимодействия

1. Малов Н.Н. Оглоблин Г.В. О силовых взаимодействиях проводов с током. // Известия вузов. Физика. – 1977. – Вып. 10. – С.151-153.

2. Оглоблин Г.В. Опыты с жидкими кристаллами. // Физика в школе. – 1977. -№5. – С. 94.-99.
3. Оглоблин Г.В. Датчики. Учебное пособие, Изд-во КГПУ, 2002. – 70с.

4. Стулов В.В., Одиноков В.И., Оглоблин Г.В. Физическое моделирование процессов при получении литой деформированной заготовки – Владивосток: Дальнаука, 2009. – 175с.

5. Яковлев В.Ф. Курс физики. Электричество: учеб. для вузов. — М., 1960. – 456с.

В работе [5] показано, что для взаимодействия прямых токов имеют место следующие законы Ампера:

Первый закон: параллельные токи одного направления притягиваются.

Второй закон: параллельные токи противоположного направления отталкиваются.

При этом не рассматривается цепь с Rл>Rk, где Rл- сопротивление линии, Rk – критическое сопротивление линии, когда эффект взаимодействия токов меняется. Эффект этот сегодня можно показать в видимом формате. И именно это является целью нашего исследования.

В работе [2] на основе опытных фактов показано и доказано, что эффект взаимодействия проводников при определённых условиях, когда

Rл>Rkменяется на обратный, т. е., электрические силы преобладают над магнитными.

В опытах [1, 2] оценка результатов опыта проводилась в реальном времени и они наблюдались визуально в оптической проекции на экране. Для получения визуальной картины взаимодействия электрических полей параллельных токов с сопротивлением Rл>Rк использовались жидкие кристаллы и коронный разряд. В нашем случае Rэ -сопротивление электрода типа игла, а Rл – это сопротивление воздушного промежутка между электродом типа игла и плоским электродом плюс сопротивление электрода типа игла,

В реальных условиях величиной Rэ можно пренебречь, так как Rв>>Rэ.

Применение жидких кристаллов позволяет получить реплику данных взаимодействий [2, 3, 4].

Преобразователь напряжения типа «Разряд» из коллекции типового школьного кабинета с U = 5кV.

Две швейные иглы длиной 70мм.

Плоский электрод размером 150х150мм (из белой жести).

Диэлектрический держатель (из набора по электростатике) или два зажима.

Жидкие холестерические кристаллы с мезофазой 42-50оС.

Физический штатив – 2шт.

Плоский электрод обезжириваем и с одной стороны покрываем чёрным нитролаком. Через 2-3 часа наносим на плоский электрод жидкие кристаллы, предварительно подогрев электрод и жидкие кристаллы до 55-60оС на мармите. Даём жидким кристаллам растекаться равномерным слоем по поверхности электрода. Полученный таким образом детектор охлаждаем до комнатной температуры.

Методика постановки опыта.

Ток в проводниках идёт во встречных направлениях.

Собираем установку согласно рис.1, где 1 – источник типа «Разряд» на 5kV, 2-физический штатив, 3 – плоский электрод с нанесённым слоем жидких кристаллов, 4 – физический штатив, 5 – зажим положительного электрода 6, 7-зажим отрицательного электрода 8.5.

Рис.1. Блок-схема опыта параллельных проводников, когда ток идёт во встречных направлениях: 1. Источник питания. 2.4. Физический штатив. 3. Плоский электрод. 5.8. диэлектрические держатели. 6. Положительный электрод. 7.Отрицательный электрод.

Включаем установку и на жидкокристаллическом детекторе получаем отпечаток положительной и отрицательной короны. Размеры отпечатков разные, так как положительная корона при одинаковых условиях примерно в 1,63 раза больше отрицательной. По отпечаткам рис.2 можно судить о взаимодействии электрических полей: они притягиваются.

Рис.2. Реплика положительной и отрицательной корон. 1, 2-зажимы электродов типа игла. 4 – положительная корона, 5 – отрицательная корона. 3 – жидкокристаллический детектор (плоский электрод).

Вывод. В данном случае эффект отталкивания [1] заменился эффектом притягивания, так как параллельные токи противоположного направления в цепис Rл> Rkпритягиваются.

Собираем установку согласно рис.3, где 1- источник типа «Разряд», 2-физический штатив, 3- плоский электрод, 4-физический штатив, 5- зажим положительного электрода 6, 7-зажим отрицательного электрода 8.

Рис.3. Блок-схема опыта параллельных проводников, когда ток идёт одном направлении; 1 — Источник питания. 2, 4– Физический штатив. 3 – Плоский электрод. 5.8 – Диэлектрический держатель. 6.7 – Положительные электроды.

Проводим опыт в той же последовательности, что и в первом случае. Получаем отпечатки двух положительных корон, из которых следует: электрические поля отталкиваются (рис.4).

Рис.4. Реплика положительных корон: 1, 2 – зажимы электродов, 4, 5 – реплики положительных корон, 3 – жидкокристаллический детектор.

Вывод. В данном случае эффект притягивания [1] заменился эффектом отталкивания. Параллельные токи одного направления при Rл>Rk отталкиваются.

Таким образом, для высоковольтных цепей сопротивлением больше Rкритическое, закон Ампера о взаимодействии параллельных токов ограничен, так как кулоновские силы преобладают над амперовскими.

Но в школьном курсе физики, а так же в курсе общей физики в вуза об этом умалчивают, как методисты, так и специалисты, читающие эти курсы.

Рецензенты:

Сапченко И.Г., д.т.н., доцент, заместитель директора по научной работе ФГБУ «Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН, г. Комсомольск-на-Амуре;

Шумейко А.А., д.п.н., профессор, ректор ФГБОУ ВПО Амурский гуманитарно-педагогический государственный университет, г. Комсомольск-на-Амуре.

Физика. 10 класс

§ 27. Действие магнитного поля на проводник с током. Взаимодействие проводников с током

Явления взаимодействия одноимённых и разноимённых электрических зарядов напоминают явления отталкивания одноимённых полюсов и притяжения разноимённых полюсов магнитов ( рис. 136 ). Электрические взаимодействия осуществляются посредством электрических полей, а чем обусловлены магнитные взаимодействия и чем определяются магнитные свойства тел?

Магнитное поле. То, что магниты взаимодействуют друг с другом, что распиленный пополам магнит превращается в два магнита, а железо при соприкосновении с магнитом намагничивается, было установлено достаточно давно. Гораздо позже обнаружили связь между электрическими и магнитными явлениями, хотя намагничивание железных предметов, перемагничивание стрелки компаса во время грозовых электрических разрядов и многие другие наблюдения и опыты заставляли учёных задуматься над этим. Первыми эту связь исследовали в 1820 г. датский физик Ганс Христиан Эрстед ( 1777–1851 ) и уже известный вам французский физик и математик Андре-Мари Ампер.

Эрстед обнаружил, что магнитная стрелка, расположенная вблизи проводника, поворачивалась на некоторый угол при прохождении по проводнику электрического тока ( рис. 137 ). Открытие Эрстеда позволило Амперу сделать вывод, что магнитные свойства любого тела определяются замкнутыми электрическими токами, циркулирующими внутри этого тела и получившими название «амперовы токи» или «молекулярные токи» ( рис. 138 ). Это означало, что магнитное взаимодействие обусловлено не особыми магнитными зарядами, а движением электрических зарядов — электрическим током.

Взаимодействие проводника с током и магнитной стрелки в опыте Эрстеда является взаимодействием электрического тока проводника с «амперовыми токами» в магнитной стрелке (гипотеза Ампера). Это взаимодействие осуществляется посредством магнитного поля.

Магнитное поле – особая форма материи, создаваемая движущимися относительно определённой инерциальной системы отсчёта электрическими зарядами или переменными электрическими полями.

Опыты свидетельствуют, что магнитное поле возникает при движении любых электрических зарядов. Поскольку скорость движения заряда зависит от выбора системы отсчёта, магнитное поле одного и того же заряда в разных системах отсчёта различное. Если по отношению к определённой инерциальной системе отсчёта электрический заряд покоится, то в этой системе отсчёта он создаёт только электростатическое поле. Электрический заряд, движущийся относительно данной инерциальной системы отсчёта, создаёт в ней не только электрическое поле, но и магнитное, которые являются компонентами единого электромагнитного поля.

Посредством магнитного поля осуществляется взаимодействие между подвижными электрическими зарядами (а также магнитами). При этом каждый движущийся в данной инерциальной системе отсчёта электрический заряд создаёт в окружающем пространстве магнитное поле. Это поле действует некоторыми силами на любые другие движущиеся электрические заряды, а также находящиеся в нём магниты.

Таким образом, о существовании магнитного поля можно судить по наличию силы, действующей на электрический заряд, движущийся относительно выбранной инерциальной системы отсчёта, или находящийся в этом поле магнит.

От теории к практике

Магнитная стрелка, расположенная под медным проводником, поворачивается на некоторый угол при прохождении по нему электрического тока. Будет ли стрелка поворачиваться, если медный проводник заменить водным раствором щёлочи, помещённым в тонкую стеклянную трубку?

Интересно знать

Современные научные представления не отвергают, а наоборот, предсказывают частицы с магнитным зарядом — магнитные монополи. однако такие частицы пока экспериментально не наблюдали.