какой опыт позволяет обнаружить наличие силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Вопросы § 36

Физика А.В. Перышкин

1.Какой опыт позволяет обнаружить наличие силы, действующей на проводник с током в магнитном поле?

Нужно разместить проводник с током между полюсами магнита так, чтобы направление тока было перпендикулярно линиям магнитного поля, а крепление позволяло проводнику двигаться. При пропускании тока проводник будет отклоняться, но этого не произойдет, если убрать магнит.

2. Как обнаруживается магнитное поле?

Магнитное поле можно обнаружить по его действию на магнитную стрелку или на проводник с током.

3. От чего зависит направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле?

От направления тока и направления магнит­ных линий.

4. Сформулируйте правило левой руки для находящегося в магнитном поле проводника с током; для движущейся в этом поле заряженной частицы.

Если расположить левую руку так, чтобы ли­нии магнитной индукции входили в ладонь перпен­дикулярно к ней, а вытянутые четыре пальца ука­зывали направление тока (направление движения положительно заряженной частицы), то отставлен­ный на 90° большой палец покажет направление силы, действующей на проводник.

5. Что можно определить, пользуясь правилом левой руки?

Направление силы, действующей на провод­ник, зная направление тока и линий магнитного поля. Направление тока, зная направление силы и магнитных линий. Направление линий магнитного поля, зная направление тока и силы, действующей на проводник.

6. В каком случае сила действия магнитного поля на проводник с током или движущуюся заряженную частицу равна нулю?

В случае когда направление движения то­ка или направление скорости частиц совпадает с направление линий магнитной индукции сила дей­ствия магнитного поля равна нулю.

Источник

Вопросы.

1. Как на опыте обнаружить наличие силы, действующей на проводник с током в магнитном поле?

Нужно разместить проводник с током между полюсами магнита так, чтобы направление тока было перпендикулярно линиям магнитного поля, а крепление позволяло проводнику двигаться. При пропускании тока проводник будет отклоняться, но этого не произойдет, если убрать магнит.

2. Как обнаруживается магнитное поле?

Магнитное поле можно обнаружить по его действию на магнитную стрелку или на проводник с током.

3. От чего зависит направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле?

От направления тока и направления магнитных линий.

4. Как читается правило левой руки для находящегося в магнитном поле проводника с током? для движущейся в этом поле заряженной частицы?

Если расположить левую руку так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь перпендикулярно к ней, а вытянутые четыре пальца указывали направление тока (направление движения положительно заряженной частицы), то отставленный на 90° большой палец покажет направление силы, действующей на проводник.

5. Что принимается за направление тока во внешней части электрической цепи?

Это направление от положительного полюса к отрицательному.

6. Что можно определить, пользуясь правилом левой руки?

Направление силы, действующей на проводник, зная направление тока и линий магнитного поля. Направление тока, зная направление силы и магнитных линий. Направление линий магнитного поля, зная направление тока и силы, действующей на проводник.

7. В каком случае сила действия магнитного поля на проводчик с током или движущуюся заряженную частицу равна нулю?

В случае когда направление движения тока или направление скорости частиц совпадает с направлением линий магнитной индукции сила действия магнитного поля равна нулю.

1. В какую сторону покатится легкая алюминиевая трубочка при замыкании цепи (рис. 112)?

По правилу левой руки определяем, что вправо.

2. На рисунке 113 изображены два оголенных проводника, соединенных с источником тока, и легкая алюминиевая трубочка АВ. Вся установка находится в магнитном поле. Определите направление тока в трубочке АВ, если в результате взаимодействия этого тока с магнитным полем трубочка катится по проводникам в направлении, указанном на рисунке. Какой полюс источника тока является положительным, а какой — отрицательным?

3. Между полюсами магнитов (рис. 114) расположены четыре проводника с током. Определите, в какую сторону движется каждый из них.

4. На рисунке 115 изображена отрицательно заряженная частица. движущаяся со скоростью v в магнитном поле. Сделайте такой же рисунок в тетради и укажите стрелочкой направление силы, с которой поле действует на частицу.

5. Магнитное поле действует с силой F на частицу, движущуюся со скоростью v (рис. 116). Определите знак заряда частицы.

Источник

§ 36. Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки

Из курса физики 8 класса вы знаете, что на всякий проводник с током, помещённый в магнитное поле и не совпадающий с его магнитными линиями, это поле действует с некоторой силой.

Наличие такой силы можно показать с помощью установки, изображённой на рисунке 101. Трёхсторонняя рамка ABCD, изготовленная из медной проволоки, подвешена на крюках так, что может свободно отклоняться от вертикали.

Сторона ВС находится в области наиболее сильного магнитного поля дугообразного магнита, располагаясь между его полюсами (рис. 101, а). Рамка присоединена к источнику тока последовательно с реостатом и ключом.

Рис. 101. Действие магнитного поля на проводник с током

При замыкании ключа в цепи возникает электрический ток, и сторона ВС втягивается в пространство между полюсами (рис. 101, б).

Если убрать магнит, то при замыкании цепи проводник ВС двигаться не будет. Значит, со стороны магнитного поля на проводник с током действует некоторая сила, отклоняющая его от первоначального положения.

Действие магнитного поля на проводник с током может быть использовано для обнаружения магнитного поля в данной области пространства.

Конечно, обнаружить магнитное поле проще с помощью компаса. Но действие магнитного поля на находящуюся в нём магнитную стрелку компаса, по существу, тоже сводится к действию поля на элементарные электрические токи, циркулирующие в молекулах и атомах магнитного вещества, из которого изготовлена стрелка.

Таким образом, магнитное поле создаётся электрическим током и обнаруживается по его действию на электрический ток.

Изменим направление тока в цепи, поменяв местами провода в гнёздах изолирующей штанги (рис. 102). При этом изменится и направление движения проводника ВС, а значит, и направление действующей на него силы.

Рис. 102. Направление силы, действующей в магнитном поле на проводник с током, зависит от направления тока

Направление силы изменится и в том случае, если, не меняя направления тока, поменять местами полюсы магнита (т. е. изменить направление линий магнитного поля). Следовательно, направление тока в проводнике, направление линий магнитного поля и направление силы, действующей на проводник, связаны между собой.

Направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, можно определить, пользуясь правилом левой руки.

В наиболее простом случае, когда проводник расположен в плоскости, перпендикулярной линиям магнитного поля, это правило заключается в следующем: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по току, то отставленный на 90° большой палец покажет направление действующей на проводник силы (рис. 103).

Рис. 103. Применение правила левой руки к проводнику с током

Пользуясь правилом левой руки, следует помнить, что за направление тока в электрической цепи принимается направление от положительного полюса источника тока к отрицательному. Другими словами, четыре пальца левой руки должны быть направлены против движения электронов в электрической цепи. В таких проводящих средах, как растворы электролитов, где электрический ток создаётся движением зарядов обоих знаков, направление тока, а значит, и направление четырёх пальцев левой руки совпадает с направлением движения положительно заряженных частиц.

С помощью правила левой руки можно определить направление силы, с которой магнитное поле действует на отдельно взятые движущиеся в нём частицы, как положительно, так и отрицательно заряженные.

Для наиболее простого случая, когда частица движется в плоскости, перпендикулярной магнитным линиям, это правило формулируется следующим образом: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по движению положительно заряженной частицы (или против движения отрицательно заряженной), то отставленный на 90° большой палец покажет направление действующей на частицу силы (рис. 104).

Рис. 104. Применение правила левой руки к заряженным частицам, движущимся в магнитном поле

По правилу левой руки можно также определить направление тока (если знаем, как направлены линии магнитного поля и действующая на проводник сила), направление магнитных линий (если известны направления тока и силы), знак заряда движущейся частицы (по направлению магнитных линий, силы и скорости движения частицы) и т. д.

Следует отметить, что сила действия магнитного поля на проводник с током или движущуюся заряженную частицу равна нулю, если направление тока в проводнике или скорость частицы совпадают с линией магнитной индукции или параллельны ей (рис. 105).

Рис. 105. Магнитное поле не действует в случаях, если прямолинейный проводник с током или скорость движущейся заряженной частицы параллельны линиям магнитного поля или совпадают с ними

Вопросы

Упражнение 33

Источник

Какой опыт позволяет обнаружить наличие силы действующей на проводник с током в магнитном поле

Тема конспекта: Опыт Эрстеда. Магнитное поле прямого проводника с током. Линии магнитной индукции. Электромагнит.

Опыты Эрстеда

Опыт Эрстеда заключается в следующем. На столе располагают магнитную стрелку, которая ориентируется с севера на юг в магнитном поле Земли, и параллельно ей сверху проводник, соединённый с источником тока. При замыкании цепи стрелка повернётся на 90° и встанет перпендикулярно проводнику.

При размыкании цепи стрелка вернётся в первоначальное положение. Если изменить направление тока на противоположное, то стрелка повернётся в обратную сторону. Опыт Эрстеда доказывает, что вокруг проводника, по которому течёт электрический ток, существует магнитное поле, которое действует на магнитную стрелку.

Опыт Эрстеда показал существование взаимосвязи между электрическими и магнитными явлениями. Магнитное поле действует на движущиеся заряды. На неподвижные заряды магнитное поле не действует.

Линии магнитной индукции

Линии, вдоль которых располагаются в магнитном поле магнитные стрелки или железные опилки, называют линиями магнитной индукции. Направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки, принято за направление линий магнитной индукции. Вектор магнитной индукции направлен по касательной к линии магнитной индукции в каждой точке поля.

Электромагнит

Электромагнит — устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока через него. Обычно электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке электрического тока. В электромагнитах, предназначенных, прежде всего, для создания механического усилия также присутствует якорь (подвижная часть магнитопровода), передающий усилие.

Движение проводника с током в магнитном поле лежит в основе работы электрического двигателя. Если поместить прямоугольную рамку в магнитное поле и пропустить по ней электрический ток, то рамка повернётся, потому, что на стороны рамки действует сила Ампера.

Для того чтобы рамка не остановилась в тот момент, когда её плоскость перпендикулярна линиям магнитной индукции, и продолжала вращаться, изменяют направление тока в проводнике. В электрическом двигателе энергия электрического и магнитного полей превращается в механическую энергию.

Конспект урока «Опыты Эрстеда. Магнитное поле. Электромагнит».

Источник

§ 36. Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки

Из курса физики 8 класса вы знаете, что на всякий проводник с током, помещённый в магнитное поле и не совпадающий с его магнитными линиями, это поле действует с некоторой силой.

Наличие такой силы можно показать с помощью установки, изображённой на рисунке 101. Трёхсторонняя рамка ABCD, изготовленная из медной проволоки, подвешена на крюках так, что может свободно отклоняться от вертикали. Сторона ВС находится в области наиболее сильного магнитного поля дугообразного магнита, располагаясь между его полюсами (рис. 101, а). Рамка присоединена к источнику тока последовательно с реостатом и ключом.

При замыкании ключа в цепи возникает электрический ток, и сторона ВС втягивается в пространство между полюсами (рис. 101, б).

Если убрать магнит, то при замыкании цепи проводник ВС двигаться не будет. Значит, со стороны магнитного поля на проводник с током действует некоторая сила, отклоняющая его от первоначального положения.

Действие магнитного поля на проводник с током может быть использовано для обнаружения магнитного поля в данной области пространства.

Конечно, обнаружить магнитное поле проще с помощью компаса. Но действие магнитного поля на находящуюся в нём магнитную стрелку компаса, по существу, тоже сводится к действию поля на элементарные электрические токи, циркулирующие в молекулах и атомах магнитного вещества, из которого изготовлена стрелка.

Таким образом, магнитное поле создаётся электрическим током и обнаруживается по его действию на электрический ток.

Изменим направление тока в цепи, поменяв местами провода в гнёздах изолирующей штанги (рис. 102). При этом изменится и направление движения проводника ВС, а значит, и направление действующей на него силы.

Направление силы изменится и в том случае, если, не меняя направления тока, поменять местами полюсы магнита (т. е. изменить направление линий магнитного поля).

Следовательно, направление тока в проводнике, направление линий магнитного поля и направление силы, действующей на проводник, связаны между собой.

Направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, можно определить, пользуясь правилом левой руки.

В наиболее простом случае, когда проводник расположен в плоскости, перпендикулярной линиям магнитного поля, это правило заключается в следующем: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по току, то отставленный на 90° большой палец покажет направление действующей на проводник силы (рис. 103).

Пользуясь правилом левой руки, следует помнить, что за направление тока в электрической цепи принимается направление от положительного полюса источника тока к отрицательному. Другими словами, четыре пальца левой руки должны быть направлены против движения электронов в электрической цепи. В таких проводящих средах, как растворы электролитов, где электрический ток создаётся движением зарядов обоих знаков, направление тока, а значит, и направление четырёх пальцев левой руки совпадает с направлением движения положительно заряженных частиц.

С помощью правила левой руки можно определить направление силы, с которой магнитное поле действует на отдельно взятые движущиеся в нём частицы, как положительно, так и отрицательно заряженные.

Для наиболее простого случая, когда частица движется в плоскости, перпендикулярной магнитным линиям, это правило формулируется следующим образом: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по движению положительно заряженной частицы (или против движения отрицательно заряженной), то отставленный на 90° большой палец покажет направление действующей на частицу силы (рис. 104).

По правилу левой руки можно также определить направление тока (если знаем, как направлены линии магнитного поля и действующая на проводник сила), направление магнитных линий (если известны направления тока и силы), знак заряда движущейся частицы (по направлению магнитных линий, силы и скорости движения частицы) и т. д.

Следует отметить, что сила действия магнитного поля на проводник с током или движущуюся заряженную частицу равна нулю, если направление тока в проводнике или скорость частицы совпадают с линией магнитной индукции или параллельны ей (рис. 105).

Вопросы

1. Какой опыт позволяет обнаружить наличие силы, действующей на проводник с током в магнитном поле?
2. Как обнаруживается магнитное поле?
3. От чего зависит направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле?
4. Сформулируйте правило левой руки для находящегося в магнитном поле проводника с током; для движущейся в этом поле заряженной частицы.
5. Что можно определить, пользуясь правилом левой руки?
6. В каком случае сила действия магнитного поля на проводник с током или движущуюся заряженную частицу равна нулю?

Упражнение 33

1. В какую сторону покатится лёгкая алюминиевая трубочка при замыкании цепи (рис. 106)?

2. На рисунке 107 изображены два оголённых проводника, соединённых с источником тока, и лёгкая алюминиевая трубочка АВ.

Вся установка находится в магнитном поле. Определите направление тока в трубочке АВ, если в результате взаимодействия этого тока с магнитным полем трубочка катится по проводникам в направлении, указанном на рисунке. Какой полюс источника тока является положительным, а какой — отрицательным?

3. Между полюсами магнитов (рис. 108) расположены четыре проводника с током. Определите, в какую сторону движется каждый из них.

4. Отрицательно заряженная частица движется со скоростью в магнитном поле (рис. 109). Укажите направление силы, с которой поле действует на частицу.

5. Магнитное поле действует с силой на частицу, движущуюся со скоростью (рис. 110). Определите знак заряда частицы.

Источник