Меню

Как взаимодействуют два параллельных проводника с током если в первом случае

§ 43. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРОВОДНИКОВ С ТОКОМ

Если близко один к другому расположены проводники с токами одного направления, то магнитные линии этих проводников, охватывающие оба проводника, обладая свойством продольного натяжения и стремясь сократиться, будут заставлять проводники притягиваться (рис. 90, а).

Магнитные линии двух проводников с токами разных направлений в пространстве между проводниками направлены в одну сторону. Магнитные линии, имеющие одинаковое направление, будут взаимно отталкиваться. Поэтому проводники с токами противоположного направления отталкиваются один от другого (рис. 90, б).

Рассмотрим взаимодействие двух параллельных проводников с токами, расположенными на расстоянии а один от другого. Пусть длина проводников равна l.

Магнитная индукция, созданная током I1 на линии расположения второго проводника, равна

На второй проводник будет действовать электромагнитная сила

Магнитная индукция, созданная током I2 на линии расположения первого проводника, будет равна

и на первый проводник действует электромагнитная сила

равная по величине силе F2

На электромеханическом взаимодействии проводников с током основан принцип действия электродинамических измерительных приборов; используемых в цепях постоянного и в особенности переменного тока.

Задачи для самостоятельного решения

1. Определить напряженность магнитного поля, создаваемого током 100 а, проходящим по длинному прямолинейному проводнику в точке, удаленной от проводника на 10 см.

2. Определить напряженность магнитного поля, создаваемого током 20 а, проходящим по кольцевому проводнику радиусом 5 см в точке, расположенной в центре витка.

3. Определить магнитный поток, проходящий в куске никеля, помещенного в однородное магнитное поле напряженностью 500 а/м. Площадь поперечного сечения куска никеля 25 ом 2 (относительная магнитная проницаемость никеля 300).

4. Прямолинейный проводник длиной 40 см помещен в равномерное магнитное поле под углом 30°С к направлению магнитного поля. По проводнику проходит § ток 50 А. Индукция поля равна 5000 ее. Определять силу, с которой проводник выталкивается из магнитного поля.

5. Определить силу, с которой два прямолинейных, параллельно расположенных в воздухе проводника отталкиваются один от другого. Длина проводников 2 м, расстояние между ними 20 см. Токи в проводниках по 10 А.

1. На каком опыте можно убедиться, что вокруг проводника с током образуется магнитное поле?

2. Каковы свойства магнитных линий?

3. Как определить направление магнитных линий?

4. Что называется соленоидом и каково его магнитное поле?

5. Как определить полюсы соленоида?

6. Что называется электромагнитом и как определить его полюсы?

7. Что такое гистерезис?

8. Каковы формы электромагнитов?

9. Как взаимодействуют между собой проводники, по которым течет электрический ток?

10.Что действует на проводник с током в магнитном поле?

11.Как определить направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле?

12.На каком принципе основана работа электродвигателей?

Источник

Тест по физике Взаимодействие электрических токов и движущихся зарядов для 11 класса

Тест по физике Взаимодействие электрических токов и движущихся зарядов. Магнитный поток для 11 класса с ответами. Тест включает в себя 2 варианта. В каждом варианте по 5 заданий.

Читайте также:  Схема регулятора сварочного тока из журнала радио

1 вариант

1. Как взаимодействуют два параллельных проводника, если электрический ток в них протекает в одном направ­лении?

А. Сила взаимодействия равна нулю.
Б. Проводники притягиваются.
В. Проводники отталкиваются.

2. С какой силой взаимодействует каждый метр длины двух параллельных проводников бесконечной длины и ничтожно малого сечения, расположенных на расстоя­нии 1 м один от другого в вакууме, если сила тока в про­водниках равна 2 А?

А. 8 ⋅ 10 -7 Н
Б. 10 -7 Н
В. 2 ⋅ 10 -7 Н

3. Контур АВСD находится в однород­ном магнитном поле (рис. 31), линии индукции которого направлены перпен­дикулярно плоскости чертежа от нас.

Рисунок 31

Магнитный поток через контур будет менять­ся, если контур…

А. движется в однородном магнитном поле в плоскости рисунка влево;
Б. движется в плоскости рисунка вверх;
В. поворачивается вокруг стороны АВ.

4. Два электрона движутся на расстоянии r друг от дру­га, как показано на рисунке 32. Сравните силу их взаи­модействия при движении с силой их взаимодействия в покое на том же расстоянии друг от друга.

Рисунок 32

А. Сила взаимодействия электронов при движении больше.
Б. Сила взаимодействия электронов при движении меньше.
В. Силы в обоих случаях равны.

5. Рамку, площадь которой равна 0,5 м 2 , пронизывают линии индукции магнитного поля под углом 30° к плос­кости рамки. Чему равен магнитный поток, пронизываю­щий рамку, если индукция магнитного поля 4 Тл?

А. 1 Вб
Б. 2 Вб
В. 4 Вб

2 вариант

1. Как взаимодействуют два параллельных проводника, если электрический ток в них протекает в противополож­ных направлениях?

А. Сила взаимодействия равна нулю.
Б. Проводники притягиваются.
В. Проводники отталкиваются.

2. С какой силой взаимодействует каждый метр длины двух параллельных проводников бесконечной длины и ничтожно малого сечения, расположенных на расстоя­нии 2 м один от другого в вакууме, если сила тока в про­водниках равна 2 А?

А. 10 -7 Н
Б. 4 ⋅ 10 -7 Н
В. 8 ⋅ 10 -7 Н

3. Контур АВСD находится в однород­ном магнитном поле (рис. 33), линии индукции которого направлены перпен­дикулярно плоскости чертежа от нас.

Рисунок 33

Магнитный поток через контур будет меняться, если контур…

А. движется в однородном магнитном поле в плоскости рисунка влево;
Б. движется в плоскости рисунка вверх;
В. поворачивается вокруг стороны АС.

4. Электрон и протон в атоме водорода вращаются вокруг общего центра масс (рис. 34). Как магнитное взаимодей­ствие влияет на их притяжение, обусловленное силой Ку­лона?

Рисунок 34

А. Уменьшает
Б. Не изменяет
В. Увеличивает

Читайте также:  Индуктивность катушки формула через напряжение силу тока

5. Рамку, площадь которой равна 2 м 2 , пронизывают ли­нии индукции магнитного поля под углом 60° к плоскос­ти рамки. Чему равен магнитный поток, пронизываю­щий рамку, если индукция магнитного поля 2 Тл?

А. 3,46 Вб
Б. 2 Вб
В. 4,6 Вб

Ответы на тест по физике Взаимодействие электрических токов и движущихся зарядов. Магнитный поток для 11 класса
1 вариант
1-Б
2-А
3-В
4-Б
5-А
2 вариант
1-В
2-Б
3-В
4-В
5-А

Источник

Взаимодействие двух параллельных проводников с током

Законы Био – Савара – Лапласа и Ампера применяются для определения силы взаимодействия двух параллельных проводников с током. Рассмотрим два бесконечных прямолинейных проводника с токами I1 и I2 , расстояние между которыми равно а. На рис. 1.10 проводники расположены перпен

Рисунок 1.10 — Взаимодействие двух параллельных проводников с током
а
I1
I2
B1
B2

дикулярно чертежу. Токи в них направлены одинаково (из-за чертежа

на нас) и обозначены точками. Каждый из проводников создает магнитное поле, которое действует на другой проводник. Ток I1 создает вокруг себя магнитное поле, линии магнитной индукции которого представляют собой концентрические окружности. Направление определяется правилом правого винта, а его модуль по закону Био – Савара – Лапласа. Согласно проведенным выше расчетам модуль равен Тогда, согласно закону Ампера, dF1=I2B1dℓ или и аналогично .
Направление силы , с которой поле действует на участок dl второго проводника с током I2 (рис.1.10), определяется по правилу левой руки. Как видно из рис. 1.10 и расчетов, силы одинаковы по модулю и противоположны по направлению. В нашем случае они направлены навстречу друг другу и проводники притягиваются. Если токи текут в противоположных направлениях, то возникающие между ними силы отталкивают проводники друг от друга. Итак, параллельные токи (одного направления) притягиваются, а антипараллельные ( противоположных направлений ) — отталкиваются.Для определения силы F, действующей на проводник конечной длины ℓ, необходимо проинтегрировать полученное равенство по ℓ от 0 до ℓ:При магнитном взаимодействии выполняется закон действия и противодействия, т.е. третий закон Ньютона: .

Если два параллельных проводника с током находятся в вакууме (m = 1),то зная силу взаимодействия на единицу длины проводника можно определить числовое значение магнитной постоянной m. Согласно опыту Н/м при I1 = I2 = 1 А и R = 1 м. Подставив это значение в формулу, получим m = 4p×10 -7 Н/А 2 = 4p×10 -7 Гн/м, где генри (Гн) — единица индуктивности.

Контрольные вопросы первого уровня

1. Как выглядят линии магнитной индукции, чем они отличаются от линий напряженности электрического поля?

2. Запишите закон Ампера. Сформулируйте правило левой руки.

3. Что такое молекулярные токи по гипотезе Ампера?

4. Сформулируйте правило правого винта.

5. Что называется магнитной индукцией, в чем она измеряется?

6. В чем заключается принцип суперпозиции полей?

7. Что определяет закон Био-Савара-Лапласа?

Читайте также:  Допустимый ток утечки в квартире

8. Как определяется магнитное поле кругового тока?

9. Как определяется магнитное поле прямого тока?

10. Чему равна сила взаимодействия двух параллельных бесконечных токов?

Источник



6.5. Взаимодействие двух проводников с током

Применим закон Ампера для вычисления силы взаимодействия двух длинных прямолинейных проводников с токами I1 и I2, находящихся на расстоянии d друг от друга (рис. 6.26).

Рис. 6.26. Силовое взаимодействие прямолинейных токов:
1 — параллельные токи; 2 — антипараллельные токи

Проводник с током I1 создает кольцевое магнитное поле, величина которого в месте нахождения второго проводника равна

Это поле направлено «от нас» ортогонально плоскости рисунка. Элемент второго проводника испытывает со стороны этого поля действие силы Ампера

Подставляя (6.23) в (6.24), получим

При параллельных токах сила F21 направлена к первому проводнику (притяжение), при антипараллельных — в обратную сторону (отталкивание).

Аналогично на элемент проводника 1 действует магнитное поле, создаваемое проводником с током I2 в точке пространства с элементом с силой F12. Рассуждая таким же образом, находим, что F12 = –F21, то есть в этом случае выполняется третий закон Ньютона.

Итак, сила взаимодействия двух прямолинейных бесконечно длинных параллельных проводников, рассчитанная на элемент длины проводника, пропорциональна произведению сил токов I1 и I2 протекающих в этих проводниках, и обратно пропорциональна расстоянию между ними. В электростатике по аналогичному закону взаимодействуют две длинные заряженные нити.

На рис. 6.27 представлен опыт, демонстрирующий притяжение параллельных токов и отталкивание антипараллельных. Для этого используются две алюминиевые ленты, подвешенные вертикально рядом друг с другом в слабо натянутом состоянии. При пропускании через них параллельных постоянных токов силой около 10 А ленты притягиваются. а при изменении направления одного из токов на противоположное — отталкиваются.

Рис. 6.27. Силовое взаимодействие длинных прямолинейных проводников с током

На основании формулы (6.25) устанавливается единица силы тока — ампер, являющаяся одной из основных единиц в СИ.

Ампер — это сила неизменяюшегося тока, который, протекая по двум длинным параллельным проводникам, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м, вызывает между ними силу взаимодействия 2×10 –7 Н на каждый метр длины провода.

Пример. По двум тонким проводам, изогнутым в виде одинаковых колец радиусом R = 10 см, текут одинаковые токи I = 10 А в каждом. Плоскости колец параллельны, а центры лежат на ортогональной к ним прямой. Расстояние между центрами равно d = 1 мм. Найти силы взаимодействия колец.

Решение. В этой задаче не должно смущать, что мы знаем лишь закон взаимодействия длинных прямолинейных проводников. Поскольку расстояние между кольцами много меньше их радиуса, взаимодействующие элементы колец «не замечают» их кривизны. Поэтому сила взаимодействия дается выражением (6.25), куда вместо надо подставить длину окружности колец Получаем тогда

Источник