Сила Ампера. Сила Лоренца.

Сила Ампера.

Действие магнитного поля на проводник с током

Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, называется силой Ампера.

 

Сила действия однородного маг­нитного поля на проводник с током прямо пропорциональна силе тока, длине проводника, модулю вектора индукции магнитного поля, синусу угла между вектором индукции магнитного поля и проводником:

F=B.I.. sin α — закон Ампера.

закон Ампера

Направление силы Ампера (правило левой руки) Если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная составляющая вектора В входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы, действующей на проводник с током.

Направление силы Ампера (правило левой руки)

Действие магнитного поля на движущийся заряд.

Сила, действующая на заряженную движущуюся частицу в магнитном поле, называется силой Лоренца: Сила, действующая на заряженную движущуюся частицу в магнитном поле, называется силой Лоренца

Сила, действующая на заряженную движущуюся частицу в магнитном поле, называется силой Лоренца

Направление силы Лоренца (правило левой руки) Направление F определяется по правилу левой руки: вектор F перпендикулярен векторам В и v..

Направление силы Лоренца (правило левой руки)

Правило левой руки сформулировано для положительной частицы. Сила, действующая на отрицательный заряд будет направлена в противоположную сторону по сравнению сположительным.

Сила, действующая на отрицательный заряд будет направлена в противоположную сторону по сравнению сположительным

Если вектор v частицы перпендикулярен вектору В, то частица описывает траекторию в виде окружности: 

Роль центростремительной силы играет сила Лоренца: Роль центростремительной силы играет сила Лоренца

Роль центростремительной силы играет сила Лоренца

При этом радиус окружности: радиус окружности,

а период обращения период обращения

 

не зависит от радиуса окружности!

радиус окружности

период обращения

Если вектор скорости и частицы не перпендикулярен В, то частица описывает траекторию в виде винтовой линии (спирали).

Если вектор скорости и частицы не перпендикулярен В, то частица описывает траекторию в виде винтовой линии (спирали)

Действие магнитного поля на рамку с током

На рамку действует пара сил, в результате чего она поворачивается.

  1. Направление вектора силы – правилу левой руки.
  2. F=BIlsinα=ma
  3. M=Fd=BIS sinα - вращающий момент

Действие магнитного поля на рамку с током

Устройство электроизмерительных приборов

1.Магнитоэлектрическая система:

1 - рамка с током; 2 - постоянный магнит; 3 — спиральные пружины; 4 — клеммы;

5 — подшипники и ось; 6 — стрелка; 7 — шкала (равномерная)

Принцип действия: взаимодействие рамки с током и поля магнита.

Угол поворота рамки и стрелки  ~ I..

Устройство электроизмерительных приборов

2. Электромагнитная система:

1 - не­подвижная катушка; 2 - щель (магнит­ное поле); 3 - ось с подшипниками;

4 - сердечник; 5 - стрелка; 6 -шкала; 7 — спиральная пружина

Принцип действия: взаимодействие магнитного поля катушки со стальным сердечником, где Fмаг ~ I.

Электромагнитная система

Использование силы Лоренца

В циклических ускорителях: 1 - вакуум­ная камера; 2 и 3 – дуанты;

4 -  источник заряженных частиц; 5 - мишень.

В циклотроне магнитное поле управляет движением заряженной частицы. Период обращения частицы в цикло­троне: .

Т не зависит от R и υ!

Электрическое поле между дуантами разгоняет частицы, а магнитное поворачивает поток частиц. В момент попадания частиц в ускоряющий промежуток направление электрического поля меняется так, чтобы оно всегда увеличивало скорость частиц.

Использование силы Лоренца

Схема действия масс-спектрографа Для выделения частиц с одинаковой скоростью используют взаимно перпендикулярные магнитные (B1) и электрические (E) поля. Тогда Для выделения частиц с одинаковой скоростью используют взаимно перпендикулярные магнитные (B1) и электрические (E) поля.

Т.к. радиус окружности, то удельный заряд удельный заряд, следовательно 

 можно определить удельный заряд частицы, заряд. массу.

Схема действия масс-спектрографа

Движение заряженных частиц в магнитном поле Земли. Вблизи магнитных полюсов Земли космические заряженные частицы движутся по спирали (с ускорением) Одно из основных положений теории Максвелла говорит о том, что заряженная частица, движущаяся с ускорением, является источником электромагнитных волн - возникает т.н. синхротронное излучение. Столкновение заряженных частиц с атомами и молекулами из верхних слоев атмосферы приводит к возникновению полярных сияний.

 

Теги: