Какое свойство магнитного поля используется в электродвигателях

Какое свойство магнитного поля используется в электродвигателях?

Двигатели бывают разных конструкций , по этому , невозможно описать сам процесс в унифицированном ответе.

При прохождении электрического тока через проводник , создается магнитное поле вокруг этого проводника. Магнитные поля одинаковой полярности отталкиваются , а разной полярности — притягиваются.

В электродвигателях имеется несколько обмоток и расположены они таким образом , что при протекании в них тока , образуются магнитные поля сдвигающие ротор , относительно статора.

Вот эти поля и заставляют вращаться ротор. Еще раз подчеркиваю , что эти конструкции могут быть самые разнообразные в зависимости от конструкции двигателя и от тока , переменного или постоянного. Конструкции отличаются в корне , но принцип остается один.

Какое свойство магнитного поля используется в электродвигателях

4.1.2 Магнитное поле и его свойства

Магнитное поле представляет собой особую форму материи и проявляется в пространстве в виде определенного рода сил, которые легко обнаруживаются по своему действию на намагниченные тела. Действие этих сил на намагниченные тела объясняется наличием в телах быстро движущихся внутримолекулярных электрических зарядов.

Согласно определению, магнитная индукция и магнитный поток связаны соотношением

Для характеристики намагниченности вещества в магнитном поле используется магнитный момент рm, который численно равен механическому моменту, испытываемому веществом в магнитном поле с индукцией в 1 Тл

Магнитный момент можно определить из уравнения

где М — механический момент, испытываемый веществом; α — угол между вектором индукции и вектором магнитного момента.

Магнитный момент единицы объема вещества определяет интенсивность его намагничивания или намагниченность I

где V — объем вещества.

Магнитное поле характеризуется напряженностью H. Напряженностью магнитного поля в данной точке называется сила, с которой поле действует на единицу положительной магнитной массы, помещенную в эту точку поля.

Магнитная индукция В связана с напряженностью магнитного поля соотношением

где μ — относительная магнитная проницаемость среды; μ₀ — магнитная постоянная.

Неоднородность магнитного поля в данной его точке характеризуется градиентом его напряженности grad H:

Для однородных полей dH/dx=0, для неоднородных dH/dx>0. Силой магнитного поля Fп(А2/м3) в данной его точке называют произведение градиента его напряженности на напряженность поля в данной точке

Магнитные свойства вещества характеризуются магнитной восприимчивостью х и удельной магнитной восприимчивостью

где δ — плотность вещества.

Магнитная сила м, действующая на минеральное зерно с массой т, помещенное в магнитное поле, оценивается зависимостью

где удельная магнитная сила

Одно из важнейших свойств магнитного поля — явление электромагнитной индукции. Его суть состоит в том, что при всяком изменении магнитного потока, пронизывающего какой-либо контур, в нем наводится электродвижущая сила. Другим свойством магнитного поля является механическое взаимодействие его с электрическим током. Минеральные частицы, попадая в магнитное поле, влияют на расположение его силовых линий. Магнитные частицы оказывают небольшое сопротивление магнитным силовым линиям, поэтому последние в них концентрируются. Устремляясь по кратчайшему пути, силовые линии втягивают магнитные частицы в пространство между полюсами. Немагнитные частицы ухудшают проводимость, поэтому силовые линии обходят их и выталкивают из поля.

Физическая сущность магнитной сепарации состоит в том, что магнитное поле искажает гравитационную траекторию минералов, обладающих соответствующими магнитными свойствами, чем вызывает их извлечение из потока других минералов, которые таких свойств не имеют.

30 января Академией естествознания в рамках дистанционных педагогических проектов была проведена научно-практическая конференция «ПРИОРИТЕТНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ СОВРЕМЕННОГО ОБРАЗОВАНИЯ» для педагогов средних, средних специальных и высших учебных заведений.

Российская Академия Естествознания приняла участие в прошедшей 18-22 октября 2023 года 75-ой Франкфуртской книжной выставке Frankfurter Buchmesse 2023

24 ноября 2023 г. в Москве состоялась Осенняя Сессия РАЕ 2023

15 ноября Академией естествознания в рамках дистанционных педагогических проектов была проведена научно-практическая конференция «СОВРЕМЕННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ. ПРОБЛЕМЫ И РЕШЕНИЯ» для педагогов средних, средних специальных и высших учебных заведений.

12-13 сентября Академией естествознания в рамках дистанционных педагогических проектов была проведена научно-практическая конференция «СОВРЕМЕННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ. ПРОБЛЕМЫ И РЕШЕНИЯ» для педагогов средних, средних специальных и высших учебных заведений.

© 2005–2020 Российская Академия Естествознания

Телефоны:
+7 499 709-8104, +7 8412 30-41-08, +7 499 704-1341, +7 8452 477-677, +7 968 703-84-33
+7 499 705-72-30 — редакция журналов Издательства
Тел/Факс: +7 8452 477-677

Адрес для корреспонденции: 101000, г. Москва, а/я 47, Академия Естествознания.

Служба технической поддержки — support@rae.ru

Магнитное поле: источники, свойства, характеристики и применение

Уже в глубокой древности люди сталкивались с удивительными свойствами магнитных камней и даже использовали их в навигации. Однако по-настоящему природа магнетизма начала постигаться только в XIX веке благодаря опытам Эрстеда, Ампера и Фарадея. Их открытия положили начало новой эре — эре электричества и электротехники.

Сегодня мы не представляем нашу жизнь без электрического освещения, бытовой техники, компьютеров и мобильной связи. Но мало кто задумывается, что в основе работы этих устройств лежат удивительные свойства магнитного поля, открытые гениальными учеными почти 200 лет назад.

Их открытия позволили создать электродвигатели, генераторы, трансформаторы и множество других полезных устройств. Более того, магнитное поле используется сегодня в передовых технологиях — от ускорителей элементарных частиц до магнитной диагностики в медицине.

В этой статье мы поговорим о том, как устроено магнитное поле, откуда оно берётся и какие уникальные свойства помогли человечеству совершить технологический рывок.

Открытие магнитного поля

Первые научные сведения о магнитных явлениях появились благодаря опытам датского физика Ганса Христиана Эрстеда в 1820 году. Он обнаружил, что проводник с током воздействует на магнитную стрелку. Эрстед провёл простой, но гениальный по своей сути эксперимент — подвесил магнитную стрелку рядом с проводником и замкнул цепь. К удивлению учёного, стрелка резко отклонилась от проводника.

Это наблюдение положило начало современному представлению о том, что электрический ток порождает вокруг себя магнитное поле. Затем французский физик Андре-Мари Ампер вывел математическую зависимость между силой взаимодействия токов и расстоянием между проводниками.

Огромный вклад в понимание природы магнетизма внёс английский учёный Майкл Фарадей. В 1831 году он открыл явление электромагнитной индукции — возникновение электрического тока в замкнутом проводнике при изменении магнитного поля. Это был первый шаг на пути практического использования магнитных явлений.

Великий Джеймс Кларк Максвелл в 1860-х годах сумел математически описать все электромагнитные явления с помощью системы уравнений. Он показал, что свет представляет собой электромагнитные волны, распространяющиеся со скоростью 300 000 км/с.

Лишь за какие-то полвека учёные с нуля открыли явление магнетизма, изучили его свойства и даже научились практически применять. Сегодня это фундаментальное физическое явление лежит в основе современной цивилизации.

Источники и характеристики магнитного поля

Источники магнитного поля могут быть самыми разными — от отдельных движущихся зарядов до огромных постоянных магнитов.

В основе любого магнитного поля лежит движение электрических зарядов. Это может быть упорядоченное движение электронов в проводнике с током или хаотичное движение электронов в постоянном магните. Даже один ускоренно движущийся электрон создаст вокруг себя магнитное поле!

Чтобы описать свойства поля, используют такие величины как магнитная индукция В, напряженность Н и магнитный поток Ф. Индукция В показывает силу воздействия на движущиеся заряды. Напряженность Н связана с источником поля. А магнитный поток Ф характеризует совокупное поле в данном объёме.

Практически любой источник движущихся зарядов можно использовать для создания магнитного поля. Это могут быть катушки с током, постоянные магниты, даже ускорители элементарных частиц. Главное — подобрать нужную конфигурацию, чтобы получить требуемые характеристики поля.

Магнитное поле может быть создано различными источниками. Основные из них:

• Электрический ток в проводнике. Согласно опытам Эрстеда и Ампера, вокруг проводника с током возникает магнитное поле. Это явление объясняется тем, что электрический ток представляет собой упорядоченное движение электрических зарядов (электронов). Движущиеся заряды и создают магнитное поле.
• Движущийся электрический заряд. Согласно опытам Роуланда, отдельный движущийся заряд также порождает магнитное поле вокруг себя. Это свойство зарядов объясняется наличием у них магнитного момента, обусловленного внутренним вращением заряда — спином.
• Постоянные магниты. Вещества, обладающие собственным устойчивым магнитным полем, называются постоянными магнитами. Поле постоянных магнитов создается благодаря упорядоченному движению электронов в атомах вещества.

Основными характеристиками магнитного поля являются:

• Магнитная индукция B — векторная величина, определяющая силовое действие магнитного поля на движущиеся заряды. Единица измерения — тесла (Тл).
• Напряженность магнитного поля H — вектор, характеризующий источник магнитного поля. Связан с индукцией соотношением B=μH, где μ — магнитная проницаемость среды.
• Магнитный поток Ф — скалярная величина, равная интегралу от индукции по замкнутой поверхности. Измеряется в веберах (Вб).

Зная значения этих величин, можно определить силу и направление действия магнитного поля в каждой точке пространства.

Основными источниками магнитного поля являются движущиеся электрические заряды — как в электрических токах, так и в постоянных магнитах. Для описания свойств магнитного поля используются такие характеристики, как индукция, напряженность и магнитный поток.

Свойства и проявления магнитного поля

Магнитное поле обладает рядом уникальных свойств, которые проявляются в его взаимодействии с веществом и полями:

• Действует на движущиеся заряженные частицы. Согласно закону Лоренца, на заряд q, движущийся в магнитном поле с индукцией B со скоростью v, действует сила F = q[v,B]. Это свойство используется в электродвигателях, ускорителях частиц и других устройствах.
• Создает механические силы на проводники с током. На проводник длиной l c током I, расположенный перпендикулярно линиям индукции B, действует сила Ампера F = BIl. Этот эффект применяется в электроизмерительных приборах, громкоговорителях и т.д.
• Вызывает явление электромагнитной индукции. Изменение магнитного потока в контуре индуцирует в нем электродвижущую силу (закон Фарадея), что лежит в основе работы электрогенераторов.
• Создает магнитную энергию, запасаемую в катушках индуктивности и ферромагнитных сердечниках.
• Оказывает ориентирующее и фокусирующее действие на движущиеся заряженные частицы, что применяется в ускорителях элементарных частиц.
• Взаимодействует с другими магнитными полями, вызывая притяжение и отталкивание проводников с током (закон Ампера).
• Может распространяться в пространстве в виде электромагнитных волн со скоростью света.

Благодаря своим уникальным свойствам, магнитное поле играет ключевую роль во многих электротехнических и физических устройствах и процессах. Понимание этих свойств позволяет эффективно использовать магнитное поле для решения практических задач.

Методы обнаружения магнитного поля

Существует несколько способов обнаружить наличие и особенности магнитного поля:

• Магнитный компас. Стрелка компаса, намагниченная по направлению магнитного меридиана Земли, поворачивается в направлении силовых линий любого внешнего магнитного поля. Это позволяет определить приблизительное направление поля.
• Железные опилки. Под влиянием магнитного поля железные опилки выстраиваются цепочками вдоль силовых линий, визуализируя тем самым направление и конфигурацию поля.
• Датчик Холла. Электронный датчик, использующий эффект Холла — возникновение электрического напряжения в проводнике, по которому протекает ток, помещенном в магнитное поле перпендикулярно току. Позволяет измерять индукцию поля.
• Измерение силы Ампера. Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, пропорциональна индукции поля. Этот эффект можно использовать для количественного определения B.
• Эффект Зеемана. Расщепление спектральных линий вещества, помещенного в магнитное поле. По степени расщепления можно судить о напряженности поля.
• Измерение индукции в катушке. Используя закон электромагнитной индукции, по ЭДС, наводимой в катушке при ее движении в магнитном поле, можно рассчитать величину магнитной индукции.

Существует множество экспериментальных методов, позволяющих не только обнаружить магнитное поле, но и определить его характеристики — направление, величину индукции и напряженности. Комбинируя разные методы, можно получить детальную информацию о структуре и свойствах исследуемого магнитного поля.

Применение магнитного поля

Уникальные свойства магнитного поля позволили найти ему самое разнообразное применение в науке и технике.

Во-первых, электродвигатели и генераторы. Взаимодействие токов и магнитных полей лежит в основе преобразования электрической энергии в механическую и наоборот. Эти устройства незаменимы в промышленности и на транспорте.

В физике элементарных частиц магнитные поля нужны для разгона и фокусировки пучков заряженных частиц в ускорителях. Огромные синхротроны достигают рекордных энергий столкновений.

Магнитные носители информации позволили революционно увеличить объёмы хранимых данных. Жесткие диски компьютеров и магнитные ленты до сих пор незаменимы.

В медицине активно применяется магнитно-резонансная томография — метод сканирования органов и тканей с использованием сильных магнитных полей. А магнитотерапия помогает лечить многие заболевания.

Наконец, магнитные поля космических объектов изучает астрофизика. Магнитосферы планет, солнечный ветер, магнитары — все эти явления определяются магнетизмом.

Трудно назвать область, где бы магнитное поле не нашло применения благодаря своим удивительным свойствам. И похоже, потенциал этого явления далеко не исчерпан.

Заключение

Подводя итог, можно с уверенностью сказать, что магнитное поле — одно из фундаментальных явлений природы, без которого невозможно представить современную науку и технику.

Благодаря открытию электромагнитной индукции, силы Ампера и других эффектов человечество получило мощный источник энергии, позволивший совершить технологический рывок. Магнитное поле лежит в основе работы электродвигателей, генераторов, ускорителей элементарных частиц.

Сегодня трудно назвать область науки или техники, где бы магнитное поле не использовалось тем или иным образом. А открытие новых магнитных явлений по-прежнему приводит к прорывным технологиям, как это было с магнитной записью или магнитно-резонансной томографией.

Поэтому изучение фундаментальных свойств магнитного поля по-прежнему остаётся важнейшей задачей физики. И, несомненно, это поможет раскрыть ещё не одну удивительную тайну магнетизма и использовать её на благо человечества.

Похожие статьи:

Что такое ЭДС индукции и когда возникает?

Определение направления вектора магнитной индукции с помощью правила буравчика и правила правой руки

Что такое электрический ток простыми словами

Сила Лоренца и правило левой руки. Движение заряженных частиц в магнитном поле

Что такое датчик Холла: принцип работы, устройство и способы проверки на работоспособность

Что такое плазма: свойства, области применения и перспективы четвёртого состояния материи

Какое свойство магнитного поля используется в электродвигателях

Урок № 42 – 169 Магнитное поле, его свойства. Магнитное поле постоянного электрического тока. Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера. Принцип действия электродвигателя. Электроизмерительные приборы. Д/з:п.13.1-13.4 [1]

Магнитное поле — одна из форм материи (от­личная от вещества), существующая в простран­стве, окружающем постоянные магниты, провод­ники с током и движущиеся заряды. Магнитное поле вместе с электрическим полем образует еди­ное электромагнитное поле.

Взаимодействия между проводниками с то­ ком, т. е. взаимодействия между движущимися электрическими зарядами, называют магнитны­ ми, а силы, с которыми проводники с током дей­ ствуют друг на друга, — магнитными силами .

1. Магнитное поле, магнитные взаимодействия.

Магнитное поле – силовое поле в пространстве, окружающем токи и постоянные магниты: создается движущимися зарядами, действует на движущиеся заряды. Магнитная стрелка ориентируется около проводника. Вокруг проводника с током существует магнитное поле.

Взаимодействия между проводниками с электрическим током – магнитные.

Магнитные силы — силы, с которыми проводники с током действуют друг на друга

В 1820 году французский физик Ампер установил, что два проводника (см. рис.), расположенные параллельно друг другу, испытывают взаимное притяжение, если ток течет по ним в одну сторону, и отталкивание, если токи текут в разные стороны. Явление взаимодействия токов Ампер назвал электродинамическим взаимодействием.

основные свойства магнитного поля:

1. Магнитное поле создается:

− движущимися электрически заряженными частицами или телами,

− проводниками с током;

2. Магнитное поле действует на:

− проводники с током;

− движущиеся электрически заряженные частицы или тела;

3. Магнитное поле вихревое , т.е. не имеет источника.

Магнитная индукция . Магнитное поле является силовым полем. Магнитная индукция — силовая характеристика магнитного поля.

Однородное магнитное поле — магнитное поле, в каждой точке которого век­тор индукции одинаков по величине и направ­лению. Магнитные линии однородного поля –

параллельные прямые, расположенные на оди­наковом расстоянии друг от друга.

Однородным является магнитное поле между одноименными полюсами

двух магнитов и внутри бесконечно длинного соленоида (катушки с током).

Вектор магнитной индукции В – с иловая характеристика магнитного поля, величина, равная отношению максимального момента силы, вращающей контур с током в магнитном поле, к силе тока I в этом контуре и его площади S : В= . Опытно установлено, что М~ IS (не зависит от формы рамки) В СИ [В] = = 1 = Тл (Тесла)

Для определения направления вектора маг­нитной индукции используют действие магнит­ного поля на магнитную стрелку.

За направление вектора магнитной индук­ции принимается направление от южного ( S ) к северному ( N ) полюсу магнитной стрелки.

В замкнутом контуре направление вектора маг­нитной индукции определяется с

помощью пра­вила первого винта: вектор индукции В направ­лен в ту сторону, куда перемещался бы бурав­чик при вращении по направлению тока в контуре.

Магнитное поле изображают графически с помощью силовых линий или линий вектора магнитной индукции.

Силовая линия магнитного поля — линия, в каждой точке которой вектор индукции магнитного поля В направлен по касательной к ней

Свойства линий магнитной индукции:

− замкнуты (т.е. магнитное поле является вихревым);

− по их густоте судят о величине магнитной индукции.

Окружности изображают собой магнитные линии Их направле­ние тоже можно определить по правилу право­го винта (буравчика): если поступательное движение правого винта направить по току в проводнике, то направление вращения его головки

укажет направ­ление магнитных линий. Если под рукой нет буравчика, то вос­пользуйтесь своей

правой рукой: если большой палец правой руки, отставленный на 90°, направить по току в проводнике (на себя), то

четыре свернутых в полуокружность пальца покажут направ­ление магнитных линий вокруг проводника.

Для определения направления магнитных линий внутри соленоида применяют правило правой руки: Если обхватить соленоид ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца были направлены вдоль тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида.

Магнитный поток Ф — скалярная физическая величина, определяющая число линий магнитной индукции, приходящихся нормально (перпендикулярно) на данную площадь пространства

2. Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера

Сила Ампера — это сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током. F A = I ∙ B ∙ Δl sinα

Закон Ампера: Сила Ампера равна произведению вектора магнитной ин­дукции на силу тока, длину участка проводника и на синус угла между магнитной индукцией и участком проводника.

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки: Если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная проводнику составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, а 4 вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90°большой палец покажет направление силы, действующий на проводник с током.

Следствием действия силы Ампера является вращение рамки с током в постоянном магнитном поле .

Благодаря вращающему действию магнитного поля на рамку с током возможным стало создание и использование электродвигате­лей — машин, в которых электрическая энергия превращается в механическую.

Принцип действия электродвигателя.

Электродвигатель – это устройство для эффективного преобразования электрической энергии в механическую.

В основе этого преобразования лежит магнетизм. В электродвигателях используются постоянные магниты и электромагниты, кроме того, используются магнитные свойства различных материалов. Существует несколько типов электродвигателей. Отметим два главных класса: AC и DC.

Электродвигатели класса AC (Alternating Current) требуют для работы источник переменного тока или напряжения (такой источник Вы можете найти в любой электрической розетке в доме). Электродвигатели класса DC (Direct Current) требуют для работы источник постоянного тока или напряжения (такой источник Вы можете найти в любой батарейке). Универсальные двигатели могут работать от источника любого типа.

Не только конструкция двигателей различна, различны способы контроля скорости и вращающего момента, хотя принцип преобразования энергии одинаков для всех типов.

Простейший электродвигатель работает только на постоянном токе (от батарейки). Ток проходит по рамке, расположенной между полюсами постоянного магнита. Взаимодействие магнитных полей рамки с током и магнита заставляет рамку поворачиваться. После каждого полуоборота коллектор переключает контакты рамки, подходящие к батарейке, и поэтому рамка вращается. В некоторых двигателях для создания магнитного поля вместо постоянного магнита служит электромагнит. Витки проволоки такого электромагнита называются обмоткой возбуждения.

Электродвигатели используются повсюду. Даже дома вы можете обнаружить огромное количество электродвигателей. Электродвигатели используются в часах, в вентиляторе микроволновой печи, в стиральной машине, в компьютерных вентиляторах, в кондиционере, в соковыжималке и т. д. и т. п. Ну а электродвигатели, применяемые в промышленности, можно перечислять бесконечно. Диапазон физических размеров – от размера со спичечную головку до размера локомотивного двигателя.

Электроизмерительные приборы.

Электроизмерительные приборы — класс устройств, применяемых для измерения различных электрических величин.

Группа электромагнитных приборов является наиболее распространенной. Принцип их действия, использованный впервые еще Ф. Кольраушем в 1884 году, основан на перемещении подвижной железной части под влиянием магнитного потока, создаваемого катушкой, по которой пропускается ток. Практическое осуществление этого принципа отличается разнообразием. Ориентирующее действие магнитного поля на контур с током используют в электроизмерительных приборах магнитоэлектрической системы – амперметрах, вольтметрах и др.

Устройство прибора магнитоэлектрической системы

Измерительный прибор магнитоэлектрической системы устроен следующим образом.

Берут лёгкую алюминиевую рамку 2 прямоугольной формы, наматывают на неё катушку из тонкого провода. Рамку крепят на двух полуосях О и О’, к которым прикреплена также стрелка прибора 4. Ось удерживается двумя тонкими спиральными пружинами 3. Силы упругости пружин, возвращающие рамку к положению равновесия в отсутствие тока, подобраны такими, чтобы были пропорциональными углу отклонения стрелки от положения равновесия.

Катушку помещают между полюсами постоянного магнита М с наконечниками формы полого цилиндра. Внутри катушки располагают цилиндр 1 из мягкого железа. Такая конструкция обеспечивает радиальное направление линий магнитной индукции в области нахождения витков катушки (см рисунок).

В результате при любом положении катушки силы, действующие на нее со стороны магнитного поля, максимальны и при неизменной силе тока постоянны. Векторы F и –F изображают силы, действующие на катушку со стороны магнитного поля и поворачивающие ее. Катушка с током поворачивается до тех пор, пока силы упругости со стороны пружины не уравновесят силы, действующие на рамку со стороны магнитного поля. Увеличивая силу тока в рамке в 2 раза, рамка повернётся на угол, вдвое больший. Это происходит потому, что Fm~I. Силы, действующие на рамку с током прямо пропорциональны силе тока, то есть можно, проградуировав прибор, измерять силу тока в рамке. Точно так же можно прибор настроить на измерение напряжения в цепи, если проградуировать шкалу в вольтах, причём сопротивление рамки с током должно быть выбрано очень большим по сравнению с сопротивлением участка цепи, на котором измеряем напряжение.

48. Проводник длиной 10 см находится в магнитном поле с индукцией 0,4 Тл и расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции. Чему равна сила тока в проводнике, если проводник выталкивается из этого поля с силой 8  10 -2 Н? А. 1 А. Б. 2 А. В. 3 А. Г. 4 А. Д. 5 А.

49. С какой силой действует магнитное поле индук­ цией 10 мТл на проводник, в котором сила тока 50 А, если длина активной части проводника 0,1 м? Линии индукции по­ ля и ток взаимно перпендикулярны. А. 5  10 -11 Н. Б. 5  10 -11 Н. В. 5  10 -2 Н. Г. 5  10 -7 Н. Д. Сила равна 0.

Задачи из Рымкевича: 839(829); 840(830) – 842(832)

839(829). На рисунке 91 представлены различные случаи взаимодействия магнитного поля с током. а), б), в), г), з) — указать направление силы Ампера; д) — определить направление тока в проводнике; е), ж) — определить направление магнитного поля В.

840(830). Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с длиной активной части 5 см действует сила 50 мН? Сила тока в проводнике 25 А. Проводник расположен перпендикулярно вектору индукции магнитного поля.

842(832). Сила тока в горизонтально расположенном про­воднике длиной 20 см и массой 4 г равна 10 А. Найти индук­цию (модуль и направление) магнитного поля, в которое нуж­но поместить проводник, чтобы сила тяжести уравновесилась силой Ампера.

Задачи трех уровней. Магнитное поле. Магнитная индукция. Сила Ампера.

1. Прямой проводник длиной 15 см помещён в однородное машинное поле с индукцией 400 мТл, направленной перпендикулярно направлению тока. Сила тока, протекающая по проводнику 5 А. Найти силу Ампера, действующую на проводник.

2. Прямой проводник длиной 10 см, по которому течёт ток 20 А, находится в однородном магнитном поле с индукцией В=10 мТл. Каков угол между направлением поля и направлением тока, если на провод действует сила 10 -2 Н.

3. На прямолинейный проводник длиной 40 см расположенный перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля, действует сила 0,12 Н. Определить магнитную индукцию, если сила тока в проводнике 3 А.

4. Чему равна сила тока в проводнике длиной 2 м, если при перемещении его в однородном магнитном поле с индукцией 5∙10 -2 Тл на расстояние 0,4 м совершается работа 0,14 Дж? Проводник расположен под углом 45º к направлению поля. Направление перемещения перпендикулярно направлению поля и направлению тока.

5. Виток площадью 2∙ 10 -4 м 2 расположен перпендикулярно вектору индукции однородного магнитного поля. Чему равна индуцированная в витке ЭДС, если за 0,04 с магнитная индукция равномерно убывает с 0,9 до 0,1 Тл?

6. Проводник удерживается в магнитном поле, индукция которого равна 1,5 Тл, силой 3 Н. Определить длину проводника, если его сопротивление 2 Ом, разность потенциалов на концах 10 В, направление тока с линиями индукции образуют угол, равный 90º.

7. В однородном вертикальном магнитном поле на двух тонких нитях подвешен горизонтально проводник длиной 0.2 м, сила тяжести которого 0,2 Н. Индукция магнитного поля 0,5 Тл. На какой угол от вертикали отклонятся нити, если ток в проводнике 2 А?

8. Катушка диаметром 10 см имеющая 400 витков, находится в магнитном поле, индукция которого увеличивается от 3 до 5 Тл в течение 0,1 с. Определить значение ЭДС индукции в катушке, если плоскость витков перпендикулярна к силовым линиям.

9. Проволочное кольцо радиусом 10 см расположено в однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл так, что вектор магнитной индукции перпендикулярен к плоскости кольца. Определить среднюю ЭДС индукции, возникающую в кольце, если его поверхность повернуть на 180º за время 0,1с.