Сила Ампера. Сила Лоренца
Силові лінії магнітного поля:
Сила Ампера.
Визначення сили Ампера. За якою формулою її розраховують? Як визначають її напрямок? Визначення сили Лоренца. За якою формулою її визначають? Як визначити напрямок сили Лоренца, яка діє на позитивно заряджену частинку? На негативно заряджену частинку? Як рухається частинка, якщо її початкова швидкість напрямлена паралельно лініям магнітної індукції? Під кутом до ліній магнітної індукції? Перпендикулярно до ліній магнітної індукції?
Сила Ампера це сила, що діє на провідник зі струмом у магнітному полі.
- Магнітна поле діє лише на провідник зі струмом.
- На провідник зі струмом у магнітному полі діє сила, яка є наслідком їх взаємодії. Під дією цієї сили провідник зі струмом рухається у магнітному полі.
- Характер взаємодії залежить від взаємного напряму струму і силових ліній магнітного поля.
- Поле не діє на провідник зі струмом, якщо струм у провіднику тече паралельно напряму ліній поля.
Прояви та застосування сили Ампера:
- електричний двигун
- електровимірювальні прилади
- генератор змінного струму
- гучномовець
Напрям сили Ампера, що діє збоку магнітного поля на провідник зі струмом залежить від напряму струму, ліній магнітної індукції і може бути визначений з допомогою правила лівої руки:
Якщо розмістити ліву руку так, щоб лінії індукції входили в долоню, витягнуті чотири пальці вказували напрям струму, то відігнутий на 90 великий палець покаже напрям сили, яка діє збоку поля на провідник зі струмом.
Сила Лоренца
Голландський учений Гендрік Лоренц пояснив існування сили Ампера тим, що магнітне поле діє на рухомі заряджені частинки в провіднику зі струмом. Оскільки ці частинки не можуть вирватися з провідника, то загальна сила, яка діє на них, прикладена до провідника. Таким чином, сила Ампера є сумою сил, що діють на вільні заряджені частинки в провіднику зі струмом.
Це припущення дозволяє визначити силу, що діє на одну рухому заряджену частинку в магнітному полі. Силу, з якою магнітне поле діє на рухому електрично заряджену частинку, називають силою Лоренца.
Сила Лоренца — сила, що діє на рухомий електричний заряд, який перебуває в електромагнітному полі.
Рух заряджених частинок у магнітному полі.
Сила Лоренца діє перпендикулярно до напрямку силових ліній. Тому заряджені частинки, улітаючи в магнітне поле перпендикулярно до його силових ліній, рухаються по колу У випадку, якщо заряджена частинка рухається вздовж силових ліній, сила Лоренца не виникає.
Якщо швидкість частинки 
має складову 
уздовж напряму магнітного поля, то така частка рухатиметься в однорідному магнітному полі по спіралі. При цьому радіус спіралі R залежить від модуля перпендикулярної до магнітного поля складової V+ вектора 
а крок спіралі p – від модуля подовжньої складової V||
Рух зарядженої частки по спіралі в однорідному магнітному полі:
Прояви та застосування сили Лоренца в природі й техніці.
Виникнення північного сяйва пояснюється взаємодією між космічними електрично зарядженими частинками й магнітним полем Землі. Саме по спіралях рухаються космічні заряджені частинки в магнітному полі Землі. Унаслідок дії сили Лоренца абсолютна їх більшість до поверхні Землі не долітає. Лише незначна частина цих частинок нагромаджується поблизу магнітних полюсів Землі, гальмується, ударяючись об атоми й молекули газів, які складають атмосферу, й спричинює полярне сяйво.
Більшість заряджених частинок сонячного вітру, що досягають нашої планети, відбиваються. Однак деяким все-таки вдається прорватися в магнітне поле Землі. Ці частинки і утворюють світіння, стикаючись із молекулами повітря у верхній частині атмосфери (приблизно в 100 км над поверхнею планети).
Жовтий, зелений і червоний кольори виникають завдяки вмісту кисню в повітрі, а за сині та фіолетові відтінки відповідає азот. Найчастіше зустрічається північне сяйво зеленого і червоного кольорів. А блакитні полярні сяйва більш рідкісні та формуються на дуже великих висотах (понад 400 км).
Детальніше читайте на УНІАН: https://www.unian.ua/tourism/lifehacking/10888637-de-mozhna-pobachiti-pivnichne-syayvo-naykrashchi-miscya.html
Жовтий, зелений і
червоний кольори виникають завдяки вмісту кисню в повітрі, а за сині та
фіолетові відтінки відповідає азот. Найчастіше зустрічається північне сяйво зеленого і червоного кольорів.
Сила Лоренца «працює» також в електронно-променевих трубках, електронних мікроскопах, прискорювачах. У прискорювачах заряджені частинки розганяються магнітним полем до великих швидкостей, що наближаються за своїми значеннями до швидкості світла (а отже, і до великих енергій). Пучки заряджених частинок великих енергій потрібні для бомбардування атомних ядер з метою дослідження їх будови, розкриття природи ядерних сил, виявлення нових частинок, що народжуються в реакціях під час взаємодії частинок високих енергій між собою.
Сила Лоренца є причиною виникнення ефекту Холла. Ефектом Холла називають появу поперечної різниці потенціалів, що виникає у провіднику зі струмом, внесеному у магнітне поле, вектор індукції якого перпендикулярний до напрямку струму.
Електромагнітні вимірювачі швидкості крові. Для вимірювання швидкості крові в судинах системи кровообігу розроблено чимало методів. Один із них базується на дії магнітного поля на рухомі заряди. Кров містить значну кількість електричних зарядів: концентрація іонів
Якщо артерію діаметром
помістити між полюсами магніту, то на одновалентні іони діятиме сила
Лоренца. Під її впливом іони різних знаків рухатимуться до протилежних
стінок артерії і створять вздовж вертикалі різницю потенціалів 
тобто електричне поле з напруженістю 
(ефект Холла). Концентрація зарядів на протилежних стінках артерії зростатиме, поки сила 
створюваного ними поля, не компенсує силу Лоренца. З рівності 
можна знайти швидкість руху іонів, а значить і крові: 
Конспекти уроків "Магнітне поле"
Автор Чернецький Ігор
Дослідження треків заряджених частинок за фотографіями
Обладнання:
ПК, Tracker (http://physlets.org/tracker/).
Дякую за увагу!
Бажаю Вам нових ідей!
Навчаємося, бо ми цього варті!
Підписуйтесь на блог!
Підписуйтесь на канал YouTube.
Підписуйтесь на сторінку у fb. https://www.facebook.com/educationXXII/
Запрошуємо навчатися на фізичному факультеті!
Приєднуйтесь на сервер "Фізичний факультет ХНУ" на Discord:
https://discord.com/invite/ZUxcC22
#Магнітнеполе #фізика
Немає коментарів:
Дописати коментар