- •1. Характеристики електричного струму
- •Умови існування електричного струму
- •Рівняння неперервності
- •2. Закон Ома. Опір провідників
- •Закон Ома для неоднорідної ділянки електричного кола та для замкнутого кола
- •3. Елементарні уявлення про механізм провідності металів. Закон Ома в диференціальній формі.
- •Закон Ома в диференціальній формі.
- •4. Розгалужені кола. Правила Кірхгофа
- •5. Робота і потужність струму. Закон Джоуля-Ленца
- •Робота по переносу зарядів в електричному колі
- •Потужність струму
- •Закон Джоуля-Ленца
- •6. Квазістаціонарні струми
- •8. Закон Біо-Савара
- •Магнітне поле рухомого заряду
- •Формулювання закону Біо-Савара
- •Застосування закону Біо-Савара
- •Магнітне поле прямого струму
- •Магнітне поле на осі колового струму
- •9. Основні закони магнітного поля
- •Потік вектора індукції
- •Теорема про циркуляцію вектора в (закон повного струму); вихровий (соленоїдальний) характер магнітного поля
- •Застосування теореми про циркуляцію вектора в для розрахунку індукції магнітного поля
- •10. Магнітне поле нескінченного соленоїда та тороїда (виведення формул).
- •11. Сила Ампера. Взаємодія провідників із струмом.
- •Сила Ампера
- •12. Сила і момент сили, що діють на контур в магнітному полі.(момент силы в 13 вопросе) Сила, що діє на контур із струмом у магнітному полі
- •13. Момент сили, що діє на контур із струмом у магнітному полі. Магнітний момент контуру. Момент сил, що діє на контур із струмом у магнітному полі
- •14. Робота при переміщенні контуру із струмом у магнітному полі
- •15. Намагнічування магнетиків
- •Намагніченість j
- •Струми намагнічування
- •16. Циркуляція вектора j
- •17. Вектор н (напруженість магнітного поля)
- •Магнітна сприйнятливість, магнітна проникність
- •18. Умови на межі магнетиків
- •18. Явище електромагнітної індукції. Основний закон електромагнітної індукції
- •Відкриття Фарадея
- •Основний закон електромагнітної індукції
- •20. Природа ерс індукції
- •Контур рухомий, магнітне поле незмінне
- •Контур нерухомий, магнітне поле змінюється. Вихрове електричне поле
- •Правило Ленца
- •22. Явище самоіндукції. Індуктивність
- •Індуктивність
- •Перехідні процеси в електричному колі при наявності індуктивності
- •23. Встановлення струму при вмиканні та вимиканні струму в котушці.
- •24. Енергія магнітного поля
- •25. Струм зміщення
- •26. Рівняння Максвелла
- •Система рівнянь Максвелла
- •19.3. Властивості рівнянь Максвелла
11. Сила Ампера. Взаємодія провідників із струмом.
Вже в перших дослідах Ампера було встановлено, що на провідник із струмом в магнітному полі дії сила, яку називають силою Ампера, або ж амперовою силою. Якщо провідник є замкнутим контуром, то на нього діє ще й момент сили, який намагається зорієнтувати контур певним чином.
Сила Ампера
При протіканні струму по провіднику на кожний з носіїв струму діє магнітна сила і вони набувають складову імпульсу, перпендикулярну до напряму струму і вектору індукції. В результаті зіткнень носіїв з кристалічною ґраткою їй передається ця складова імпульсу, відтак увесь провідник відчуватиме” дію сили. Визначимо цю силу.
На кожний носій струму діє сила F1 = q[v,B], де v швидкість впорядкованого руху носіїв. На всі заряджені частинки в об’ємі dV провідника діє сила dF = F1dN, де dN = ndV кількість носіїв струму в об’ємі dV, n їх концентрація. Тоді
|
dF = qn[v,B]dV. |
|
Оскільки qnv = j густині струму, то
|
dF = [j,B]dV. |
(16.18) |
Якщо струм тече по тонкому дроту, то можна записати, що jdV = Idl, де dl вектор, який співпадає з напрямом струму і являє собою елемент довжини дроту. Тепер
|
dF = I[dl,B]. |
(16.19) |
Формули (16.18), (16.19) виражають закон Ампера. Якщо проінтегрувати ці вирази по усім елементам зі струмом, що знаходяться в магнітному полі, то визначимо силу, яка діє на весь провідник. Зокрема, якщо прямий відрізок дроту довжини l знаходиться в однорідному магнітному полі, то на нього діє сила, модуль якої,
|
|
(16.19а) |
де кут між напрямом струму і вектором B.
|
|
|
Розглянемо два паралельні дуже довгі (теоретично, нескінченні) тонкі дроти, по яких течуть струми I1 та I2 (рис. 16.13). Струм I1 створює навколо себе магнітне поле, вектор індукції якого поблизу другого провідника напрямлений перпендикулярно до площини аркушу від нас”, а його модуль дорівнює
|
|
|
В цьому полі знаходиться провідник із струмом , отже на кожний елемент його довжини dl діє сила Ампера
|
|
|
(тут враховано, що вектор індукції перпендикулярний до дроту).
Аналогічно можна показати, що така сама за величиною і протилежна за напрямом сила діє на перший струм з боку другого
|
|
|
Таким чином, доходимо висновку, що два паралельні струми взаємодіють між собою з силою, яка на одиницю довжини дорівнює
|
|
(16.20) |
Цю силу також називають силою Ампера.
Формула (16.20) лежить в основі означення сили струму 1 А в міжнародній системі одиниць: один ампер це сила незмінного струму, який протікаючи по двох паралельних тонких провідниках нескінченної довжини, які розташовані у вакуумі на відстані 1 м один від одного, викликає силу взаємодії між ними 2 10 7 Н на кожний метр довжини.
Дійсно, якщо , d = 1 м, то
|
|