Мы знаем, что магниты действуют на проводники, притягивая или отталкивая их. Если магнит поднести к гвоздю, то гвоздь притянется к магниту. В случае, когда мы имеем не просто проводник, а проводник с током, то на него стороннее магнитное поле тоже будет действовать , заставляя двигаться.
Эксперименты по обнаружению магнитного поля
Это установили в результате неоднократных экспериментов, подвешивая способную свободно двигаться рамку с током в поле постоянного магнита . При пропускании тока через контур, то есть через рамку, она отклонялась от своего первоначального положения.
При отключении тока или удалении магнита рамка возвращалась в свое начальное положение. То есть магнит обусловливал перемещение в пространстве проводника с током. Такой эффект может быть использован для обнаружения магнитного поля по его действию на электрический ток.
При проведении экспериментов в контуре с током меняли направление тока, а также по-разному устанавливали магнит возле рамки. При этом рамка отклонялась по-разному. Установили, что направление ее отклонения , а, следовательно, и направление действия магнитного поля на проводник с током, связано с направлением тока в контуре и направлением магнитных линий.
«Правило левой руки»
Для нахождения направления этого действия можно применять «правило левой руки». Правило левой руки в физике выглядит следующим образом:
Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по току, то отставленный на 90˚ большой палец покажет направление действующей на проводник силы.
При этом надо помнить, что направление электрического тока это направление движения положительных зарядов, а не электронов. Ток всегда направлен от положительного полюса источника к отрицательному. В растворах электролитов при пропускании тока за его направление принимается движение положительных ионов.
Соответственно, из данного правила можно найти не только направление действия силы магнитного поля на проводник с током, но и направление тока, если известны направление линий магнитного поля и направление его действия на контур, а также можно определить, куда направлены линии магнитного поля, если известно, куда течет ток, и куда движется контур с током. То есть правило левой руки одинаково справедливо и применимо для всех его участников.
Следует отметить еще то, что для возникновения действующей на проводник с током силы, линии магнитного поля не должны быть параллельны или совпадать с направлением тока в цепи. Максимальное воздействие магнитное поле окажет, если его линии будут перпендикулярны направлению тока.
Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки
Электромагнитные явления
Благодаря сегодняшнему видеоуроку мы узнаем, как происходит обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Запомним правило левой руки. С помощью опыта мы узнаем, как происходит обнаружение магнитного поля по его воздействию на другой электрический ток. Изучим, в чём состоит правило левой руки.
На этом уроке мы обсудим вопрос, связанный с обнаружением магнитного поля по его действию на электрический ток, и познакомимся с правилом левой руки.
Обратимся к опыту. Первый подобный эксперимент по исследованию взаимодействия токов был проведен французским ученым Ампером в 1820 году. Эксперимент заключался в следующем: по параллельным проводникам пропускали электрический ток в одном направлении, затем в разных направлениях наблюдали взаимодействие этих проводников.
Рис. 1. Опыт Ампера. Сонаправленные проводники с током притягиваются, противонаправленные отталкиваются
Если взять два параллельных проводника, по которым проходит электрический ток в одном направлении, то в этом случае проводники будут друг к другу притягиваться. Когда в тех же самых проводниках электрический ток проходит в разных направлениях, проводники отталкиваются. Таким образом, мы наблюдаем силовое действие магнитного поля на электрический ток. Итак, можно сказать следующее: магнитное поле создается электрическим током и обнаруживается по его действию на другой электрический ток (сила Ампера).
Когда было проведено большое количество аналогичных экспериментов, то было получено правило, которое связывает между собой направление магнитных линий, направление электрического тока и силовое действие магнитного поля. Это правило получило название правило левой руки . Определение: левую руку нужно расположить таким образом, чтобы магнитные линии входили в ладонь, четыре вытянутых пальца указывали направление электрического тока - тогда отогнутый большой палец укажет направление действия магнитного поля.
Рис. 2. Правило левой руки
Обратите внимание: мы не можем говорить о том, что, куда направлена магнитная линия, туда и действует магнитное поле. Здесь взаимосвязь между величинами несколько сложнее, поэтому мы пользуемся правилом левой руки .
Вспомним, что электрический ток - это направленное движение электрических зарядов. Значит, магнитное поле действует на движущийся заряд. И мы можем воспользоваться в данном случае так же правилом левой руки для определения направления этого действия.
Обратите внимание на рисунок, на котором приведены различные случаи использования правила левой руки, и проанализируйте каждый случай самостоятельно.
Рис. 3. Различные случаи применения правила левой руки
Напоследок, еще один важный факт. Если электрический ток или скорость заряженной частицы направлены вдоль линий магнитного поля, то никакого действия магнитного поля на эти объекты не будет.
Список дополнительной литературы:
Асламазов Л.Г. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях // Квант. — 1984. — № 4. — С. 24-25. Мякишев Г.Я. Как работает электродвигатель? // Квант. — 1987. — № 5. — С. 39-41. Элементарный учебник физики. Под ред. Г.С. Ландсберга. Т. 2. - М., 1974. Яворский Б.М., Пинский А.А. Основы физики. Т.2. - М.: Физматлит, 2003.
Вариант 1
А. электронов
Б. положительных частиц
В. отрицательных ионов
2. В основе работы электродвигателя лежит...
А. действие магнитного поля на проводник с электрическим током
Б. электростатическое взаимодействие зарядов
В. действие электрического поля па электрический заряд
Г. явление самоиндукции
3. Положительно заряженная частица, имеющая горизонтально направленную скорость v. влетает в область поля перпендикулярно магнитным линиям (см. рис.). Куда направлена действующая на частицу сила?
Б. Вертикально вверх
В. Вертикально вниз
4. Электрическая цепь, состоящая из четырех прямолинейных горизонтальных проводников (1-2, 2-3, 3-4, 4-1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, силовые линии которого направлены вертикально вверх (см. рис., вид сверху).Сила, действующая на проводник 4-1, направлена
А. горизонтально влево
Б. горизонтально вправо
В. вертикально вниз
Г. вертикально вверх
=============================
Тема теста: "Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки"
Вариант 2
1. Направление тока, согласно его представления в магнетизме, совпадает с направлением движения
А. отрицательных ионов
Б. электронов
В. положительных частиц
2. Магнитное поле действует с ненулевой по модулю силой на...
А. ион, движущийся перпендикулярно линиям магнитной индукции
Б. ион, движущийся вдоль линий магнитной индукции
В. покоящийся атом
Г. покоящийся ион
3. Выберите верное(-ые) утверждения.
А: для определения направления силы, действующей на положительно заряженную частицу, следует четыре пальца левой руки располагать по направлению скорости частицы
Б: для определения направления силы, действующей на отрицательно заряженную частицу, следует четыре пальца левой руки располагать против направления скорости частицы
А. Только Б
Б. ни А, ни Б
В. и А, и Б
Г. Только А
4. Отрицательно заряженная частица, имеющая горизонтально направленную скорость v, влетает в область поля перпендикулярно магнитным линиям (см. рис.). Куда направлена действующая на частицу сила?
А. горизонтально вправо в плоскости рисунка
Б. горизонтально влево в плоскости рисунка
=============================
Тема теста: "Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки"
Вариант 3
1. Направление тока, согласно его представления в магнетизме, совпадает с направлением движения
А. отрицательных ионов
Б. электронов
В. положительных частиц
2. Квадратная рамка расположена в однородном магнитном поле гак, как показано на рисунке. Направление тока в рамке указано стрелками. Сила, действующая на нижнюю сторону рамки,
А. направлена вниз
Б. из плоскости листа к нам
В. в плоскость листа от нас
Г. направлена вверх
3. Электрическая цепь, состоящая из четырех прямолинейных горизонтальных проводников (1-2, 2-3, 3-4, 4-1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, силовые линии которого направлены вертикально вверх (см. рис., вид сверху).Сила, действующая на проводник 4-1, направлена
А. горизонтально вправо
Б. вертикально вверх
В. горизонтально влево
Г. вертикально вниз
А. на нас от рисунка
Б. горизонтально влево
В. от нас к рисунку
Г. горизонтально вправо
=============================
Тема теста: "Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки"
Вариант 4
1. Направление тока, согласно его представления в магнетизме, совпадает с направлением движения
А. электронов
Б. положительных частиц
В. отрицательных ионов
2. Электрическая цепь, состоящая из четырех прямолинейных горизонтальных проводников (1-2, 2-3, 3-4, 4-1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, силовые линии которого направлены вертикально вверх (см. рис., вид сверху).Сила, действующая на проводник 4-1, направлена
А. горизонтально влево
Б. вертикально вниз
В. вертикально вверх
Г. горизонтально вправо
3. Квадратная рамка расположена в однородном магнитном поле гак, как показано на рисунке. Направление тока в рамке указано стрелками. Сила, действующая на нижнюю сторону рамки,
А. направлена вверх
Б. из плоскости листа к нам
В. в плоскость листа от нас
Г. направлена вниз
4. Электрическая цепь, состоящая из четырех прямолинейных горизонтальных проводников (1-2, 2-3, 3-4, 4-1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, линии которого направлены горизонтально вправо (см. рис., вид сверху). Сила, действующая на проводник 1-2, направлена
А. горизонтально вправо
Б. от нас к рисунку
В. горизонтально влево
Г. на нас от рисунка
=============================
Тема теста: "Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки"
Вариант 5
1. Квадратная рамка расположена в однородном магнитном поле гак, как показано на рисунке. Направление тока в рамке указано стрелками. Сила, действующая на нижнюю сторону рамки,
А. из плоскости листа к нам
Б. направлена вверх
В. направлена вниз
Г. в плоскость листа от нас
2. Электрическая цепь, состоящая из четырех прямолинейных горизонтальных проводников (1-2, 2-3, 3-4, 4-1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, линии которого направлены горизонтально вправо (см. рис., вид сверху). Сила, действующая на проводник 1-2, направлена
А. горизонтально влево
Б. от нас к рисунку
В. горизонтально вправо
Г. на нас от рисунка
3. Основное назначение электродвигателя заключается в преобразовании...
А. электрической энергии в механическую энергию
Б. механической энергии в электрическую энергию
В. внутренней энергии в механическую энергию
Г. механической энергии в различные виды энергии
4. Направление тока, согласно его представления в магнетизме, совпадает с направлением движения
А. положительных частиц
Б. электронов
В отрицательных ионов
=============================
=============================
Тема теста: "Обнаружение магнитного поля по его действию на электрический ток. Правило левой руки"
Верные ответы:
Вариант 1
Вопрос 1 - Б;
Вопрос 2 - А;
Вопрос 3 - Г;
Вопрос 4 - А;
Вариант 2
Вопрос 1 - В;
Вопрос 2 - А;
Вопрос 3 - В;
Вопрос 4 - Г;
Вариант 3
Вопрос 1 - В;
Вопрос 2 - В;
Вопрос 3 - В;
Вопрос 4 - А;
Вариант 4
Вопрос 1 - Б;
Вопрос 2 - А;
Вопрос 3 - В;
Вопрос 4 - Г;
Вариант 5
Вопрос 1 - Г;
Вопрос 2 - Г;
Вопрос 3 - А;
Вопрос 4 - А;
Проверка теста 1. Магнитное поле порождается электрическим током. 2.Магнитное поле создается движущимися заряженными частицами. 3. За направление магнитной линии в какой-либо ее точке условно принимают направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки, помещенной в эту точку. 4. Магнитные линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный.
ПРАВИЛО ЛЕВОЙ РУКИ для заряженной частицы Если ЛЕВУЮ РУКУ расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по движению положительно заряженной частицы (или против движения отрицательно заряженной частицы), то отставленный на 90 градусов большой палец покажет направление действующей на частицу силы.
Нельзя ли защититься от действия магнитных сил? Как ни странно, веществом, непроницае мым для магнитных сил, является то же самое железо, которое так легко намагничивается! Внутри кольца из железа стрелка компаса не отклоняется магнитом, помещенным вне кольца.намагничивается
