Формула силы Ампера

Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Правило буравчика. Закон Ампера
и сила Ампера. Сила Лоренца. Правило левой руки. Электромагнитная индукция, магнитный
поток, правило Ленца, закон электромагнитной индукции, самоиндукция, энергия магнитного поля

Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Правило буравчика:
Магнитное поле: это особая форма, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами
Вектор магнитной индукции B [РўР»]: это силовая характеристика магнитного поля. Направление Р’ это направление РѕС‚ южного полюса Рє северному полюсу магнитной стрелки, СЃРІРѕР±РѕРґРЅРѕ устанавливающейся РІ магнитном поле (совпадает СЃ направлением положительной нормали Рє замкнутому контуру СЃ током). Правило Буравчика: если направление поступательного движения буравчика совпадает СЃ направлением тока РІ РїСЂРѕРІРѕРґРЅРёРєРµ, то направление вращения ручки буравчика совпадает СЃ направлением вектора Р’. Модуль вектора магнитной индукции Р’ – это отношение максимальной силы Fm, действующей СЃРѕ стороны магнитного поля РЅР° участок РїСЂРѕРІРѕРґРЅРёРєР° СЃ током, Рє произведению силы тока I РЅР° длину этого участка О”l :
Сила Ампера, Закон Ампера, правило левой руки:
Сила Ампера: это сила, действующая на проводник с током, помещенный в магнитное поле Закон Ампера: сила Ампера равна произведению модуля вектора магнитной индукции на силу тока, длину участка проводника Δl и на синус угла α между магнитной индукцией и участком проводника: при этом, очевидно, что если ток (проводник) перпендикулярен вектору магнитной индукции, то sin α = 1, и формула принимает вид: FА=B |I| ΔL sin α
Правило левой руки: если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная к проводнику составляющая вектора В входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению движения тока, то отогретый на 90о большой палец покажет направление силы, действующей на отрезок проводника
Сила Лоренца, правило левой руки:
Сила Лоренца: это сила, действующая на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля: при этом, очевидно, что если скорость частицы перпендикулярна вектору магнитной индукции, то sin α = 1, и формула принимает вид: FЛ=|q| v B
Правило левой руки: если левую руку расположить так, чтобы составляющая вектора В перпендикулярная скорости заряда входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по движении положительного заряда (= против движения отрицательного заряда), то отогрутый на 90о большой палец покажет направление действующей заряд силы Лоренца
Явление электромагнитной индукции, магнитный поток, поток магнитной индукции:
Электромагнитная индукция: это явление возникновения электрического тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется
Магнитный поток (=поток магнитной индукции) [Вб]: через поверхность площадью S это величина равная произведению модуля вектора магнитной индукции В на площадь и косинус угла между вектром В и нормалью к плоскости S: при этом, очевидно, что если магнитная индукция перпендикулярна плоскости, то cos α = 1, и формула принимает вид: Ф=BS
Правило Ленца:
Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного поля, которым он вызван.
Закон электромагнитной индукции:
ЭДС индукции РІ замкнутом контуре равна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, взатой СЃРѕ знаком “-”
Самоиндукция:
Самоиндукция это частный случай электромагнитной индукции, РїСЂРё котором изменяющееся магнитное поле индуцирует ЭДС РІ том самом РїСЂРѕРІРѕРґРЅРёРєРµ, РїРѕ которому течет ток, создающий это поле: , РіРґРµ LВ  – индуктивность
Энергия магнитного поля тока:
Энергия магнитного поля тока: Энергия магнитного поля тока равна работе, которую должен совершить источник, чтобы создать данный ток

Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:

Проект является некоммерческим. �нформация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator

Как измерить силу тока?

Для того, чтобы измерить значение силы тока, мы должны использовать специальные приборы – амперметры. В настоящее время силу тока можно измерить с помощью цифрового мультиметра, который может измерять и силу тока, и напряжение и сопротивление и еще много чего. Для того, чтобы измерить силу тока, мы должны вставить наш прибор в разрыв цепи вот таким образом.

Более подробно как это сделать, можете прочитать в этой статье.

Также советую посмотреть обучающее видео, где очень умный преподаватель объясняет простым языком, что такое “сила тока”.

История открытия

Впервые его сформулировал Андре Ампер, который применил закон к постоянному току. Открыт он был в 1820 году. Этот закон в будущем имел далеко идущие последствия, ведь без него представить работу целого ряда электрических приборов просто невозможно.

Закон действия магнитного поля на проводник с током

Еще одно открытие Ампера – это закон действия магнитного поля на проводник с током. Он выражается прежде всего в действии магнитного поля на виток или рамку с током. Так, на виток с током в магнитном поле действует момент силы, которая стремится развернуть этот виток таким образом, чтобы его плоскость стала перпендикулярна линиям магнитного поля. Угол поворота витка прямо пропорционален величине тока в витке. Если внешнее магнитное поле в витке постоянно, то значение модуля магнитной индукции также величина постоянная. Площадь витка при не очень больших токах также можно считать постоянной, следовательно, справедливо то, что сила тока равна произведению момента сил, разворачивающих виток с током, на некоторую постоянную при неизменных условиях величину.

– сила тока,

– момент сил, разворачивающих виток с током.

Следовательно, появляется возможность измерять силу тока по величине угла поворота рамки, которая реализована в измерительном приборе – амперметре (рис. 2).

Рис. 2. Амперметр

Сила Лоренца

Выражение для силы, с которой магнитное поле действует на движущийся заряд, впервые получил голландский физик Хендрик Антон Лоренц (1895 г.). В его честь эта сила называется силой Лоренца.

• Сила Лоренца
  — это сила, с которой магнитное поле действует на движущуюся в нем заряженную частицу.

Модуль силы Лоренца равен произведению модуля индукции магнитного поля \(~\vec B\), в котором находится заряженная частица, модуля заряда q

этой частицы, ее скорости υ и синуса угла между направлениями скорости и вектора индукции магнитного поля
\(~F_L = q \cdot B \cdot \upsilon \cdot \sin \alpha\).
Для определения направления силы Лоренца применяют правило левой руки

: если левую руку расположить так, чтобы вектор индукции магнитного поля (\(~\vec B\)) входил в ладонь, четыре вытянутых пальца указывали направления скорости движения

положительно заряженной частицы (\(~\vec \upsilon\)), тогда отогнутый на 90° большой палец укажет направление силы Лоренца (\(~\vec F_L\)) (рис. 3, а). Для

отрицательной частицы четыре вытянутых пальца направляют против скорости движения частицы (рис. 3, б).

• а
• б

Рис. 3
Поскольку величина B

∙sin α представляет собой модуль компоненты вектора индукции, перпендикулярной скорости заряженной частицы, \(~\vec B_{\perp}\), то ориентацию ладони можно определять именно этой компонентой — перпендикулярная составляющая к скорости заряженной частицы должна входить в открытую ладонь левой руки.

Так как сила Лоренца перпендикулярна вектору скорости частицы, то она не может изменить значение скорости, а изменяет только ее направление и, следовательно, не совершает работы.

Движение заряженной частицы в магнитном поле

1. Если скорость υ

заряженной частицы массой

m направлена

вдоль вектора индукции магнитного поля, то частица будет двигаться по прямой с постоянной скоростью (сила Лоренца

F L = 0, т.к.

α = 0°) (рис. 4, а).

• а
• б
• в

Рис. 4
2. Если скорость υ

заряженной частицы массой

mперпендикулярна вектору индукции магнитного поля, то частица будет двигаться по окружности радиуса

R , плоскость которой перпендикулярна линиям индукции (рис. 4, б). Тогда 2-ой закон Ньютона можно записать в следующем виде:

\(~m \cdot a_c = F_L\) ,
где \(~a_c = \dfrac{\upsilon^2}{R}\) , \(~F_L = q \cdot B \cdot \upsilon \cdot \sin \alpha\) , α

= 90°, т.к. скорость частицы перпендикулярна вектору магнитной индукции.

Тогда

\(~\dfrac{m \cdot \upsilon^2}{R} = q \cdot B \cdot \upsilon\) .

3. Если скорость υ

заряженной частицы массой

m направлена

под угломα (0 <

α < 90°) к вектору индукции магнитного поля, то частица будет двигаться по спирали радиуса

R и шагом

h (рис. 4, в).

Действие силы Лоренца широко используют в различных электротехнических устройствах:

1. электронно-лучевых трубках телевизоров и мониторов;
2. ускорителях заряженных частиц;
3. экспериментальных установках для осуществления управляемой термоядерной;
4. МГД-генераторах

и т.д.

Как правильно рассчитать амперы по мощности и напряжению

Для того, чтобы правильно произвести вычисления, все используемые величины должны быть одной размерности, то есть, если мощность выражается в ваттах, то напряжение должно быть выражено в вольтах, а ток — в амперах.

Если оперируют мощностью в киловатт, то, соответственно, напряжение должно быть в киловольтах, а ток в килоамперах.

Обратите внимание! Последний случай характерен только для мощной энергетики, а в быту обычно используют ватт, вольт и ампер.

Лучше обновить в памяти правила перевода кратных единиц:

• Кило — тысяча;
• Киловатт — тысяча ватт (1кВт = 1000 Вт);
• Киловольт — тысяча вольт (1кВ = 1000 В);
• Килоампер — тысяча ампер (1кА = 1000А);
• Милли — одна тысячная;
• милливатт — одна тысячная ватта (1мВт = 0.001Вт);
• милливольт — одна тысячная вольта (1мВ = 0.001В);
• миллиампер — одна тысячная ампера (1мА = 0.001А).

Вам это будет интересно Переход с 380 на 220 вольт

Сейчас большое количество бытовой техники потребляют мощность более киловатта, поэтому для правильных вычислений нужно данную величину перевести в ватт.

Например: На электрочайнике написано, что мощность потребления равна 1.8 кВт. Для того, чтобы рассчитать величину тока при подключении к бытовой сети 220 В, в формулу надо подставлять 1800 Вт. Тогда на выходе получается ток в амперах.

Применение

Закон Ампера, а точнее следствия, вытекающие из него, используются в каждом электромеханическом устройстве, где необходимо вызвать движение рабочих элементов. Самым распространённым механизмом, работа которого базируется на законе Ампера, является электродвигатель.

Применение электромоторов настолько широкое, что его можно увидеть практически во всех сферах человеческой деятельности:

• на производстве, в качестве приводов станков и различного оборудования;
• в бытовой сфере (бытовая электротехника);
• в электроинструментах;
• на транспорте;
• в устройствах автоматики, в офисной технике и во многих других сферах.

Из закона Ампера вытекает возможность получения электротока путём перемещения проводников, находящихся в магнитном поле. На данном принципе построены все генераторы электрического тока. Благодаря этой уникальной возможности, у нас появился доступ к использованию электроэнергии для различных потребностей.

Мы буквально окружены проявлением закона Ампера. Например, просмотр телепередачи сопровождается звуком, который транслируется через динамики. Но диффузор динамика приводит в движение сила Ампера. Мы разговариваем по телефону – там тоже есть динамик и микрофон. Принцип действия современных микрофонов также основан на законе Ампера.

Вход в помещение через автоматическую раздвижную дверь, поднятие на лифте, поездка в троллейбусе, трамвае, запуск двигателя автомобиля – всё это было бы невозможным, если бы не существовало взаимодействия электрического тока с силами магнитной индукции.

Ампер открыл перед человечеством такие возможности, без которых развитие научно-технического прогресса было бы невозможным. Влияние этого закона в электротехнике сравнимо с законами Ньютона, которые в своё время совершили революцию в механике. В этом огромная заслуга учёного-физика Мари Ампера, труды которого увенчались открытием в 1820 г. знаменитого закона.

Литература

1. Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 321-322, 324-327.
2. Жилко, В. В. Физика: учеб. пособие для 11-го кл. общеобразоват. учреждений с рус. яз. обучения с 12-летним сроком обучения (базовый и повышенный уровни) /В. В. Жилко, Л. Г. Маркович. — 2-е изд., исправленное. — Минск: Нар. асвета, 2008. — С. 157-164.

Телеграф

Именно Амперу пришла идея о том, что, скомбинировав проводники и магнитные стрелки, можно создать устройство, которое предает информацию на расстояние.

Рис. 6. Электрический телеграф

Идея телеграфа (рис. 6) возникла в первые же месяцы после открытия электромагнетизма.

Однако широкое распространение электромагнитный телеграф приобрел после того, как Самюэль Морзе создал более удобный аппарат и, главное, разработал двоичную азбуку, состоящую из точек и тире, которая так и называется: азбука Морзе.

С передающего телеграфного аппарата с помощью «ключа Морзе», который замыкает электрическую цепь, в линии связи формируются короткие или длинные электрические сигналы, соответствующие точкам или тире азбуки Морзе. На приемном телеграфном аппарате (пишущий прибор) на время прохождения сигнала (электрического тока) электромагнит притягивает якорь, с которым жестко связано пишущее металлическое колесико или писец, которые оставляют чернильный след на бумажной ленте (рис. 7).

Рис. 7. Схема работы телеграфа

Основные формулы раздела «Магнитное поле»

Кратные и дольные единицы [ править | править код ]

В соответствии с полным официальным описанием СИ, содержащемся в действующей редакции Брошюры СИ (фр. Brochure SI , англ. The SI Brochure ), опубликованной Международным бюро мер и весов (МБМВ), десятичные кратные и дольные единицы ампера образуются с помощью стандартных приставок СИ [5] . «Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации», принятое Правительством Российской Федерации, предусматривает использование в России тех же приставок [7] .

Кратные	Дольные
величина	название	обозначение	величина	название	обозначение
10 1 А	декаампер	даА	daA	10 −1 А	дециампер	дА	dA
10 2 А	гектоампер	гА	hA	10 −2 А	сантиампер	сА	cA
10 3 А	килоампер	кА	kA	10 −3 А	миллиампер	мА	mA
10 6 А	мегаампер	МА	MA	10 −6 А	микроампер	мкА	µA
10 9 А	гигаампер	ГА	GA	10 −9 А	наноампер	нА	nA
10 12 А	тераампер	ТА	TA	10 −12 А	пикоампер	пА	pA
10 15 А	петаампер	ПА	PA	10 −15 А	фемтоампер	фА	fA
10 18 А	эксаампер	ЭА	EA	10 −18 А	аттоампер	аА	aA
10 21 А	зеттаампер	ЗА	ZA	10 −21 А	зептоампер	зА	zA
10 24 А	иоттаампер	ИА	YA	10 −24 А	иоктоампер	иА	yA
применять не рекомендуется

Правило левой руки

Правило левой руки предназначено для того, чтобы помочь запомнить, куда направлена сила Ампера. Оно звучит следующим образом: если рука занимает такое положение, что линии самой магнитной индукции внешнего поля заходят в ладонь, а пальцы с мизинца по указательный указывают направление в сторону движения тока в проводнике, то отторгнутый под углом в 90 градусов большой палец ладони и будет указывать, куда направлена сила Ампера, действующая на элемент проводника.

Примерно так выглядит правило левой руки на этой схеме.

Перспективы единицы силы тока в будущем

Когда определено, что такое амперы, можно рассмотреть перспективы этой единицы в будущем. В 2011 году на международной конференции оговорены условия предстоящей ревизии обозначений единиц в системе СИ.

Предложенные новые эталоны должны повысить точность различных измерений в любом временном, метрическом и географическом векторах без утраты точности. Ампер не потерпит особых изменений, кроме того, что его величина станет обозначаться в зависимости от данного числа.

На сегодняшний день ампер – это результат воображаемого процесса, в котором представляют возникновение силы между двумя проводниками безразмерной длины. Практически это невозможно воспроизвести, потому что нет таких длинных и тонких проводов. На конференции решили применить новую идею. Она будет основываться на физических константах или атомных свойствах. Такой физической константой будет заряд электрона.

Практическим инструментом послужит одноэлектронный насос, который позволяет перемещать в течение одного своего цикла фиксированное количество электронов.

В будущем, ампер – это мера силы тока, определение которого перестало описываться вымышленной виртуальной установкой, приобрело прочную, фундаментальную основу.

Пушка Гаусса

Математик Гаусс, когда познакомился с исследованиями Ампера, предложил создать оригинальную пушку (рис. 8), работающую на принципе действия магнитного поля на железный шарик – снаряд.

Рис. 8. Пушка Гаусса

Необходимо обратить внимание на то, в какую историческую эпоху были сделаны эти открытия. В первой половине XIX века Европа семимильными шагами шла по пути промышленной революции – это было благодатное время для научно-исследовательских открытий и быстрого внедрения их в практику. Ампер, несомненно, внес весомый вклад в этот процесс, дав цивилизации электромагниты, электродвигатели и телеграф, которые до сих пор находят широкое применение.

Сила Ампера, видео

И в завершение небольшой видео урок о силе Ампера.

Источники

• https://www.syl.ru/article/209239/mod_chto-takoe-sila-ampera
• https://amperof.ru/teoriya/amper-chto-eto-takoe.html
• https://www.poznavayka.org/fizika/sila-ampera-i-zakon-ampera/
• https://dpva.ru/Guide/GuidePhysics/PhysicsForKids/MagneticField/
• https://odinelectric.ru/knowledgebase/kak-perevesti-ampery-v-vatty-i-obratno
• https://www.polnaja-jenciklopedija.ru/nauka-i-tehnika/sila-ampera.html

[свернуть]

Какая разница между Вт и В (В и А)

Чем отличается вольт от показателя ампера: Вольт – единица измерения напряжения, а ватт – мощности. В – это разница, создаваемая в электрическом потенциале на линии провода, когда ток с силой в 1А рассеивает единицу мощности, то есть напряжение. Определение напряжения заключается в том, что это потенциал электричества между разными точками. Наряду с этим он используется, чтобы обозначить разницу потенциальной энергии электрического заряда между точками. Источник энергии – это напряжение, представляющее затраченную или потерянную энергию.

О мощности

Внимание! Напряжение гипотетически напоминает давление, создаваемое в цепи и проталкивающее электроны.

На двух путях должно быть обеспечено прохождение тока. Эта характеристика считается общей энергией для перемещения заряда. Определение напряжения основано на том, что отрицательные заряды притягиваются к высоким показателям, а положительные – к низким.

Вт – скорость выполнения работы. Скорость поддерживается на уровне 1 метра в секунду против постоянной силы противодействия в 1 ньютон. Если рассматривать относительно электромагнетизма, единицей считается скорость выполнения работы при прохождении 1 ампера через разность потенциалов показателем в 1В. Ватт – это мера мощности.

Вам это будет интересно Как вычислить сопротивление проводника

Мощность

Мощность – это энергический поток, с которым осуществляется потребление энергии. Бывает, что в описании прибора встречается вместо кВт – кВА. Чтобы определить это значение, следует знать, что измеряется в кВА.

На выполнение работы полностью энергия не затрачивается, а напротив:

• Одна из фракций становится активной, то есть выполняет работу либо трансформируется в иную форму.
• Другая фракция реактивная. Энергия направляется в электромагнитное поле.

Внимание! Эти величины разные, несмотря на одинаковую соразмерность. Чтобы не допускать путаницы, показатель измеряется не в ваттах, а вольт-амперах.

Механическая мощность