Campo magnetico di un conduttore rettilineo percorso da corrente. Linee del campo magnetico Linee magnetiche in corrente continua
Leggi anche
Un campo magnetico è una forma speciale di materia creata da magneti, conduttori di corrente (particelle cariche in movimento) e che può essere rilevata dall'interazione di magneti, conduttori con corrente (particelle cariche in movimento).
L'esperienza di Oersted
I primi esperimenti (effettuati nel 1820) che dimostrarono che esiste una profonda connessione tra fenomeni elettrici e magnetici furono gli esperimenti del fisico danese H. Oersted.
Un ago magnetico situato vicino a un conduttore ruota di un certo angolo quando viene inserita la corrente nel conduttore. Quando il circuito viene aperto, la freccia ritorna nella posizione originale.
Dall'esperienza di G. Oersted risulta che attorno a questo conduttore esiste un campo magnetico.
L'esperienza di Ampere
Due conduttori paralleli attraversati da corrente elettrica interagiscono tra loro: si attraggono se le correnti hanno lo stesso verso, si respingono se le correnti sono nella direzione opposta. Ciò si verifica a causa dell'interazione dei campi magnetici che si formano attorno ai conduttori.
Proprietà del campo magnetico
1. Materialmente, cioè esiste indipendentemente da noi e dalla nostra conoscenza al riguardo.
2. Creato da magneti, conduttori con corrente (particelle cariche in movimento)
3. Rilevato dall'interazione di magneti, conduttori con corrente (particelle cariche in movimento)
4. Agisce sui magneti, conduttori che trasportano corrente (particelle cariche in movimento) con una certa forza
5. In natura non esistono cariche magnetiche. Non è possibile separare i poli nord e sud e ottenere un corpo con un polo.
6. Il motivo per cui i corpi hanno proprietà magnetiche è stato scoperto dallo scienziato francese Ampere. Ampere ha avanzato la conclusione che le proprietà magnetiche di qualsiasi corpo sono determinate da correnti elettriche chiuse al suo interno.
Queste correnti rappresentano il movimento degli elettroni attorno alle orbite in un atomo.
Se i piani in cui circolano queste correnti si trovano in modo casuale l'uno rispetto all'altro a causa del movimento termico delle molecole che compongono il corpo, allora le loro interazioni si compensano reciprocamente e il corpo non presenta alcuna proprietà magnetica.
E viceversa: se i piani su cui ruotano gli elettroni sono paralleli tra loro e le direzioni delle normali a questi piani coincidono, allora tali sostanze aumentano il campo magnetico esterno.
7. Le forze magnetiche agiscono in un campo magnetico in determinate direzioni, chiamate linee di forza magnetiche. Con il loro aiuto, puoi mostrare comodamente e chiaramente il campo magnetico in un caso particolare.
Per rappresentare più accuratamente il campo magnetico, abbiamo concordato di mostrare le linee di forza più dense nei punti in cui il campo è più forte, ad es. più vicini gli uni agli altri. E viceversa, nei punti in cui il campo è più debole, vengono mostrate meno linee di campo, ad es. localizzati meno frequentemente.
8. Il campo magnetico è caratterizzato dal vettore di induzione magnetica.
Il vettore di induzione magnetica è una quantità vettoriale che caratterizza il campo magnetico.
La direzione del vettore di induzione magnetica coincide con la direzione del polo nord dell'ago magnetico libero in un dato punto.
La direzione del vettore di induzione del campo e l’intensità della corrente I sono legati dalla “regola della vite destra (succhiello)”:
se si avvita un succhiello nella direzione della corrente nel conduttore, la direzione della velocità di movimento dell'estremità della sua maniglia in un dato punto coinciderà con la direzione del vettore di induzione magnetica in questo punto.
corrente con una forza di 8 A. Determina l'induzione di questo campo se agisce con una forza di 0,02 N per ogni 5 cm di lunghezza del conduttore.
1) 0,05 t
2) 0,0005 t
3) 80 T
4) 0,0125 t
2. Quale forza esercita il campo magnetico su un conduttore lungo 20 cm? La corrente nel conduttore è 50 A, il vettore di induzione magnetica è 0,01 Tesla. Le linee di induzione del campo e la corrente sono reciprocamente perpendicolari.1) 1 n
2) O,1 N
3) 25 N
4) 250N
3.1) Nel piano del disegno
2) Nel piano del disegno ↓,
3)
4)
4. La figura mostra un conduttore attraverso il quale scorre la corrente elettrica. La direzione della corrente è indicata dalla freccia. Qual è la direzione del vettore di induzione magnetica nel punto C?1) Nel piano del disegno
2) Nel piano del disegno ↓,
3) Da noi perpendicolare al piano di disegno
4) Perpendicolare a noi al piano del disegno
5. Due fili paralleli percorsi da correnti in direzioni opposte1) non interagire 3) respingere
2) attrarre 4) prima attrarre, poi respingere
1. La figura mostra la direzione delle linee del campo magnetico. In questo campo magnetico, viene mossa per prima una bobina di filo chiusaverticalmente verso l'alto in modo che il piano della bobina sia parallelo alle linee di induzione del campo magnetico (nella figura - situazione A), poi in direzione orizzontale in modo che il piano della bobina sia perpendicolare alle linee di induzione del campo magnetico (nella figura - situazione B). Con quale movimento del telaio cambia il flusso magnetico?
1) Solo in A 3) Sia in A che in B
2) Solo in B 4) Né in A né in B
2. Il circuito chiuso si trova ad un certo angolo rispetto alle linee di induzione magnetica. Come cambierà il flusso magnetico se l'entità del vettore di induzione magnetica aumenta di 3 volte?1) Aumenterà 3 volte 3) Aumenterà 6 volte
2) Diminuirà di 3 volte 4) Diminuirà di 9 volte
3. Il circuito chiuso si trova ad un certo angolo rispetto alle linee di induzione magnetica. Come cambierà il flusso magnetico se l'area del circuito diminuisce di 2 volte e l'entità del vettore di induzione magnetica aumenta di 4 volte?1) Aumenterà di 2 volte 3) Aumenterà di 4 volte
2) Diminuirà di 2 volte 4) Diminuirà di 4 volte
4. Le linee di induzione magnetica giacciono nel piano del circuito chiuso. Come cambierà il flusso magnetico se l'entità del vettore di induzione magnetica aumenta di 3 volte?1) Aumenterà 3 volte 3) Aumenterà 9 volte
2) Diminuirà di 3 volte 4) Non cambierà
per favore aiutatemi!!! con quale forza un conduttore rettilineo viene spinto fuori da un campo magnetico uniforme se l'induzione magnetica del campo è uguale a 1,Se si avvicina l'ago magnetico, esso tenderà a divenire perpendicolare al piano passante per l'asse del conduttore e per il centro di rotazione dell'ago. Ciò indica che sulla freccia agiscono forze speciali, che vengono chiamate forze magnetiche. Oltre all'effetto sull'ago magnetico, il campo magnetico influenza le particelle cariche in movimento e i conduttori che trasportano corrente situati nel campo magnetico. Nei conduttori che si muovono in un campo magnetico o nei conduttori stazionari situati in un campo magnetico alternato, si verifica induttivo (emf).
Campo magnetico
In accordo con quanto sopra, possiamo dare la seguente definizione di campo magnetico.
Un campo magnetico è uno dei due lati del campo elettromagnetico, eccitato dalle cariche elettriche delle particelle in movimento e dalle variazioni del campo elettrico e caratterizzato da un effetto di forza sulle particelle infette in movimento, e quindi sulle correnti elettriche.
Se si fa passare un conduttore spesso attraverso il cartone e lo si passa lungo di esso, la limatura di acciaio versata sul cartone si troverà attorno al conduttore in cerchi concentrici, che in questo caso sono le cosiddette linee di induzione magnetica (Figura 1). Possiamo spostare il cartone su o giù per il conduttore, ma la posizione della segatura non cambierà. Di conseguenza, attorno al conduttore si forma un campo magnetico per tutta la sua lunghezza.
Se metti piccole frecce magnetiche sul cartone, cambiando la direzione della corrente nel conduttore, puoi vedere che le frecce magnetiche ruoteranno (Figura 2). Ciò dimostra che la direzione delle linee di induzione magnetica cambia con la direzione della corrente nel conduttore.
Le linee di induzione magnetica attorno a un conduttore percorso da corrente hanno le seguenti proprietà: 1) le linee di induzione magnetica di un conduttore rettilineo hanno la forma di cerchi concentrici; 2) più vicine al conduttore, più dense sono le linee di induzione magnetica; 3) l'induzione magnetica (intensità del campo) dipende dall'entità della corrente nel conduttore; 4) la direzione delle linee di induzione magnetica dipende dalla direzione della corrente nel conduttore.
Per mostrare la direzione della corrente nel conduttore mostrato in sezione è stato adottato un simbolo, che utilizzeremo in futuro. Se posizioni mentalmente una freccia nel conduttore nella direzione della corrente (Figura 3), quindi nel conduttore in cui la corrente è diretta lontano da noi, vedremo la coda delle piume della freccia (una croce); se la corrente è diretta verso di noi vedremo la punta di una freccia (punto).
Figura 3. Simbolo per la direzione della corrente nei conduttori
La regola del succhiello consente di determinare la direzione delle linee di induzione magnetica attorno a un conduttore percorso da corrente. Se un succhiello (cavatappi) con filettatura destrorsa si muove in avanti nella direzione della corrente, la direzione di rotazione della maniglia coinciderà con la direzione delle linee di induzione magnetica attorno al conduttore (Figura 4).
Lungo le linee di induzione magnetica si trova un ago magnetico introdotto nel campo magnetico di un conduttore percorso da corrente. Pertanto, per determinarne la posizione, è possibile utilizzare anche la “regola del succhiello” (Figura 5). Il campo magnetico è una delle manifestazioni più importanti della corrente elettrica e non può essere ottenuto indipendentemente e separatamente dalla corrente.
 |  |
| Figura 4. Determinazione della direzione delle linee di induzione magnetica attorno a un conduttore percorso da corrente utilizzando la “regola del succhiello” | Figura 5. Determinazione della direzione di deviazione di un ago magnetico portato su un conduttore con corrente, secondo la “regola del succhiello” |
Un campo magnetico è caratterizzato da un vettore di induzione magnetica, che quindi ha una certa grandezza e una certa direzione nello spazio.
 |
| Figura 6. Alla legge di Biot e Savart |
Un'espressione quantitativa per l'induzione magnetica come risultato della generalizzazione dei dati sperimentali è stata stabilita da Biot e Savart (Figura 6). Misurando i campi magnetici di correnti elettriche di varie dimensioni e forme mediante la deflessione dell'ago magnetico, entrambi gli scienziati sono giunti alla conclusione che ogni elemento di corrente crea a una certa distanza da sé un campo magnetico, la cui induzione magnetica è Δ Bè direttamente proporzionale alla lunghezza Δ l questo elemento, l'entità della corrente che scorre IO, il seno dell'angolo α tra la direzione della corrente e il raggio vettore che collega il punto del campo che ci interessa con un dato elemento di corrente, ed è inversamente proporzionale al quadrato della lunghezza di questo raggio vettore R:
Dove K– coefficiente dipendente dalle proprietà magnetiche del mezzo e dal sistema di unità scelto.
Nel sistema razionalizzato e pratico assoluto delle unità dell'ICSA
dove µ 0 – permeabilità magnetica del vuoto o costante magnetica nel sistema MCSA:
µ 0 = 4 × π × 10 -7 (henry/metro);
Enrico (Gn) – unità di induttanza; 1 Gn = 1 ohm × sez.
µ – permeabilità magnetica relativa– un coefficiente adimensionale che mostra quante volte la permeabilità magnetica di un dato materiale è maggiore della permeabilità magnetica del vuoto.
La dimensione dell'induzione magnetica può essere trovata utilizzando la formula
Viene anche chiamato volt-secondo Weber (wb):
In pratica, esiste un'unità più piccola di induzione magnetica: gauss (g):
La legge di Biot-Savart ci permette di calcolare l'induzione magnetica di un conduttore rettilineo infinitamente lungo:
Dove UN– la distanza dal conduttore al punto in cui si determina l'induzione magnetica.
Intensità del campo magnetico
Viene chiamato il rapporto tra l'induzione magnetica e il prodotto delle permeabilità magnetiche µ × µ 0 intensità del campo magnetico ed è designato dalla lettera H:
B = H × µ × µ 0 .
L'ultima equazione mette in relazione due quantità magnetiche: induzione e intensità del campo magnetico.
Troviamo la dimensione H:
A volte viene utilizzata un'altra unità di misura dell'intensità del campo magnetico: Oersted (ehm):
1 ehm = 79,6 UN/M ≈ 80 UN/M ≈ 0,8 UN/cm .
Intensità del campo magnetico H, come l'induzione magnetica B, è una quantità vettoriale.
Viene chiamata una linea tangente a ciascun punto della quale coincide con la direzione del vettore di induzione magnetica linea di induzione magnetica O linea di induzione magnetica.
Flusso magnetico
Viene chiamato il prodotto dell'induzione magnetica per l'area perpendicolare alla direzione del campo (vettore di induzione magnetica). flusso del vettore di induzione magnetica o semplicemente flusso magnetico ed è indicato con la lettera F:
F = B × S .
Dimensione del flusso magnetico:
cioè, il flusso magnetico viene misurato in volt-secondi o weber.
L'unità più piccola del flusso magnetico è Maxwell (mks):
1 wb = 108 mks.
1mks = 1 g×1 cm 2.
Video 1. Ipotesi di Ampere
Video 2. Magnetismo ed elettromagnetismo