где q - величина движущегося заряда; V - модуль его скорости; B - модуль вектора индукции магнитного поля; a - угол между вектором скорости заряда и вектором магнитной индукции.

Дія магнітного поля на провідник зі струмом

Якщо між полюсами магніту підвісити провідник із струмом, то провідник виштовхується з магнітного поля або втягується в нього, в залежності від напряму струму. Рух провідника є наслідком взаємодії магнітного поля постійного магніту з магнітним полем струму. Сила, з якою магнітне поле діє на провідник зі струмом, називається силою Ампера.
Напрям сили Ампера зручно визначати за «правилом лівої руки»: кисть лівої руки розташовують паралельно торцям магнітів N і S так, щоб долоня була звернута до магніту N. Чотири пальці орієнтують у напрямі струму в ділянці AB, тоді відставлений великий палець покаже шуканий напрям.

Значний практичний інтерес має дія магнітного поля на дротяну рамку зі струмом (саме цей ефект використовується у вимірювальних приладах магніто-електричної системи і в електродвигунах). У випадку рамки зі струмом, вертикально підвішеної між полюсами магніту, сили Ампера утворюють пару сил, яка обертає рамку. Найстійкіше положення рамки, коли її площина паралельна торцям магніту, а найнестійкіше — коли ця площина перпендикулярна до торців. 

МАГНЕТИЗМ

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Графическое изображение магнитных полей

Силовое воздействие магнитного поля

Сила Ампера

примеры решения задач

Сила Лоренца

Проверочный тест

ВЕЩЕСТВО В МАГНИТНОМ ПОЛЕ

Итоговый тест

Сила Ампера

 

На проводник с током, находящийся в магнитном поле, действует сила, равная

F = I·L·B·sina

I - сила тока в проводнике; B - модуль вектора индукции магнитного поля; L - длина проводника, находящегося в магнитном поле; a - угол между вектором магнитного поля инаправлением тока в проводнике.

Силу, действующую на проводник с током в магнитном поле, называют силой Ампера.

Максимальная сила Ампера равна:

F = I·L·B

Ей соответствует a = 90⁰.

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки: если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная составляющая вектора магнитной индукции В входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы, действующей на отрезок проводника с током, то есть силы Ампера.

29. Сила Лоренца

Так как электрический ток представляет собой упорядоченное движение зарядов, то действие магнитного поля на проводник с током есть результат его действия на отдельные движущиеся заряды.

Силу, действующую со стороны магнитного поля на движущиеся в нем заряды, называют силой Лоренца.

Сила Лоренца определяется соотношением:

F_л = q·V·B·sina

где q - величина движущегося заряда; V - модуль его скорости; B - модуль вектора индукции магнитного поля; a - угол между вектором скорости заряда и вектором магнитной индукции.

 

Обратите внимание, что сила Лоренца перпендикулярна скорости и поэтому она не совершает работы, не изменяет модуль скорости заряда и его кинетической энергии. Но направление скорости изменяется непрерывно

Сила Лоренца перпендикулярна векторам В и v, и её направление определяется с помощью того же правила левой руки, что и направление силы Ампера: если левую руку расположить так, чтобы составляющая магнитной индукции В, перпендикулярная скорости заряда, входила в ладонь, а четыре пальца были направлены по движению положительного заряда (против движения отрицательного), то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление действующей на заряд силы Лоренца F л.

Сила Лоренца зависит от модулей скорости частицы и индукции магнитного поля. Эта сила перпендикулярна скорости и, следовательно, определяет центростремительное ускорение частицы. Частица равномерно движется по окружности радиуса r.

30. Якщо раніше на людину і інші живі організми робили вплив тільки природні електромагнітні поля, то в даний час до них додався вплив електромагнітних полів штучного походження.

Отже, необхідно розрізняти магнітні і електромагнітні поля природного і штучного походження.

Природні магнітні поля - це постійне магнітне поле Землі і геомагнітні варіації, що виникають при взаємодії міжпланетного середовища з магнітним полем Землі.

Основними природними електромагнітними полями є: атмосферна електрика, постійне магнітне поле Землі і геомагнітні варіації, що виникають, як наголошувалося вище, при взаємодії земного магнітного поля з міжпланетним середовищем.

Постійне магнітне поле генерується струмами, поточними на глибинах набагато нижче за земну кору. Величина його коливається на земній поверхні від 35мкТл - на екваторі, до 65мкТл - поблизу полюсів. В середньому вважається, що інтенсивність полий, які нас оточують, мають частоту менш 300Гц (~50мкТл) і вони є слабкими. У екологічному аспекті немає необхідності розглядати весь електромагнітний спектр від 0 до 1020Гц, тим більше що основні складові електромагнітного забруднення знаходяться в украй низькому діапазоні (КНЧ: 10-300Гц) і особливо в ультранизькому (УНЧ: 0-10Гц) діапазоні (Н. Г. Птицина і ін., 1998).

В цих частотних діапазонах електричну і магнітну складові можна розглядати незалежно. Але відомо, що саме магнітна, а не електрична складова електромагнітних полів робить вплив на живий організм, оскільки магнітне поле може вільно проникати в тканину. До цього слід додати, що сонячна активність і пов’язані з нею обурення міжпланетного середовища генерує магнітні поля загальнийпланетарного масштабу, що змінюються в часі, головним чином в УНЧ-діапазоні. Пульсації геомагнітного поля в частотній області 0,001-10Гц часто спостерігається по всій земній кулі з амплітудами 0,1-100нТл. У магнітосфері, де плазма сонячного вітру постійно її обтікає і обмежує геомагнітне поле, відбуваються геомагнітні бурі. Останні виникають в результаті приходу на Землю високочастотного потоку сонячної плазми, що генерується нестаціонарними процесами на Сонці, і пов’язаною з ним ударною хвилею.

При геомагнітних бурях варіації поля збільшуються в декілька тисяч разів. Так, під час бурі 3 березня 1989 року на станції Ла Аквіла (42°с.ш.) варіації поля були вище за фонові значення в 10 тис. разів для постійних пульсацій і в 3-5 тис. разів - для непостійних. Але як пізніше буде показано, не всі геомагнітні бурі однозначно впливають на здоров’ї людини.

Штучні, або техногенні магнітні бурі - електромагнітні поля різного характеру по частотному діапазону і по рівню інтенсивності, що генеруються технічними пристроями на заводах, транспортних системах, в установах, будинках і т.д.

31. Електромагнітна індукція — виникнення електрорушійної сили у провіднику, що перебуває у змінному магнітному полі.

Явище електромагнітої індукції відкрив у 1831 році Майкл Фарадей. До того було відомо, що електричний струм у провіднику створює магнітне поле. Однак оберненого явища не спостерігалося. Постійне магнітне поле не створює електричного струму. Фарадей встановив, що струм виникає при зміні магнітного поля. Якщо підносити й віддаляти до рамки з провідного матеріалу постійний магніт, то стрілка підключеного до рамки вольтметра відхилятиметься, детектуючи електричний струм. Ще краще це явище проявляється, якщо вставляти (виймати) магнітне осердя в котушку з намотаним провідником.

32. Фарадей становив кількісний закон електромагнітної індукуції, описавши його рівнянням:

де

— електрорушійна сила (ЕРС), яка виникає в котушці, що перебуває у змінному магнтіному полі, у вольтах

N — кількість витків у котушці

Φ — магнітний потік у веберах

Якщо в провіднику виникає електрорушійна сила, то відповідно, індукований в ньому струм буде визначатися за законом Ома формулою

де R - опір провідника. Такий струм називається індукційним струмом.

Закони Фарадея (рос. законы Фарадея; англ. Faraday's laws of electrolysis; нім. Faradaysches Gesetze n pl – основні закони електролізу. Встановлюють взаємозв’язок між кількістю електрики, яка проходить через електропровідний розчин (електроліт), і кількістю речовини, яка виділяється на електродах.

Перший закон: маса m речовини, яка виділилась на електроді під час проходження електричного струму, прямо пропорційна значенню q електричного заряду, пропущеного через електроліт,

де k – електрохімічний еквівалент речовини.

Другий закон: електрохімічні еквіваленти елементів прямо пропорційні їх хімічним еквівалентам.

де A - атомна маса речовини, ν - заряд її йона, F - число Фарадея. Частка A/ν називається хімічним еквівалентом