Мощность, работа, Закон Джоуля-Ленца
Рассмотрим участок цепи, по которому течёт ток I. Напряжение на участке обозначим U, сопротивление участка равно R
Рис.25 Участок цепи
За время t по нашему участку проходит заряд q = It. Заряд перемещается стационарным электрическим полем, которое совершает при этом работу:
A = Uq = UIt
Как вы помните, мощностью называется отношение работы ко времени её совершения. В частности, мощность тока — это отношение работы тока ко времени, за которое эта работа совершена:
| 
| Мощность электрического тока
| I – сила тока (А, Ампер)
U – напряжение (В, Вольт)
R – сопротивление (Ом)
Q – количество теплоты (Дж, Джоуль)
А - работа (Дж, Джоуль)
Р – мощность (Вт, Ватт)
t – время (с, секунда)
| 
| Закон Джоуля-Ленца
|
Магнитное поле
Магнитное поле — это форма материи, окружающей движущиеся электрические заряды. Магнитное поле окружает проводники с током.
Магнитные поля обладают рядом свойств:
· Движущиеся ускоренно электрические заряды создают в окружающем пространстве магнитное поле;
· На движущиеся заряды со стороны магнитного поля действует сила, перпендикулярная направлению движения;
· Силовые линии магнитного поля непрерывны и имеют вихревой характер, не имеют, в отличие от силовых линий электрического поля, начала и конца;
Геометрическое представление о магнитном поле можно получить, если разместить в разных точках пространства очень маленькие стрелки компаса (железные опилки). Опыт показывает, что стрелки выстроятся вдоль определённых линий — так называемых линий магнитного поля.
а)  б)  в) 
рис.26 Магнитное поле: а)прямолинейный проводник с током, б) круговой виток проводника с током, в) катушка с током
Дадим определение этого понятия в виде следующих трёх пунктов.
1. Линии магнитного поля, или линии магнитной индукции — это линии, касательные к которым в любой точке пространства совпадают с направлением вектора магнитной индукции  (Тл) (вектор магнитной индукции – силовая характеристика магнитного поля).
2. Направлением линии магнитного поля считается направление северных концов стрелок
компаса, расположенных в точках данной линии (рис.27).
3. Чем гуще идут линии, тем сильнее магнитное поле в данной области пространства.
 
Рис.27 Поле постоянного магнита
Способы определения направления вектора магнитной индукции:
1. С помощью постоянных магнитов:
· направление вектора магнитной индукции совпадает с направлением на север магнитной стрелки (рис.27)
· в пространстве между полюсами постоянного магнита вектор магнитной индукции выходит из северного полюса
Рис.28 Постоянный магнит
2. Для проводника с током следуетприменятьправило буравчика: -если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитного поля.
Рис.29 Правило Буравчика.
  3. При определении направления вектора магнитной индукции для витка с током следует применятьследствия из правила Буравчика:
· Если ток по витку идет по часовой стрелке, то вектор магнитной индукции направлен вниз
· Если по витку ток идет против часовой стрелки, то вектор магнитной индукции направлен вверх
3. Для определения направления линий магнитного поля соленоида удобнее пользоваться правиломправой руки –если обхватить соленоид ладонью правой руки, направив четыре пальца по направлению тока в витках, то оттопыренный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида.
Рис. 30 Правило правой руки.
Примечание:Катушка получится, если плотно, виток к витку, намотать провод в достаточно длинную спираль (рис. 31). В катушке может быть несколько десятков, сотен или даже тысяч витков. Катушка называется ещё соленоидом.
Рис. 31 Соленоид.
|
Сила Ампера
Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, называется силой Ампера.
· Направление силы Ампера можно определить по правилу левой руки - если ладонь левой руки расположить так, чтобы магнитные линии входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца направить по току в проводнике, то большой палец, отставленный на 90°, покажет направление силы Ампера, действующей на этот проводник в данном магнитном поле.
 
Рис.32 Определение силы Ампера
· Величину силы Ампера определяет закон Ампера: сила  , действующая на проводник с током в однородном магнитном поле, равна произведению магнитной индукции этого поля , силы тока в проводнике I, длины проводника в магнитном поле l и синуса угла α между направлением магнитного поля и направлением тока в проводнике:
| 
| Сила Ампера
| – сила Ампера (Н, Ньютон)
 – вектор магнитной индукции (Тл, Тесла)
 – длина проводника (м, метр)
 – сила тока (А, ампер)
|
Сила Лоренца
Сила, с которой магнитное поле действует на движущийся в нем заряд, называется силой Лоренца.
Определить направление силы Лоренца можно тоже по правилу левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы магнитные линии входили в нее, а четыре вытянутых
пальца направить по направлению движения положительного заряда (или против направления движения отрицательного заряда), то большой палец, отставленный на 90°, покажет направление силы Лоренца. (Для отрицательного заряда направление силы Лоренца будет противоположным)
Рис.33 Определение силы Лоренца
Сила Лоренца  , действующая на заряд q, движущийся в однородном магнитном поле, равна произведению индукции этого поля на заряд, на скорость его движения  и на синус угла  между направлением магнитного поля и направлением движения заряда.
| 
| Сила Лоренца
| – сила Лоренца (Н, Ньютон)
– вектор магнитной индукции (Тл, Тесла)
– длина проводника (м, метр)
– сила тока (А, ампер)
m – масса частицы (кг)
r – радиус описанной окружности (м, метр)
– скорость (м/с)
| 
| Радиус описанной окружности при движении частицы в магнитном поле
| Движение частицы в магнитном поле.
· Если заряженная частица, влетает в однородное магнитное поле параллельно его магнитным линиям, магнитное поле на частицу действовать не будет, ее траектория будет представлять собой прямую линию. (Рис.34а)
· Заряженная частица, влетевшая в однородное магнитное поле перпендикулярно его магнитным линиям, движется равномерно по окружности, охватывающей магнитные линии.При этом сила Лоренца направлена по радиусу к центру окружности(Рис.34б)
· Если заряженная частица влетает в магнитное поле под углом к магнитным линиям, то она станет двигаться по винтовой линии (Рис.34в)
Рис.34 Движение частицы в магнитном поле
|
|
Поиск по сайту:
|