Вектор магнитной индукции направлен. Вектор магнитной индукции
Магнитное поле - это силовое поле, которое создается движущимся электрическим зарядом и действует на него. Силовая характеристика магнитного поля есть вектор индукции магнитного поля. В заданиях по физике часто требуется определить направление вектора магнитной индукции .
Вам понадобится
- - магнит;
- - магнитная стрелка;
- - буравчик.
Инструкция
Определите направление вектора индукции в поле постоянного магнита. Вначале найдите северный и южный полюса в магните - северный обычно окрашен в синий цвет и помечен латинской буквой N, а южный красят в красный и ставят букву S. Если краски и пометок на магните нет, определите полюса с помощью магнитной стрелки с известными полюсами.
Установите стрелку возле магнита, чтобы один из концов стрелки притянулся к нему. Если к магниту притянулся южный полюс стрелки, то на магните это северный полюс. Если, наоборот, притянулся северный, то на магните он соответствует южному полюсу. Затем используйте несложное правило, которое состоит в том, что силовые линии магнитного поля (вектор магнитной индукции ) выходят из северного полюса магнита и входят в южный.
Определите направление вектора магнитной индукции в прямом проводнике. Вначале подсоедините прямой проводник к источнику тока. Не забудьте о том, что за направление тока нужно принять направление от положительного полюса источника тока к отрицательному. Возьмите правый буравчик (штопор) или представьте, что держите его в своей руке.
Вкручивайте штопор по направлению движения тока в проводнике. Таким образом вращение рукоятки укажет направление силовых линий магнитного поля. Зарисуйте линии и постройте по касательной вектор. Построенный вектор и будет показывать направление магнитной индукции .
Узнайте, куда направлен вектор индукции в витке с током. Также возьмите штопор (буравчик). Установите его перпендикулярно плоскости данного витка. Вращайте буравчик в направлении движения тока. Поступательное движение штопора и определяет направление линий магнитной индукции в центре витка.
Определите направление магнитного поля для катушки и соленоида (катушки проводника, намотанного на цилиндрическую поверхность). Используйте правило правой руки. Подключите катушку/соленоид к любому источнику тока, получив полную замкнутую цепь. Правую руку расположите таким образом, чтобы четыре вытянутых пальца указывали направление тока в витках.
Отставленный большой палец покажет направление вектора магнитной индукции внутри соленоида или катушки. Чтобы не использовать правило правой руки, если оно показалось вам сложным, поднесите магнитную стрелку к соленоиду или катушке. Синий (северный) конец стрелки укажет направление вектора индукции . Обратите внимание на то, что силовые линии в соленоиде - прямые.
Внимание, только СЕГОДНЯ!
Все интересное
Правила левой и правой руки позволяют определить физические процессы и найти направления магнитных линий, направления тока и другие физические величины. Правило буравчика и правой руки
Первым, кто сформулировал правило буравчика, был физик Петр…
Направление магнитного поля можно найти как экспериментальным путем, так и заранее рассчитав и определив его теоретически. Сложность же определения зависит от конфигурации источника магнитного поля. Вам понадобитсяУчебник по физике, лист бумаги,…
Правило правого винта используется в терминологии одного из разделов физики, изучающего электромагнитные явления. Данное правило применяют для определения направления магнитного поля. Вам понадобитсяУчебник по физике, карандаш, лист…
Силой Ампера называют силу, с которой магнитное поле действует на проводник с током, помещенный в него. Ее направление можно определить воспользовавшись правилом левой руки, а также по правилу часовой стрелки. Инструкция 1Если в магнитное поле…
Правила правой и левой руки – основные правила, указывающие на то, как определять направление векторов силы Лоренца и магнитной индукции. Также правило правой руки применяют в векторной алгебре. Правило правой рукиПравило правой руки, которое иначе…
Индукция возникает в проводнике при пересечении силовых линий поля, если его перемещать в магнитном поле. Индукция характеризуется направлением, которое можно определить по установленным правилам. Вам понадобится- проводник с током в магнитном…
Под линиями индукции понимают силовые линии магнитного поля. Для того чтобы получить информацию об этом виде материи, недостаточно знать абсолютную величину индукции, нужно знать и ее направление. Направление линий индукции можно найти при помощи…
Чтобы правильно определить вектор магнитной индукции нужно узнать не только его абсолютную величину, но и направление. Абсолютная величина определяется при измерении взаимодействия тел через магнитное поле, а направление - по характеру движения тел…
Магнитная индукция является векторной величиной, а потому кроме абсолютной величины характеризуется направлением. Чтобы найти его, нужно найти полюса постоянного магнита или направление тока, который порождает магнитное поле. Вам понадобится-…
Вектор магнитной индукции является силовой характеристикой магнитного поля. В лабораторных заданиях по физике направление вектора индукции, который обозначается на схемах стрелкой и буквой В, определяется в зависимости от имеющегося в наличии…
Любые проводники с током, движущиеся заряженные частицы, магниты создают вокруг магнитное поле. Определив направление магнитных линий, можно выяснить, как оно будет воздействовать на находящиеся рядом заряженные предметы. Вам понадобится-…
Вектор магнитной индукции
Как показывает опыт, сила F , испытываемая малым элементом линейного тока со стороны других токов, или, что то же самое, со стороны создаваемого ими поля, пропорциональна произведению величины тока I на длину элемента Dl . Поэтому отношение этой силы к произведению I Dl уже не зависит от параметров рассматриваемого элемента тока и может служить количественной характеристикой внешнего поля, в которое помещен этот элемент. Однако все тот же опыт показывает, что действие данного поля на элемент зависит еще и от его ориентации , так что простое деление F на I Dl поля не даст. Из трех векторов F , Dl и поля нужно сконструировать, если это возможно, такую комбинацию, чтобы изменение ориентации Dl , приводящее к изменению F , не меняло величины и направления внешнего магнитного поля, действующего на данный элемент (иначе это поле уже не будет внешним, не зависящим от манипуляций с нашим элементом). Эксперимент говорит, что это возможно, и дает следующее соотношение, которое следует рассматривать как определение магнитного поля:
F = I , (5)
Рис. 2. |
где B – вектор магнитной индукции (называемый так по исторически сложившейся терминологии), вполне аналогичный вектору электрического поля E , а Dl направлен, очевидно, в ту сторону, куда течет ток в рассматриваемом элементе. Вектор B мы часто будем называть вектором магнитного поля или просто магнитным полем.
Таким образом, чтобы экспериментально определить магнитное поле в какой-либо точке пространства, нужно поместить в эту точку малый элемент тока I Dl (рис. 2) и, изменяя его ориентацию, добиться такого положения (а их, как показывает опыт, если B ¹ 0, всегда только два), при котором действующая на него сила обратится в нуль. Вектор B , очевидно, будет в этом случае параллелен или антипараллелен элементу (пунктир OO ¢ на рис. 2), ибо sin a = 0 и F ~ sin a = 0. Повернув далее Dl в произвольной плоскости на p / 2 относительно OO ¢ и измерив силу , испытываемую элементом, найдем магнитное поле по величине и направлению:
а направлено оно так вдоль OO ¢, чтобы векторы Dl , B и образовывали правовинтовую тройку.
Наоборот, зная вектор B в любой точке пространства, можно сразу по формуле (5) найти силу, действующую на малый элемент тока. По величине
F = I DlB sin a, (7)
а направление ее всегда перпендикулярно току и определяется правилом правого винта. Часто правило, устанавливающее взаимную ориентацию векторов, образующих векторное произведение, формулируют, ссылаясь не на винт с правой резьбой или стрелку часов, а на левую руку человека. Тогда его называют правилом левой руки, и для нашего случая оно звучит следующим образом: если левую руку расположить так, чтобы вектор B «входил» в ладонь, а четыре пальца «смотрели» вдоль тока, то отогнутый большой палец укажет направление действующей на элемент силы.
Из (6) может быть получена единица индукции магнитного поля в системе СИ. Она имеет специальное название – тесла (Тл). Очевидно,
Во всех приведенных рассуждениях фигурировал малый элемент, «кусочек» постоянного тока, который, как известно, сам по себе, отдельно, существовать не может. Ведь любая цепь постоянного тока обязана быть замкнутой (или идти из бесконечности в бесконечность), а потому рядом с выделенным ее элементом всегда находятся другие. Можно ли в таком случае говорить о силе, действующей на отдельный элемент, и если да, то как ее измерить?
Рис. 3. |
Несмотря на замкнутость постоянных токов, говорить о такой силе можно. Для ее экспериментального определения достаточно закрепить все участки цепи, предназначенной для исследования магнитного поля, оставив подвижным лишь малый ее отрезок (например так, как изображено на рис. 3, где короткая перемычка Dl может скользить по двум направляющим, оставаясь с ними в контакте), и измерить силу, действующую на этот отрезок (хотя бы по силе, которую нужно приложить к нему, чтобы удержать его в равновесии). Ориентируя различным образом весь этот контур и измеряя всякий раз силу, испытываемую его подвижным элементом, можно по описанному рецепту найти B в любой точке. При этом, конечно, «пробный» элемент тока I Dl должен удовлетворять определенным требованиям, аналогичным тем, которым удовлетворяет пробный заряд в электростатике. Элемент этот обязан быть достаточно малым по размеру, так чтобы исследуемое поле на всем его протяжении было постоянным в пределах заданной точности, и величине тока I , чтобы действие этого элемента (а точнее, всей цепи, в которую он входит) на токи, создающие данное поле, не приводило к заметному перераспределению их в пространстве и не искажало, таким образом, исследуемого поля. Кроме того, ток I , текущий по измерительной цепи, должен быть настолько малым, чтобы остальные ее участки не оказывали существенного влияния на ее подвижный элемент. Другими словами, собственное поле контура в месте расположения должно быть много меньше внешнего. В дальнейшем мы будем считать все эти условия выполненными.
S: На рисунке изображен проводник, через который течет электрический ток. Направление тока указано стрелкой. Вектор магнитной индукции в точке (в)
направлен
-: Вертикально вверх в плоскости чертежа
-: В плоскости чертежа вертикально вниз
-: В плоскости чертежа слева направо
S: На рисунке изображен проводник, через который течет электрический ток. Направление тока указано стрелкой. Вектор магнитной индукции в точке (а) направлен
-: Перпендикулярно плоскости чертежа к нам
+: Перпендикулярно плоскости чертежа от нас
-: Вертикально вверх в плоскости чертежа
-: В плоскости чертежа вертикально вниз
-: В плоскости чертежа слева направо
S: На рисунке изображен проводник, через который течет электрический ток. Направление тока указано стрелкой. Вектор магнитной индукции в точке (а) направлен
-: В плоскости чертежа слева направо
-: Перпендикулярно плоскости чертежа к нам
+: Перпендикулярно плоскости чертежа от нас
-: Вертикально вверх в плоскости чертежа
-: В плоскости чертежа вертикально вниз
S: На рисунке изображен проводник, через который течет электрический ток. Направление тока указано стрелкой. Вектор магнитной индукции в точке (в) направлен
-: В плоскости чертежа слева направо
+: Перпендикулярно плоскости чертежа к нам
-: Перпендикулярно плоскости чертежа от нас
-: Вертикально вверх в плоскости чертежа
-: В плоскости чертежа вертикально вниз
+: Перпендикулярно плоскости чертежа к нам
-: В плоскости чертежа слева направо
-: Перпендикулярно плоскости чертежа от нас
-: Вертикально вверх в плоскости чертежа
-: В плоскости чертежа вертикально вниз
S: На рисунке изображен проволочный виток, через который течет электрический ток. Направление тока указано стрелкой. Вектор магнитной индукции в точке (о) направлен
-: В плоскости чертежа слева направо
-: Перпендикулярно плоскости чертежа к нам
+: Перпендикулярно плоскости чертежа от нас
-: Вертикально вверх в плоскости чертежа
-: В плоскости чертежа вертикально вниз
S: На рисунке изображен проволочный виток, через который течет электрический ток. Направление тока указано стрелкой. Вектор магнитной индукции в точке (о) направлен
-: В плоскости чертежа слева направо
-: Перпендикулярно плоскости чертежа к нам
-: Вертикально вверх в плоскости чертежа
-: В плоскости чертежа вертикально вниз
+: Перпендикулярно плоскости чертежа от нас
S: Квадратная проволочная рамка расположена в однородном магнитном поле перпендикулярно вектору магнитной индукции В как показано на рисунке. Стрелки на рамке показывают направление тока. Сила, действующая на сторону dc рамки, направлена
-: В плоскости чертежа слева направо
-: Перпендикулярно плоскости чертежа к нам
-: Вертикально вверх в плоскости чертежа
+: Перпендикулярно плоскости чертежа от нас
-: В плоскости чертежа вертикально вниз
S: Квадратная проволочная рамка расположена в однородном магнитном поле перпендикулярно вектору магнитной индукции В как показано на рисунке. Стрелки на рамке показывают направление тока. Сила, действующая на сторону ab рамки, направлена
-: В плоскости чертежа слева направо
+: Перпендикулярно плоскости чертежа к нам
-: Вертикально вверх в плоскости чертежа
-: Перпендикулярно плоскости чертежа от нас
-: В плоскости чертежа вертикально вниз
S: Квадратная проволочная рамка расположена в однородном магнитном поле перпендикулярно вектору магнитной индукции В как показано на рисунке. Стрелки на рамке показывают направление тока. Сила, действующая на сторону bc рамки, направлена
+: Равна нулю
-: Перпендикулярно плоскости чертежа к нам
-: Вертикально вверх в плоскости чертежа
-: Перпендикулярно плоскости чертежа от нас
-: В плоскости чертежа вертикально вниз
S: Квадратная проволочная рамка расположена в однородном магнитном поле перпендикулярно вектору магнитной индукции В как показано на рисунке. Стрелки на рамке показывают направление тока. Сила, действующая на сторону ad рамки, направлена
-: Вертикально вверх в плоскости чертежа
-: Перпендикулярно плоскости чертежа от нас
-: В плоскости чертежа вертикально вниз
+: Равна нулю
-: Перпендикулярно плоскости чертежа к нам