Ответов пока нет | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Посмотреть всех экспертов из раздела Учеба и наука | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Чтобы полить деревья, на каждыеДва параллельных замкнутых на одном конце провода, расстояние между которыми 50 см
Условие задачи:
Два параллельных замкнутых на одном конце провода, расстояние между которыми 50 см, находятся в магнитном поле с индукцией 5 мТл. Плоскость, в которой расположены провода, перпендикулярна полю. По проводам под действием силы 0,1 мН с постоянной скоростью 10 м/с скользит металлический мостик. Найти сопротивление мостика, пренебрегая сопротивлением проводов и силой трения.
Задача №8.4.65 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»
Дано:
\(l=50\) см, \(B=5\) мТл, \(F=0,1\) мН, \(\upsilon=10\) м/с, \(R-?\)
Решение задачи:
Будем считать, что провода, по которым скользит мостик, расположены горизонтально (хотя они могут быть расположены и вертикально, тогда в решении Вам необходимо ещё учесть силу тяжести). Вид сверху на всю конструкцию показан на рисунке. Условно примем магнитное поле, направленное к нам.
Вполне понятно, что мостик в начале будет скользить ускоренно под действием силы \(F\). Поскольку мостик находится в вертикальном магнитном поле, значит в нем будет возникать ЭДС индукции \(\rm E_i\), равная:
\[{{\rm E}_i} = B\upsilon l\]
Из-за возникающей ЭДС индукции \(\rm E_i\) в цепи, состоящей из проводов и мостика, будет течь ток, который можно определить, используя закон Ома. Направление тока – по часовой стрелке (смотрите рисунок к решению) – чтобы это доказать, нужно выделить в мостике положительный заряд и узнать направление действующей на него силы Лоренца.
{ – 3}}}} = 0,625\;Ом = 625\;мОм\]
Ответ: 625 мОм.
Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.
Смотрите также задачи:
8.4.64 Катушка индуктивности площадью 2 см2 из 500 витков толстого провода подключена
8.4.66 С какой угловой скоростью надо вращать прямой проводник длиной 20 см вокруг оси
8.4.67 Тонкий медный провод массой 1 г согнут в виде квадрата, и концы его замкнуты
12.3 Магнитная сила между двумя параллельными токами — University Physics Volume 2
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
- Объясните, как параллельные провода, по которым текут токи, могут притягиваться или отталкиваться друг от друга
- Дайте определение ампера и опишите, как он связан с токоведущими проводами
- Расчет силы притяжения или отталкивания между двумя проводниками с током
Можно было бы ожидать, что между двумя проводниками с током возникают значительные силы, поскольку обычные токи создают магнитные поля, а эти поля воздействуют на обычные токи значительными силами.
Силу между двумя длинными, прямыми и параллельными проводниками, разделенными расстоянием r , можно найти, применяя то, что мы разработали в предыдущих разделах. На рис. 12.9 показаны провода, их токи, поле, создаваемое одним проводом, и последующая сила, которую другой провод испытывает от созданного поля. Рассмотрим поле, создаваемое проволокой 1, и силу, действующую на проволоку 2 (назовем силу F2F2). Поле от I1I1 на расстоянии
12,9
Рисунок
12,9
(a) Магнитное поле, создаваемое длинным прямым проводником, перпендикулярно параллельному проводнику, как показано правилом правой руки (RHR)-2. (b) Вид сверху на два провода, показанные на (а), с одной линией магнитного поля, показанной для провода 1.
Это поле однородно от провода 1 и перпендикулярно ему, поэтому сила F2F2, действующая на длину l провода 2, определяется как F=IlBsinθF=IlBsinθ с sinθ=1:sinθ=1:
F2 =I2lB1.F2=I2lB1.12.10
Силы на проводах равны по величине, поэтому мы просто пишем F для величины F2.F2. (Обратите внимание, что F→1=−F→2.F→1=−F→2.) Поскольку провода очень длинные, удобно думать в терминах
12.11
Отношение F/l есть сила на единицу длины между двумя параллельными токами I1I1 и I2I2, разделенными расстоянием r .
Сила притяжения, если токи имеют одинаковое направление, и отталкивания, если они направлены в противоположные стороны.
Эта сила отвечает за пинч-эффект в электрических дугах и других плазмах. Сила существует независимо от того, есть ли токи в проводах или нет. Это очевидно только в том случае, если общая плотность заряда равна нулю; в противном случае кулоновское отталкивание преобладает над магнитным притяжением. В электрической дуге, где заряды движутся параллельно друг другу, сила притяжения сжимает токи в трубку меньшего размера. В больших автоматических выключателях, таких как те, которые используются в системах распределения электроэнергии по соседству, эффект защемления может концентрировать дугу между пластинами выключателя, пытаясь отключить большой ток, прожечь дыры и даже зажечь оборудование. Другой пример пинч-эффекта можно найти в солнечной плазме, где струи ионизированного материала, такие как солнечные вспышки, формируются под действием магнитных сил.
Определение ампера основано на силе между проводниками с током. Обратите внимание, что для длинных параллельных проводов, разделенных 1 метром, каждый из которых несет 1 ампер, сила на метр составляет
Fl = (4π × 10−7T⋅m/A) (1A) 2 (2π) (1 м) = 2 ×10-7Н/м.Fl=(4π×10-7Т⋅м/А)(1А)2(2π)(1 м)=2×10-7Н/м.12,12
Так как µ0µ0 точно равно 4π×10−7T⋅m/A4π×10−7T⋅m/A по определению, и поскольку 1 T=1N/(A⋅m),1 T=1N/(A⋅ м), сила на метр составляет ровно 2×10-7 Н/м.2×10-7 Н/м. На этом основано определение ампера.
Провода бесконечной длины нецелесообразны, поэтому на практике баланс токов создается с помощью витков провода, разделенных несколькими сантиметрами. Сила измеряется для определения силы тока. Это также дает нам метод измерения кулона. Измеряем заряд, протекающий при токе в один ампер за одну секунду. То есть 1 С=1 А⋅с. 1 С=1 А⋅с. Как для ампера, так и для кулона метод измерения силы между проводниками является наиболее точным на практике.
Пример 12,4
Расчет сил на проводах
Два провода, по обоим проводящим ток из страницы, имеют ток величиной 5,0 мА.
Первый провод расположен на (0,0 см, 3,0 см), а другой провод расположен на (4,0 см, 0,0 см), как показано на рисунке 12.10. Чему равна магнитная сила на единицу длины первого провода на второй и второго провода на первый?Рисунок 12.10 Два токонесущих провода в заданных местах с токами вне страницы.
Стратегия
Каждый провод создает магнитное поле, ощущаемое другим проводом. Расстояние по гипотенузе треугольника между проводами — это радиальное расстояние, используемое в расчетах для определения силы на единицу длины. Поскольку по обоим проводам текут токи в одном направлении, сила направлена друг к другу.Решение
Расстояние между проводами получается из нахождения гипотенузы треугольника:r=(3,0 см)2+(4,0 см)2=5,0 см.r=(3,0 см)2+(4,0 см)2=5,0 см. 9)Н/м.
Значение
Эти провода создавали магнитные поля одинаковой величины, но противоположного направления в местах расположения друг друга.
Независимо от того, одинаковы поля или нет, силы, с которыми провода действуют друг на друга, всегда равны по величине и противоположны по направлению (третий закон Ньютона).Проверьте свое понимание 12,4
Два провода, по обоим проводящим ток вне страницы, имеют ток величиной 2,0 мА и 3,0 мА соответственно. Первый провод расположен на (0,0 см, 5,0 см), а другой провод расположен на (12,0 см, 0,0 см). Какова величина магнитной силы на единицу длины первого провода на второй и второго провода на первый?
электромагнетизм — Почему вокруг провода, подключенного к электричеству дома, нет магнитного поля?
Существует ряд причин, по которым вы не можете обнаружить магнитное поле из-за сетевого кабеля, по которому течет ток.
В первую очередь полезно знать некоторые характеристики и положение магнитометра в смартфоне.
Типичный датчик магнитометра смартфона основан на эффекте Холла и имеет диапазон около $\pm 5 \,\rm мТ$ с частотой дискретизации, которая может варьироваться от примерно $8$ выборок в секунду до $100$ выборок в секунду.
.
Если вы попытались обнаружить магнитное поле непосредственно в сети, то вы должны понимать, что вы конкурируете с другими (более сильными) статическими магнитными полями, которые присутствуют, включая магнитное поле Земли.
Это типичный дисплей, и размещение основного кабеля рядом с телефоном может не изменить направление магнитного поля в заметной степени.
Магнитное поле, которое вы пытаетесь обнаружить, изменяется с частотой $50\,\rm Гц$.
Шагом вперед было бы получить приложение, которое увеличивает чувствительность отображаемого магнитного поля.
Я использовал Sensor Kinetics, который доступен как для устройств iOS, так и для устройств Android.
Начальный дисплей может выглядеть так, учитывая, что я исключил дисплеи для других датчиков, которые содержатся в смартфоне.
На этом дисплее показана одна из проблем с обнаружением флуктуаций магнитного поля сети на частоте $50\,\rm Гц$ — частота дискретизации $38\,\rm Гц$.
Однако x,y и z-компоненты магнитного поля отображаются с приемлемой чувствительностью.
Хотя вы можете использовать этот экран, активировав экран изменения времени (верхний правый значок), вы получите экран с магнитным полем как функцией времени.
С помощью этого экрана и ювелирной (маленькой) отвертки (используйте в , а не в постоянный магнит) вы можете определить положение магнитометра, наблюдая за дисплеем, перемещая отвертку по экрану телефон.
Установка обесточенного сетевого кабеля приведет к нарушению показаний магнитометра до того, как он установится.
Включение тока (к электрическому чайнику) дает ожидаемый эффект.
Изменение магнитного поля не показано при частоте $50 \,\rm Гц$, так как частота дискретизации недостаточно велика.
Итак, вы пытаетесь обнаружить магнитное поле, которое изменяется с частотой $50 \,\rm Гц$ и на самом деле меньше, чем можно было бы предположить, поскольку обнаруженное поле возникает из-за двух токов, которые движутся в противоположных направлениях по проводу под напряжением.
Leave A Comment