Kolem pohybujících se elektrických. Magnetické pole, jeho vlastnosti. Pohybující se náboje a Galileův princip

Každý vodič nesoucí proud vytváří v okolním prostoru magnetické pole. Elektrický proud je uspořádaný pohyb elektrických nábojů. Proto můžeme říci, že jakýkoli náboj pohybující se ve vakuu nebo médiu vytváří kolem sebe magnetické pole. V důsledku zobecnění experimentálních dat

byl stanoven zákon, který určuje pole B bodového náboje Otázka volně se pohybující nerelativistickou rychlostí v. Za volného pohybu náboje jeho pohyb konstantní rychlostí je chápán. Tento zákon je vyjádřen vzorcem

kde r je vektor poloměru získaný z náboje Otázka k pozorovacímu bodu M(obr. 168). Podle výrazu (113.1) je vektor B směrován kolmo na rovinu, ve které se nacházejí vektory v a r, a to: jeho směr se shoduje se směrem translačního pohybu pravého šroubu při jeho otáčení z v do r. Magnetická indukce modul (113,1) se vypočítá podle vzorce

kde a je úhel mezi vektory proti a r.

Porovnáním výrazů (110.1) a (113.1) vidíme, že pohybující se náboj ve svých magnetických vlastnostech odpovídá aktuálnímu prvku:

Já d l= Q proti.

Výše uvedené zákonitosti (113.1) a (113.2) platí pouze při nízkých rychlostech (v<

Vzorec (113.1) určuje magnetickou indukci kladného náboje pohybujícího se rychlostí v. Pokud se záporný náboj pohne, pak Otázka by měl být nahrazen - Q. Rychlost v - relativní

skutečná rychlost, tj. rychlost vzhledem k pozorovateli. Vektor V v uvažovaném referenčním rámci závisí jak na čase, tak na poloze bodu M pozorování. Proto je relativní povaha magnetické pole pohyblivý náboj.

Pole pohybujícího se náboje objevil poprvé americký fyzik G. Rowland (1848-1901). Tuto skutečnost nakonec prokázal profesor Moskevské univerzity A.A. Eichenwald (1863-1944), který studoval magnetické pole konvekčního proudu a také magnetické pole vázaných nábojů polarizovaného dielektrika. Magnetické pole volně se pohybujících nábojů měřil akademik A.F.Ioffe, který prokázal ekvivalenci, pokud jde o excitaci magnetického pole, elektronového paprsku a vodivého proudu.

§114. Působení magnetického pole na pohybující se náboj

Praxe ukazuje, že magnetické pole působí nejen na vodiče s proudem (viz §111), ale také na jednotlivé náboje pohybující se v magnetickém poli. Síla působící na elektrický náboj Otázka nazývá se pohyb v magnetickém poli rychlostí v Lorentzovou silou a je vyjádřen vzorcem

F=Otázka[vB], (114.1) kde B je indukce magnetického pole, ve kterém se náboj pohybuje.

Směr Lorentzovy síly je určen pomocí pravidla levé ruky: pokud je dlaň levé ruky umístěna tak, že do ní vstupuje vektor B, a čtyři natažené prsty směřují podél vektoru v (pro Q> 0 směrů Já a v shodují, pro Otázka<0-противоположны), то отогнутый большой палец покажет направление силы, действующей на kladný náboj. Na obr. 169 ukazuje vzájemnou orientaci vektorů v, B (pole směřuje k nám, na obrázku je znázorněno tečkami) a F za kladný náboj. Na záporný náboj působí síla v opačném směru.

Modul Lorentzovy síly (viz (114.1)) se rovná

F = QvB hřích,

kde  je úhel mezi proti a V.

Znovu zaznamenáváme (viz § 109), že magnetické pole nepůsobí na klidový elektrický náboj. To je zásadní rozdíl mezi magnetickým polem a elektrickým. Magnetické pole působí pouze na náboje, které se v něm pohybují.

Vzhledem k tomu, že působení Lorentzovy síly lze použít ke stanovení modulu a směru vektoru B, lze pro určení magnetického indukčního vektoru B použít výraz pro Lorentzovu sílu (spolu s dalšími, viz § 109).

Lorentzova síla je vždy kolmá na rychlost pohybu nabité částice, takže mění pouze směr této rychlosti, aniž by se měnil její modul. Lorentzova síla proto nefunguje. Jinými slovy, konstantní magnetické pole nefunguje na nabité částici, která se v něm pohybuje, a kinetická energie této částice se při pohybu v magnetickém poli nemění.

Pokud je pohybující se elektrický náboj kromě magnetického pole s indukcí B ovlivněn také elektrickým polem o intenzitě E, pak výsledná síla F aplikovaný na náboj je roven vektorovému součtu sil - síly působící z elektrického pole a Lorentzovy síly:

F=OtázkaE + Otázka[vB].

Tento výraz se nazývá podle Lorentzova vzorce. Rychlost v v tomto vzorci je rychlost náboje vzhledem k magnetickému poli.

Zkontroluj se!!! Kolem pohybujících se nábojů elektrické pole ... Kolem pohybujících se nábojů elektrické pole ... Elektrický proud -... Elektrický proud -... Konstantní elektrický proud -... Konstantní elektrický proud -... Dvě podmínky pro výskyt elektrického proudu. .. Dvě podmínky pro výskyt elektrického proudu ... Síla proudu -... Síla proudu -... Změřte ampérmetrem ... a zapojte jej do obvodu ... Změřte ampérmetrem ... a zahrňte to v obvodu ... Změří to voltmetrem ... a zapnou ... Změří to voltmetrem ... a zapnou ... Voltampérová charakteristika pro kovy ... Voltampérová charakteristika pro kovy ... Co určuje odpor vodiče ... Co určuje odpor vodiče ... Ohmův zákon ... Ohmův zákon ... Náboj rovný 20C projde průřezem vodiče za 10 sekund . Jaký je proud v obvodu? Průřez vodiče projde za 10 s náboj rovnající se 20 C. Jaký je proud v obvodu? Napětí je 220V a proudová síla je 2A. Jaký odpor může mít zařízení, které lze připojit k této síti? Napětí je 220V a proudová síla je 2A. Jaký odpor může mít zařízení, které může být součástí této sítě?

Úkol 2 Určete odpor části obvodu při připojení v bodech B a D, pokud R1 = R2 = R3 = R4 = 2 Ohm Určete odpor části obvodu, když je připojen v bodech B a D, pokud R1 = R2 = R3 = R4 = 2 Ohm Změní se odpor části obvodu při připojení v bodech A a C? Změní se odpor části obvodu při připojení v bodech A a C? Zadáno: R1 = 2 Ohm R2 = 2 Ohm R3 = 2 Ohm R4 = 2 Ohm Najít: Rrev-? Řešení: R1.4 = R1 + R4, R1.4 = 2 + 2 = 4 (Ohm) R2.3 = R2 + R3, R2.3 = 2 + 2 = 4 (Ohm) 1 / Rob = 1 / R1, 4+ 1/R2,3, 1 \ Rb = 1/4 + 1/4 = 1/2 Rb = 2 (Ohm) Odpověď: Rb = 2 Ohm.

Zadáno: R1 = 0,5 Ohm R2 = 2 Ohm R3 = 3,5 Ohm R4 = 4 Ohm Rob = 1 Ohm Zadáno: R1 = 0,5 Ohm R2 = 2 Ohm R3 = 3,5 Ohm R4 = 4 Ohm Rob = 1 Ohm Určete způsob připojení. Určete způsob připojení. Řešení: R1,3 = R1 + R3, R1,3 = 0,5 + 3,5 = 4 (Ohm) R1,3,4 = ...; R1,3,4 = 2 (Ohm) Rb = 1 (Ohm) Takže R1,3-in série, R1,3 a R4-paralelně, R1,3,4 a R2- paralelně.

Zvažte, jak jsou zapojeny rezistory 1,2,3? Můžeme pro ně vypočítat R? 1 / RI = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3; R I = 1 Ohm. Nyní se podívejte, jak jsou tyto tři odpory připojeny ke čtvrtému? Mohu tedy nahradit 1,2,3 rezistory jedním odporem R I = 1 Ohm, což je ekvivalent tří paralelně zapojených rezistorů. Jaké bude potom schéma připojení? Nakresli to. Jak nyní zjistíte celkový odpor? R asi = RI + R4; R Asi = 1 Ohm + 5 Ohm = 6 Ohm Nyní zbývá rozhodnout otázku, jaká je celková proudová síla při takovém připojení? I about = I = I 4, tedy Uob = 5 A * 6 Ohm = 30 V Zapišme si odpověď na problém.

>> R 3,4 = 1 ohm. R o -? U AB -? 2. Přejděme k ekvivalentnímu obvodu 3. R 1, R 2 a R 3,4 jsou spojeny v sérii> R asi = R 1 + R 2 + R 3,4> R asi = 5 Ohm 4. U AB “ title = "(! LANG: Zadáno: R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 2 Ohm I = 6 A Řešení: 1. R 3 a R 4 jsou zapojeny paralelně, >>> R 3,4 = 1 Oh asi R? R asi = 5 Ohm 4. U AB" class="link_thumb"> 13 !} Zadáno: R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 2 Ohm I = 6 A Řešení: 1. R 3 a R 4 jsou zapojeny paralelně, >>> R 3,4 = 1 Ohm. R o -? U AB -? 2. Přejdeme k ekvivalentnímu obvodu 3. R 1, R 2 a R 3,4 jsou spojeny v sérii> R asi = R 1 + R 2 + R 3,4> R asi = 5 Ohm 4. U AB = U 1 + U 2 + U 3,4, kde,> nebo> U AB = 6 A 5 Ohm = 30 V Odpověď: U AB = 30 V >> R 3,4 = 1 ohm. R o -? U AB -? 2. Přejděme k ekvivalentnímu obvodu 3. R 1, R 2 a R 3,4 jsou spojeny v sérii> R asi = R 1 + R 2 + R 3,4> R asi = 5 Ohm 4. U AB “ >>> R 3, 4 = 1 Ohm. R asi -? U AB -? 2. Přejdeme k ekvivalentnímu obvodu 3. R 1, R 2 a R 3,4 jsou zapojeny do série> R asi = R 1 + R 2 + R 3,4> R asi = 5 Ohm 4. U AB = U 1 + U 2 + U 3,4, kde,> nebo> U AB = 6 A · 5 Ohm = 30 V Odpověď: U AB = 30 V ">>> R 3, 4 = 1 ohm. R o -? U AB -? 2. Přejděme k ekvivalentnímu obvodu 3. R 1, R 2 a R 3,4 jsou spojeny v sérii> R asi = R 1 + R 2 + R 3,4> R asi = 5 Ohm 4. U AB “ title = "(! LANG: Zadáno: R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 2 Ohm I = 6 A Řešení: 1. R 3 a R 4 jsou zapojeny paralelně, >>> R 3,4 = 1 Ohm. R about -? U AB -? 2. Přejděme k ekvivalentnímu obvodu 3. R 1, R 2 a R 3,4 jsou zapojeny do série> R asi = R 1 + R 2 + R 3,4> R asi = 5 Ohm 4. U AB"> title="Zadáno: R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 2 Ohm I = 6 A Řešení: 1. R 3 a R 4 jsou zapojeny paralelně, >>> R 3,4 = 1 Ohm. R o -? U AB -? 2. Přejděme k ekvivalentnímu obvodu 3. R 1, R 2 a R 3,4 jsou spojeny v sérii> R asi = R 1 + R 2 + R 3,4> R asi = 5 Ohm 4. U AB"> !}

Horizontálně: 1. Negativně nabitá částice, která je součástí atomu. 2. Neutrální částice, která je součástí atomového jádra. 3. Fyzické množství charakterizující odpor vodiče vůči elektrickému proudu. 4. Jednotka elektrického náboje. 5. Zařízení pro měření síly proudu. 6. Fyzická veličina rovná poměru práce proudu k přenesenému náboji. Vertikální: 1. Proces přenosu elektrického náboje do těla. 2. Kladně nabitá částice, která je součástí atomového jádra. 3. Jednotka napětí. 4. Jednotka odporu. 5. Atom, který přidal nebo ztratil elektron. 6. Směrový pohyb nabitých částic. 6. Směrový pohyb nabitých částic.

1. Elektromagnetické pole je druh hmoty, která vzniká kolem pohybujících se nábojů. Například kolem vodiče s proudem. Elektromagnetické pole se skládá ze dvou složek: elektrického a magnetického pole. Nemohou existovat nezávisle na sobě. Jedna věc vede k druhé. Když se to změní elektrické pole magnetický okamžitě vzniká. Elektromagnetická vlna se šíří v prostoru všemi směry od svého zdroje. Dokážete si představit rozsvícení žárovky, paprsky světla z ní se šíří všemi směry. Když se elektromagnetická vlna šíří, přenáší energii v prostoru. Čím silnější je proud ve vodiči způsobujícím pole, tím větší je energie přenášená vlnou. Energie také závisí na frekvenci emitovaných vln, s nárůstem 2,3,4krát se energie vlny zvýší 4,9,16krát. To znamená, že energie šíření vlny je úměrná druhé mocnině frekvence.

2. Filtr v elektronice zařízení pro oddělení požadovaných složek spektra elektrického signálu a / nebo potlačení nežádoucích. Filtry používané při zpracování signálu jsou

analogový nebo digitální

pasivní nebo aktivní

lineární a nelineární

rekurzivní a nerekurzivní

Mezi sadou rekurzivních filtrů se rozlišují následující filtry (podle typu přenosové funkce):

Chebyshevovy filtry

Besselovy filtry

Butterworthské filtry

eliptické filtry

Podle toho, jakými frekvencemi filtr prochází (zpožďuje), jsou filtry rozděleny na

dolní propusti (LPF)

high-pass filtry (HPF)

pásmové filtry (BPF)

band-stop (notch) filtry (BPF)

fázové filtry

Klasifikace filtrů

V konstrukcích pasivní analogové filtry použijte soustředěné nebo distribuované reaktivní prvky, jako jsou induktory a kondenzátory. Odpor reaktivních prvků závisí na frekvenci signálu, proto jejich kombinací můžete dosáhnout zvýšení nebo snížení harmonických s požadovanými frekvencemi. Aktivní analogové filtry jsou založeny na zesilovačích pokrytých zpětnovazební smyčkou (pozitivní nebo negativní). V aktivních filtrech je možné vyhnout se použití induktorů, což umožňuje zmenšit fyzické rozměry zařízení, zjednodušit a snížit náklady na jejich výrobu.

3. Elektrický generátor je zařízení, ve kterém se neelektrické druhy energie (mechanické, chemické, tepelné) přeměňují na elektrickou energii. Klasifikace elektromechanických generátorů

Podle typu hlavního tahače:

Generátor turbíny - elektrický generátor poháněný motorem parní turbíny nebo plynové turbíny;

Hydrogenerátor - elektrický generátor poháněný hydraulickou turbínou;

Dieselový generátor - elektrický generátor poháněný vznětovým motorem;

Generátor větru - elektrický generátor, který převádí kinetickou energii větru na elektřinu;

Podle typu výstupního elektrického proudu

Třífázový generátor

Se zahrnutím hvězdicových vinutí

Se zahrnutím delty vinutí

Mimochodem vzrušení

Budicí magnet s permanentním magnetem

S vnějším vzrušením

Sebe vzrušený

S důsledným vzrušením

Paralelní buzení

Smíšené vzrušení.

Nejjednodušším generátorem stejnosměrného proudu je rám vodiče umístěný mezi póly magnetu, jehož konce jsou spojeny s izolovanými půlkruhy, nazývanými sběratelské desky. Kladné a záporné kartáče jsou přitlačeny na polokroužky (kolektor), které jsou uzavřeny vnějším obvodem prostřednictvím elektrické žárovky. Aby generátor fungoval, musí být rám vodiče s kolektorem otočen. Podle pravidla pravá ruka když se rám vodiče s kolektorem otáčí, bude v něm indukován elektrický proud, který mění jeho směr každou půl otáčku, protože magnetické siločáry na každé straně rámu se protnou v jednom nebo druhém směru. Současně se kontakt konců vodiče rámu a půlkruhů kolektoru s kartáči generátoru mění každou půl otáčku. Ve vnějším obvodu bude proud procházet jedním směrem a bude se měnit pouze v rozsahu od 0 do maxima. Kolektor v generátoru tedy slouží k usměrňování střídavého proudu generovaného smyčkou. Aby byl elektrický proud konstantní nejen ve směru, ale také ve velikosti (přibližně konstantní ve velikosti), kolektor je vyroben z mnoha (36 nebo více) desek a vodičem je mnoho rámů nebo sekcí vyrobených v forma vinutí kotvy ... 1 - pól elektromagnetu; 2 - budicí cívka; 3 - kontaktní kroužek; 4 - generátorový kartáč; S - externí obvod; 6 - rámeček vodiče; 7 - zdroj konstantního proudu.

Elektrické pole Jedná se o speciální formu hmoty, prostřednictvím které se provádí interakce elektricky nabitých částic.

Zavedení konceptu elektrického pole bylo zapotřebí k vysvětlení interakce elektrických nábojů, tedy k zodpovězení otázek: proč vznikají síly působící na náboje a jak jsou přenášeny z jednoho náboje do druhého?

Pojmy elektrických a magnetických polí představil velký anglický fyzik Michael Faraday. Podle Faradayovy myšlenky na sebe elektrické náboje nepůsobí přímo. Každý z nich tvoří v okolním prostoru elektrické pole... Pole jednoho náboje působí na jiný náboj a naopak. S rostoucí vzdáleností od náboje pole slábne.

Se zavedením pojmu pole ve fyzice, teorie krátkého dosahu, jehož hlavním rozdílem od teorie akce na dálku je představa o existenci určitého procesu v prostoru mezi interagujícími tělesy, který trvá konečný čas.

Tato myšlenka byla potvrzena v pracích velkého anglického fyzika J. C. Maxwella, který teoreticky dokázal, že elektromagnetické interakce by se měly v prostoru šířit konečnou rychlostí - s rovnající se rychlosti světla ve vakuu (300 000 km / s). Vynález rádia byl experimentálním důkazem tohoto tvrzení.

Elektrické pole vzniká v prostoru obklopujícím nehybný náboj, stejně jako magnetické pole vzniká kolem pohybujících se nábojů - proudů nebo permanentních magnetů. Magnetická a elektrická pole se mohou navzájem transformovat a tvořit jediné elektromagnetické pole. Elektrické pole (jako magnetické) je pouze zvláštním případem generála elektromagnetické pole... Střídavá elektrická a magnetická pole mohou existovat bez nábojů a proudů, které je generovaly. Elektromagnetické pole nese určité množství energie, stejně jako hybnost a hmotnost. Elektromagnetické pole je tedy fyzická entita s určitými fyzikálními vlastnostmi.

Tak, povaha elektrického pole je následující:

1. Elektrické pole je hmotné, existuje nezávisle na našem vědomí.

2. Hlavní vlastnost elektrického pole je jeho působení na elektrické náboje s určitou silou. Tímto jednáním se zjišťuje fakt jeho existence. Působení pole na jednotkový náboj - síla pole- je jednou z jeho hlavních charakteristik, která se používá ke studiu distribuce pole v prostoru.

Nazývá se elektrické pole stacionárních nábojů elektrostatický... Časem se nemění, je nerozlučně spjat s náboji, které jej vyvolaly, a existuje v prostoru, který je obklopuje.

• Kolem jakéhokoli vodiče s proudem, tj. Kolem pohybujících se elektrických nábojů, existuje magnetické pole.
• Magnetické pole je vytvářeno nejen elektrickým proudem, ale také permanentní magnety.
• Směr magnetických čar magnetického pole je spojen se směrem proudu ve vodiči. Tento směr označuje severní pól magnetické jehly v každém bodě pole.

• Když je směr proudu ve vodiči obrácen, magnetické šipky se otočí o 180 °. To naznačuje odpovídající změnu směru siločar pole.
• Magnetické póly Země se neshodují s geografickými.
• Severní magnetický pól Ze země se nachází v blízkosti jižního geografického pólu.
• Zemský jižní magnetický pól se nachází poblíž severního geografického pólu.

zkontroluj se

1. Magnetické pole existuje:
   1. kolem stacionárních elektrických nábojů
   2. kolem pohybujících se elektrických nábojů a permanentních magnetů
   3. pouze kolem permanentních magnetů
   4. v žádném z výše uvedených případů
2. Oerstedova zkušenost ukázala, že:
   1. kolem proudového vodiče je magnetické pole
   2. kolem proudového vodiče není žádné magnetické pole
   3. vodič s proudem interaguje s magnetickou jehlou
   4. dva paralelní vodiče s proudem na sebe vzájemně působí
3. Magnetické čáry magnetického pole jsou:
   1. uzavřené křivky obklopující vodič
   2. přímky ve směru proudu ve vodiči
   3. vedení opačná ke směru proudu ve vodiči
   4. vedení kolmá na proudový vodič

1. Kolem cívky s proudem:
   1. vzniká magnetické pole
   2. žádné magnetické pole
   3. v některých případech se objeví magnetické pole, v jiných zmizí
2. Transformace probíhá v elektromotoru:
   1. energie pohybujících se nábojů do mechanické práce
   2. kinetická energie molekul do mechanické práce
   3. kinetická energie do potenciálu
   4. z mechanické energie na energii elektrického proudu