Okoli premikajoče se električne. Magnetno polje, njegove lastnosti. Gibljivi naboji in Galileijev princip

Vsak prevodnik, po katerem teče tok, ustvarja magnetno polje v okolici. Električni tok je urejeno gibanje električnih nabojev. Zato lahko rečemo, da vsak naboj, ki se giblje v vakuumu ali mediju, ustvarja okoli sebe magnetno polje. Kot rezultat posploševanja eksperimentalnih podatkov

uveljavljen je bil zakon, ki določa polje B točkastega naboja Q, ki se prosto giblje z nerelativistično hitrostjo v. Pod prostim gibanjem polnjenja se nanaša na njegovo gibanje s konstantno hitrostjo. Ta zakon je izražen s formulo

kje r - vektor polmera, izvlečen iz naboja Q do opazovalnice M(Slika 168). V skladu z izrazom (113.1) je vektor B usmerjen pravokotno na ravnino, v kateri se nahajata vektorja v in r, in sicer: njegova smer sovpada s smerjo translacijskega gibanja desnega vijaka, ko se vrti od v do r Magnetna indukcija modul (113.1) se izračuna po formuli

kjer je a kot med vektorjema v in r.

Če primerjamo izraza (110.1) in (113.1), vidimo, da gibljivi naboj v magnetne lastnosti je enakovreden trenutnemu elementu:

jaz d l=Q v.

Podana zakona (113.1) in (113.2) veljata samo pri nizkih hitrostih (v<

Formula (113.1) določa magnetno indukcijo pozitivnega naboja, ki se giblje s hitrostjo v. Če se negativni naboj premakne, potem Q je treba nadomestiti z - Q. Hitrost v - relativna

hitrost telesa, to je hitrost glede na opazovalca. Vektor IN v obravnavanem referenčnem sistemu je odvisen tako od časa kot od položaja točke M opazovanja. Zato je treba poudariti relativnost magnetno polje gibljivi naboj.

Polje gibajočega se naboja je prvi odkril ameriški fizik G. Rowland (1848-1901). To dejstvo je dokončno ugotovil profesor moskovske univerze A. A. Eikhenwald (1863-1944), ki je preučeval magnetno polje konvekcijskega toka, pa tudi magnetno polje vezanih nabojev polariziranega dielektrika. Magnetno polje prosto gibajočih se nabojev je izmeril akademik A. F. Ioffe, ki je dokazal enakovrednost elektronskega žarka in prevodnega toka v smislu vzbujanja magnetnega polja.

§114. Vpliv magnetnega polja na gibajoči se naboj

Izkušnje kažejo, da magnetno polje ne deluje samo na vodnike s tokom (glej §111), temveč tudi na posamezne naboje, ki se gibljejo v magnetnem polju. Sila, ki deluje na električni naboj Q ki se giblje v magnetnem polju s hitrostjo v imenujemo Lorentzova sila in je izražena s formulo

F=Q[vB], (114.1) kjer je B indukcija magnetnega polja, v katerem se giblje naboj.

Smer Lorentzove sile se določi z uporabo pravila leve roke:če je dlan leve roke nameščena tako, da vanjo vstopi vektor B, štirje iztegnjeni prsti pa so usmerjeni vzdolž vektorja v (za Q> 0 smeri jaz in v sovpadata, za Q<0-противоположны), то отогнутый большой палец покажет направление силы, действующей на pozitivni naboj. Na sl. 169 prikazuje medsebojno usmerjenost vektorjev v, B (polje je usmerjeno proti nam, prikazano na sliki s pikami) in F za pozitiven naboj. Pri negativnem naboju sila deluje v nasprotni smeri.

Modul Lorentzove sile (glej (114.1)) je enak

F=QvB greh,

kjer je  kot med v in IN.

Še enkrat opozorimo (glej § 109), da magnetno polje ne deluje na stacionarni električni naboj. To je bistvena razlika med magnetnim in električnim poljem. Magnetno polje deluje samo na naboje, ki se gibljejo v njem.

Ker lahko velikost in smer vektorja B določimo z delovanjem Lorentzove sile, lahko uporabimo izraz za Lorentzovo silo (skupaj z drugimi, glej § 109) za določitev vektorja magnetne indukcije B.

Lorentzova sila je vedno pravokotna na hitrost gibanja nabitega delca, zato le spremeni smer te hitrosti, ne da bi spremenila njen modul. Posledično Lorentzova sila ne deluje. Z drugimi besedami, konstantno magnetno polje ne opravlja dela na nabitem delcu, ki se giblje v njem, in kinetična energija tega delca se pri gibanju v magnetnem polju ne spremeni.

Če na premikajoči se električni naboj poleg magnetnega polja z indukcijo B deluje tudi električno polje z jakostjo E, potem nastala sila F, ki se nanaša na naboj, je enaka vektorski vsoti sil - sila, ki deluje iz električnega polja in Lorentzova sila:

F=QE + Q[vB].

Ta izraz se imenuje Lorentzova formula. Hitrost v v tej formuli je hitrost naboja glede na magnetno polje.

Preverite sami!!! Okrog gibajočih se nabojev je električno polje... Okoli gibajočih se nabojev je električno polje... Električni tok -... Električni tok -... Enosmerni električni tok -... Enosmerni električni tok -... Dva pogoja za nastanek električnega toka... Dva pogoja za nastanek električnega toka... Jakost toka -... Jakost toka -... Izmeri z ampermetrom... in ga priključi na tokokrog... Izmeri z ampermeter ... in ga priključijo na tokokrog ... Izmerijo ga z voltmetrom ... in ga vključijo ... Izmerijo ga z voltmetrom ... in ga vključijo ... Napetostno-amperska karakteristika za kovine ... Napetostno-amperska karakteristika za kovine... Kaj določa upor prevodnika .. Kaj določa upor prevodnika... Ohmov zakon... Ohmov zakon... Skozi gre naboj enak 20 C. presek vodnika v 10 s. Kolikšen je tok v vezju? Skozi presek vodnika gre v 10 s naboj enak 20 C. Kolikšen je tok v vezju? Omrežna napetost je 220V, tok pa 2A. Kakšen upor ima lahko naprava, ki jo lahko povežemo s tem omrežjem? Omrežna napetost je 220V, tok pa 2A. Kakšen upor ima lahko naprava, ki jo lahko povežemo s tem omrežjem?

2. naloga Določite upor odseka tokokroga, ko je povezan v točkah B in D, če je R1=R2=R3=R4=2 Ohmov. Določite upor odseka tokokroga, ko je povezan v točkah B in D, če je R1=R2=R3= R4=2 Ohma Ali se bo upornost odseka tokokroga spremenila, ko je povezan v točkah A in C? Ali se bo upornost odseka tokokroga spremenila, ko je povezan v točkah A in C? Podano: R1=2 Ohma R2=2 Ohma R3=2 Ohma R4=2 Ohma Najdi: Rob-? Rešitev: 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\Rob=1/4+1/4=1/2 Rob=2 (Ohm) Odgovor: Rob=2 Ohm.

Podano: R1=0,5 OhmR2=2 OhmR3=3,5 OhmR4=4 OhmRob=1 Ohm Podano: R1=0,5 OhmR2=2 OhmR3=3,5 OhmR4=4 OhmRob=1 Ohm Določite način povezave. Določite način povezave Rešitev: R1,3=R1+R3, R1,3=0,5+3,5=4(Ohm) R1,3,4=...; R1,3,4=2 (Ohm) Rob=1 (Ohm) Torej je R1,3 v seriji, R1,3 in R4 sta vzporedna, R1,3,4 in R2 sta vzporedna.

Poglejmo, kako so povezani upori 1,2,3? Ali lahko izračunamo R zanje? 1/R I =1/R 1 +1/R 2 +1/R 3 ; R I =1 Ohm. Zdaj pa poglej, kako so ti trije upori povezani s četrtim? To pomeni, da lahko zamenjam 1,2,3 upore z enim uporom R I =1 Ohm, kar je enakovredno trem vzporedno povezanim uporom. Kakšen bo potem diagram povezave? Nariši ga. Kako lahko zdaj najdemo skupni upor? R Ob = R I + R 4; R Približno =1 Ohm +5 Ohm =6 Ohm Zdaj je treba rešiti vprašanje: kakšna je skupna jakost toka za takšno povezavo? I rev =I=I 4, torej U rev=5 A*6 Ohm=30 V Zapišimo odgovor naloge.

> >R 3,4 =1 Ohm. R rev - ? U AB - ? 2. Preidimo na enakovredno vezje 3. R 1, R 2 in R 3.4 so zaporedno povezani > R rev = R 1 + R 2 + R 3.4 > R rev = 5 Ohm 4. U AB " title="(! LANG: Podano: R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 2 Ohm I = 6 A Rešitev: 1.R 3 in R 4 sta povezana vzporedno, > > >R 3,4 = 1 Ohm R približno - ? ? 2. Preidimo na ekvivalentno vezje 3. R 1, R 2 in R 3.4 so zaporedno povezani > R rev = R 1 + R 2 + R 3.4 > R rev = 5 Ohm 4. U AB" class="link_thumb"> 13 !} Podano: R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 2 Ohma I = 6 A Rešitev: 1. R 3 in R 4 sta povezana vzporedno, > > >R 3,4 = 1 Ohm. R rev - ? U AB - ? 2. Preidimo na enakovredno vezje 3. R 1, R 2 in R 3.4 so zaporedno povezani > R rev = R 1 + R 2 + R 3.4 > R rev = 5 Ohm 4. U AB = U 1 + U 2 +U 3.4, kjer > ali > U AB =6 A 5 Ohm=30 V Odgovor: U AB = 30 V > >R 3,4 =1 Ohm. R rev - ? U AB - ? 2. Preidimo na ekvivalentno vezje 3. R 1, R 2 in R 3.4 so zaporedno povezani > R rev = R 1 + R 2 + R 3.4 > R rev = 5 Ohm 4. U AB "> > > R 3 ,4 = 1 Ohm - ? U AB - 2. Preidimo na ekvivalentno vezje 3. R 1, R 2 in R 3,4 so povezani zaporedno > R 1 + R 2 + R 3 ,4 > R približno =5 Ohm 4. U AB =U 1 +U 2 +U 3.4, kjer > ali > U AB =6 A ·5 Ohm=30 V Odgovor: U AB = 30 V"> > >R 3, 4 = 1 Ohm. R rev - ? U AB - ? 2. Preidimo na enakovredno vezje 3. R 1, R 2 in R 3.4 so zaporedno povezani > R rev = R 1 + R 2 + R 3.4 > R rev = 5 Ohm 4. U AB " title="(! LANG: Podano: R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 2 Ohm I = 6 A Rešitev: 1.R 3 in R 4 sta povezana vzporedno, > > >R 3,4 = 1 Ohm R približno - ? ? 2. Preidimo na ekvivalentno vezje 3. R 1, R 2 in R 3.4 so zaporedno povezani > R rev = R 1 + R 2 + R 3.4 > R rev = 5 Ohm 4. U AB"> title="Podano: R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 2 Ohma I = 6 A Rešitev: 1. R 3 in R 4 sta povezana vzporedno, > > >R 3,4 = 1 Ohm. R rev - ? U AB - ? 2. Preidimo na enakovredno vezje 3. R 1, R 2 in R 3.4 so zaporedno povezani > R rev = R 1 + R 2 + R 3.4 > R rev = 5 Ohm 4. U AB"> !}

Vodoravno: 1. Negativno nabit delec, ki je del atoma. 2. Nevtralni delec, ki je del atomskega jedra. 3. Fizična količina, ki označuje upor, ki ga prevodnik zagotavlja električnemu toku. 4. Enota električnega naboja. 5. Naprava za merjenje jakosti toka. 6. Fizična količina, enako razmerju tekočega dela na preneseno bremenitev. Navpično: 1. Postopek prenosa električnega naboja na telo. 2. Pozitivno nabit delec, ki je del atomskega jedra. 3. Enota za napetost. 4. Enota upora. 5. Atom, ki je pridobil ali izgubil elektron. 6. Usmerjeno gibanje nabitih delcev. 6. Usmerjeno gibanje nabitih delcev.

1. Elektromagnetno polje je vrsta snovi, ki nastane okoli gibajočih se nabojev. Na primer okoli prevodnika, po katerem teče tok. Elektromagnetno polje je sestavljeno iz dveh komponent: električnega in magnetnega polja. Ne morejo obstajati neodvisno drug od drugega. Ena stvar rodi drugo. Pri menjavi električno polje Takoj se pojavi magnet. Elektromagnetno valovanješiri v prostoru v vse smeri od svojega izvora. Lahko si predstavljate, da prižgete žarnico, svetlobni žarki iz nje se širijo na vse strani. Elektromagnetno valovanje pri širjenju prenaša energijo v prostoru. Močnejši kot je tok v prevodniku, ki povzroča polje, večja je energija, ki jo prenaša val. Energija je odvisna tudi od frekvence oddanih valov; če se poveča za 2,3,4-krat, se bo energija valovanja povečala za 4,9,16-krat. To pomeni, da je energija širjenja valov sorazmerna s kvadratom frekvence.

2. Filter v elektroniki naprava za izolacijo zaželenih komponent spektra električnega signala in/ali zadušitev neželenih. Filtri, ki se uporabljajo pri obdelavi signalov, so lahko

analogni ali digitalni

pasivno ali aktivno

linearni in nelinearni

rekurzivne in nerekurzivne

Med številnimi rekurzivnimi filtri ločeno ločimo naslednje filtre (glede na vrsto prenosne funkcije):

Chebyshev filtri

Besselovi filtri

Butterworthovi filtri

eliptični filtri

Glede na to, katere frekvence prepušča (zadržuje) filter, se filtri delijo na

nizkoprepustni filtri (LPF)

visokoprepustni filtri (HPF)

pasovni filtri (BPF)

pasovni (zarezni) filtri (BRF)

fazni filtri

Klasifikacija filtrov

V dizajnih pasivni analogni filtri uporabite koncentrirane ali porazdeljene reaktivne elemente, kot so induktorji in kondenzatorji. Odpornost reaktivnih elementov je odvisna od frekvence signala, zato lahko z njihovo kombinacijo dosežete ojačanje ali dušenje harmonikov z želenimi frekvencami. Aktivni analogni filtri so zgrajeni na osnovi ojačevalnikov, ki jih pokriva povratna zanka (pozitivna ali negativna). Pri aktivnih filtrih se je mogoče izogniti uporabi induktorjev, kar omogoča zmanjšanje fizičnih dimenzij naprav, poenostavitev in pocenitev njihove izdelave.

3. Električni generator- to je naprava, v kateri se neelektrične vrste energije (mehanska, kemična, toplotna) pretvarjajo v električna energija. Razvrstitev elektromehanskih generatorjev

Po vrsti glavnega pogona:

Turbogenerator - električni generator, ki ga poganja parna turbina ali plinskoturbinski motor;

Hidrogenerator - električni generator, ki ga poganja hidravlična turbina;

Dizelski generator - električni generator, ki ga poganja dizelski motor;

Vetrni generator - električni generator, ki pretvarja kinetično energijo vetra v električno;

Po vrsti počitnic električni tok

Trifazni generator

Z vključenimi zvezdastimi navitji

Z vključenimi trikotnimi navitji

Glede na način vzbujanja

Vzbujanje s trajnimi magneti

Z zunanjim vzbujanjem

Samonavdušen

S sekvenčnim vzbujanjem

Z vzporednim vzbujanjem

Z mešanim navdušenjem.

Najenostavnejši generator enosmernega toka je okvir iz prevodnika, nameščen med poloma magneta, katerega konci so povezani z izoliranimi polobroči, imenovanimi kolektorske plošče. Pozitivne in negativne ščetke so pritisnjene na polovične obroče (kolektor), ki so zaprti z zunanjim krogom skozi žarnico. Za delovanje generatorja je treba zasukati okvir prevodnika s kolektorjem. Po pravilu desna roka Ko se okvir vodnika s kolektorjem vrti, se bo v njem induciral električni tok, ki bo spreminjal svojo smer vsakih pol obrata, saj se bodo magnetne silnice na vsaki strani okvirja sekale v eno ali drugo smer. Istočasno se na vsakih pol obrata spremeni stik koncev vodnika okvirja in polobročev komutatorja s ščetkami generatorja. Tok bo tekel v zunanje vezje v eni smeri in se bo spreminjal samo v vrednosti od 0 do maksimuma. Tako kolektor v generatorju služi za popravljanje AC ki ga proizvaja okvir. Da bi bil električni tok konstanten ne samo po smeri, ampak tudi po velikosti (približno konstanten po velikosti), je kolektor sestavljen iz številnih (36 ali več) plošč, prevodnik pa iz številnih okvirjev ali odsekov, izdelanih v oblika armaturnega navitja. 1 - elektromagnetni pol; 2 - vzbujalna tuljava; 3 - kontaktni obroč; 4 - krtača generatorja; S - zunanje vezje; 6 - okvir prevodnika; 7 - vir enosmernega toka.

Električno polje je posebna oblika snovi, skozi katero prihaja do interakcije električno nabitih delcev.

Uvedba koncepta električnega polja je bila potrebna za razlago interakcije električnih nabojev, to je za odgovor na vprašanja: zakaj se pojavijo sile, ki delujejo na naboje, in kako se prenašajo z enega naboja na drugega?

Pojma električnega in magnetnega polja je uvedel veliki angleški fizik Michael Faraday. Po Faradayevi zamisli električni naboji ne delujejo neposredno drug na drugega. Vsak od njih ustvarja v okoliškem prostoru električno polje. Polje enega naboja deluje na drug naboj in obratno. Ko se oddaljite od naboja, polje oslabi.

Z uvedbo pojma polja v fiziki oz. teorija kratkega dosega, katerega glavna razlika od teorije delovanja na dolge razdalje je ideja o obstoju določenega procesa v prostoru med medsebojno delujočimi telesi, ki traja končen čas.

Ta ideja je bila potrjena v delih velikega angleškega fizika J. C. Maxwella, ki je teoretično dokazal, da se morajo elektromagnetne interakcije širiti v prostoru s končno hitrostjo - z, ki je enaka hitrosti svetlobe v vakuumu (300.000 km/s). Eksperimentalni dokaz te izjave je bil izum radia.

V prostoru, ki obdaja stacionarni naboj, nastane električno polje, tako kot se pojavi magnetno polje okoli gibljivih nabojev - tokov ali trajnih magnetov. Magnetno in električno polje se lahko spremenita eno v drugo in tvorita eno samo elektromagnetno polje. Električno polje (tako kot magnetno polje) je le poseben primer splošnega elektromagnetno polje. Izmenična električna in magnetna polja lahko obstajajo brez nabojev in tokov, ki so jih ustvarili. Elektromagnetno polje prenaša določeno količino energije, pa tudi gibalno količino in maso. Tako je elektromagnetno polje fizična entiteta, ki ima določene fizikalne lastnosti.

Torej, narava električnega polja je naslednji:

1. Električno polje je materialno; obstaja neodvisno od naše zavesti.

2. Glavna lastnost električnega polja je njegovo delovanje na električne naboje z določeno silo. S tem dejanjem se ugotovi dejstvo njegovega obstoja. Delovanje polja na enoto naboja je poljska jakost- je ena njegovih glavnih značilnosti, s katero preučujemo porazdelitev polja v prostoru.

Električno polje stacionarnih nabojev imenujemo elektrostatična. Sčasoma se ne spreminja, je neločljivo povezan z naboji, ki so ga ustvarili, in obstaja v prostoru, ki jih obkroža.

• Okoli vsakega prevodnika s tokom, tj. okrog gibajočih se električnih nabojev, je magnetno polje.
• Magnetno polje ne ustvarja samo električni tok, ampak tudi trajni magneti.
• Smer silnic magnetnega polja je povezana s smerjo toka v prevodniku. Ta smer kaže Severni pol magnetno iglo na vsaki točki v polju.

• Ko se smer toka v vodniku spremeni v nasprotno, se magnetne igle zavrtijo za 180°. To kaže na ustrezno spremembo smeri poljskih črt.
• Zemljini magnetni poli se ne ujemajo z geografskimi.
• Severni magnetni pol Zemlja se nahaja blizu južnega geografskega pola.
• Zemljin južni magnetni pol se nahaja blizu severnega geografskega pola.

Preizkusite se

1. Magnetno polje obstaja:
   1. okoli mirujočih električnih nabojev
   2. okoli premikajočih se električnih nabojev in trajnih magnetov
   3. samo okoli trajnih magnetov
   4. v nobenem od zgornjih primerov
2. Oerstedove izkušnje so dokazale, da:
   1. Okoli prevodnika, po katerem teče tok, je magnetno polje
   2. okoli vodnika, po katerem teče tok, ni magnetnega polja
   3. prevodnik, po katerem teče tok, sodeluje z magnetno iglo
   4. dva vzporedna vodnika, po katerih teče tok, delujeta drug na drugega
3. Linije magnetnega polja so:
   1. zaprte krivulje, ki obkrožajo vodnik
   2. ravne črte, ki se nahajajo v smeri toka v prevodniku
   3. črte, ki se nahajajo nasproti smeri toka v prevodniku
   4. črte, ki so pravokotne na vodnik po katerem teče tok

1. Okoli trenutne tuljave:
   1. nastane magnetno polje
   2. se ne pojavi magnetno polje
   3. v nekaterih primerih se magnetno polje pojavi, v drugih izgine
2. V elektromotorju se zgodi naslednja transformacija:
   1. energija premikanja nabojev v mehansko delo
   2. kinetično energijo molekul v mehansko delo
   3. kinetične energije v potencialno
   4. mehansko energijo v električno energijo