Сила Ампера

cover
30733
Кто такой этот грозный Ампер и в чем его сила? Может быть, он может ударить грушу в парке аттракционов круче всех? Будем разбираться! В этой статье откроем все его тайны.
17 ноября 2023 г.
Содержание статьи

Определение и формула силы Ампера

Нет, конечно, Ампер — это не боец UFC, и его сила никак не связана с умением вывести противника в нокаут. Господин Ампер — французский физик и математик, который занимался изучением электрических и магнитных полей. Поэтому мы будем говорить о том, что связывает эти два мира.


Сила Ампера — это сила, которая действует на проводник с током, когда он находится рядом с магнитом. 


Она помогает нам понять, как электричество и магнит взаимодействуют между собой. Она зависит от силы тока, протекающего в проводнике, магнитного поля, который с ним взаимодействует, и угла между ними. 


Господин Ампер сражался на полях научных боев и проводил много опытов с магнитными полями и электричеством. Ученые — ведь те еще проказники. Только что-то новое придумали и тут же хотят экспериментом это подтвердить. Так, видимо, и пришла в голову идея поместить проводящий материал в среду магнитного поля, и посмотреть, что будет. И произошло вот что: магнитному полю не понравился такой заряженный своей атмосферой элемент, и оно применило к нему силу. Ту самую силу Ампера, которая в честь экспериментатора и называется.


Соответственно, модуль силы Ампера рассчитывается по формуле, которую господин Ампер великодушно для нас вывел в ходе своих опытов, чтобы на экзамене мы были вооружены.



Задачки про электрические и магнитные поля встречаются в первой части ОГЭ и ЕГЭ. Ты должен будешь знать, по какому принципу вычисляются значения в мире электромагнитных отношений. Поэтому будь внимательным, тебе точно пригодится все, что мы расскажем тебе об этих понятиях. 


И не волнуйся за синус, на экзамене можно будет пользоваться непрограммируемым калькулятором с возможностью вычисления тригонометрических функций.



Направление силы Ампера

Итак, что мы знаем от господина Ампера о его силе? Ну, во-первых, наш ученый определил, что это величина векторная, а значит, она имеет определенное направление. Что, в принципе, логично, когда ты применяешь силу, чтобы, к примеру, сдвинуть шкаф, она имеет определенное направление — в ту сторону, куда ты его хочешь сдвинуть. Так и здесь, магнитное поле применяет силу вполне целенаправленно. А вот, куда именно, сейчас мы и узнаем.


Откладывай смартфон и посмотри на свою левую раскрытую ладонь. Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки. Казалось бы, как? Ни электричества в твоей руке нет, — и это хорошо, если честно, — ни магнита никакого чтобы он создал вокруг себя магнитное поле. Придется напрягать воображение!


Представь, что твоя рука — это проводник, и заряды электричества бегут по ней туда, куда указывают твои пальцы. Но не все, есть диверсант — большой палец, он направлен перпендикулярно остальным. Просто запомни его, и представляй дальше: твою ладонь находится между двумя полярностями магнита, и индукция магнитного поля направлена прямо в твою ладонь. Время вспомнить о нашем диверсанте — направление большого пальца и является направлением силы Ампера.

Закон Ампера

Все, что мы узнали о силе Ампера, ученый собрал в единый закон, который тоже называется в честь него. И чтобы блеснуть знаниями не только на экзамене, но и обществе ученых, — кто знает, может быть, ты окажешься в их кругах, если будешь хорошо знать физику, — посмотрим, как он звучит.


Согласно закону Ампера, сила, действующая на проводник, в однородном магнитном поле пропорциональна длине проводника, магнитной индукции, силе тока и синусу угла между магнитной индукцией и проводником. 


Этот закон является фундаментальным законом электромагнетизма и описывает принцип взаимодействия электрических и магнитных полей, а также помогает вычислять все нужные параметры. 


Яркой иллюстрацией закона Ампера является поведение двух заряженных контуров. 


Если поток электрических частиц в проводниках направлен в одну сторону, как показано на рисунке 1, то силы Ампера FА1 и FА2 действует так, что контуры притягиваются друг к другу. А если потоки направлены в разные стороны, как показано на рисунке 2, то силы FА1 и FА2 действует так, что наши контуры отталкиваются.


Чтобы понять этот принцип, учитывай, что контуры с током имеют собственное магнитное поле! Магнитное поле, созданное этими заряженными контурами, проходит вокруг них самих, а магнитные индукции каждого из полей обозначены B1 и B2.

Силы, действующие на проводники с током в магнитном поле

Итак, теперь мы знаем, что воздействует на элемент, проводящий электричество, в магнитном поле. Но этот поток состоит из заряженных частиц, которые несутся по своим делам в строго упорядоченном порядке. И есть еще одна сила, которая действует точечно на каждую движущуюся заряженную частицу в магнитном поле. Эта сила тоже имеет имя известного ученого — господина Лоренца. Величина ее рассчитывается по формуле:

Единицы измерения силы Ампера

Обычно в задачах ОГЭ и ЕГЭ от нас требуют не только решить задачу, но и знать, в чем измеряется искомая величина. 


Поэтому запоминай, все просто: в системе СИ сила Ампера измеряется в Ньютонах и обозначается буквой Н. 


Не путай силу Ампера с силой электрического тока, которая измеряется в системе СИ в Амперах (А). Это две разные величины!



Проверь себя

С какой силой однородное магнитное поле действует на заряженный контур длиной 40 см, расположенный под углом 30 градусов к вектору магнитной индукции, если сила тока в нем 500 мА. Магнитная индукция составляет 0,5 Тл.


  1. 0,0005
  2. 500
  3. 0,05


Как определить направление силы Ампера?


  1. По правилу левой руки.
  2. По правилу правой руки.
  3. По правилу буравчика.


В чем измеряется сила Ампера?



  1. В Амперах.
  2. В Ньютонах.
  3. В Удавах.


Admin1