Магнитное взаимодействие электрических токов, закон Ампера. Системы единиц.

Закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах.

Если в проводнике течет постоянный ток и проводник остается неподвижным, то работа сторонних сил расходуется на его нагревание. Опыт показывает, что в любом проводнике происходит выделение теплоты, равное работе, совершаемой электрическими силами по переносу заряда вдоль проводника. Если на концах участка проводника имеется разность потенциалов , тогда работу по переносу заряда q на этом участке равна . По определению I= q/t. откуда q= I t. Следовательно . Так как работа идет па нагревание проводника, то выделяющаяся в проводнике теплота Q равна работе электростатических сил . Соотношение выражает закон Джоуля-Ленца в интегральной форме. Введем плотность тепловой мощности w, равную энергии выделенной за единицу время прохождения тока в каждой единице объема проводника где S - поперечное сечение проводника, l - его длина. Используя и соотношение , получим . Но - плотность тока, а , тогда с учетом закона Ома в дифференциальной форме , окончательно получаем . Формула выражает закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме: объемная плотность тепловой мощности тока в проводнике равна произведению его удельной электрической проводимости на квадрат напряженности электрического поля.

1.3.Соленоид с током ведет себя как прямой магнит при этом конец соленоида, обтекается током против часовой стрелки, если смотреть в торец катушки, соответственно Север, а обтекается по часовой стрелке, соответственно Юг. Опыты показали, что взаимодействие контуров с током подобно действию токов на магниты, и соответственно магнитов на ток. Поэтому взаимодействие с током называют магнитным взаимодействием. В отличии от эл взаимодействия магнитное возникает только при наличии движущихся зарядов и токов, и зависит от их величины. Исследуя взаимодействие двух проводов с токами, было обнаружено, что они притягиваются, если токи одинаковые, и отталкиваются если разные. Сила взаимодействия приходится на единицу длины каждого из проводников. На основе этого закона устанавливается единица измерения тока в СИ, и в абсолютной элмагн системе единиц СГСМ. Ток 1А определяется как сила неизменного тока, которая проходя по двум параллельным кр\лин проводникам бесконечной длины и малого сечения, расположенных на расстоянии 1м, в вакууме вызвал бы между ними силу = 2 на 10 в -7. 2.Из закона Ампера следует, что параллельные проводники с постоянными токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных — отталкиваются. Законом Ампера называется также закон, определяющий силу, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током. Сила dF, с которой магнитное поле действует на элемент объёма dV проводника с током плотности J, находящегося в магнитном поле с индукцией B: . Если ток течёт по тонкому проводнику, то , где dl — «элемент длины» проводника — вектор, по модулю равный dl и совпадающий по направлению с током. Тогда предыдущее равенство можно переписать следующим образом: Сила dF, с которой магнитное поле действует на элемент dl проводника с током, находящегося в магнитном поле, прямо пропорциональна силе тока I в проводнике и векторному произведению элемента длины dl проводника на магнитную индукцию B: .Направление силы dF определяется по правилу вычисления векторного произведения, которое удобно запомнить при помощи правила правой руки.

Модуль силы Ампера можно найти по формуле: ,где α — угол между векторами магнитной индукции и тока. Сила dF максимальна когда элемент проводника с током расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции (а=90, sina=1), dFmax=IBdl.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 62; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!