مغناطیس برای آدمک ها: فرمول های اساسی، تعریف، مثال ها. برق

جلسه نزدیک است و زمان آن رسیده است که از تئوری به عمل برویم. در آخر هفته، نشستیم و فکر کردیم که بسیاری از دانش‌آموزان بهتر است مجموعه‌ای از فرمول‌های اولیه فیزیک را در اختیار داشته باشند. فرمول های خشک با توضیح: کوتاه، مختصر، نه بیشتر. یک چیز بسیار مفید هنگام حل مشکلات، می دانید. بله، و در امتحان، زمانی که دقیقاً چیزی که روز قبل به طرز ظالمانه ای حفظ شد می تواند از سر من "پرش" کند، چنین انتخابی به خوبی به شما کمک خواهد کرد.

اکثر وظایف معمولاً در سه بخش محبوب فیزیک ارائه می شوند. این مکانیک, ترمودینامیکو فیزیک مولکولی, برق. آنها را ببریم!

فرمول های اساسی در دینامیک فیزیک، سینماتیک، استاتیک

بیایید با ساده ترین شروع کنیم. حرکت مستطیل و یکنواخت مورد علاقه قدیمی.

فرمول های سینماتیک:

البته حرکت دایره ای را فراموش نکنیم و سپس به سراغ دینامیک و قوانین نیوتن برویم.

پس از دینامیک، زمان آن است که شرایط تعادل اجسام و مایعات را در نظر بگیریم، یعنی. استاتیک و هیدرواستاتیک

اکنون فرمول های اساسی را در مورد موضوع "کار و انرژی" ارائه می دهیم. ما بدون آنها کجا بودیم!

فرمول های اساسی فیزیک مولکولی و ترمودینامیک

بیایید بخش مکانیک را با فرمول های ارتعاشات و امواج به پایان برسانیم و به سراغ فیزیک مولکولی و ترمودینامیک برویم.

کارایی، قانون گی-لوساک، معادله کلاپیرون- مندلیف - همه این فرمول های شیرین در زیر جمع آوری شده اند.

راستی! برای همه خوانندگان ما تخفیف در نظر گرفته شده است 10% بر .

فرمول های اساسی در فیزیک: الکتریسیته

زمان آن فرا رسیده که به سراغ الکتریسیته برویم، اگرچه ترمودینامیک آن را کمتر دوست دارد. بیایید با الکترواستاتیک شروع کنیم.

و به رول درام، با فرمول های قانون اهم، القای الکترومغناطیسی و نوسانات الکترومغناطیسی پایان می دهیم.

همین. البته می شد یک کوه کامل از فرمول ها داد، اما این بی فایده است. هنگامی که فرمول های زیادی وجود دارد، می توانید به راحتی گیج شوید و سپس مغز را کاملا ذوب کنید. ما امیدواریم که برگه تقلب ما از فرمول های فیزیک پایه به شما کمک کند مشکلات مورد علاقه خود را سریعتر و کارآمدتر حل کنید. و اگر می خواهید چیزی را روشن کنید یا فرمول مورد نیاز خود را پیدا نکردید: از متخصصان بپرسید خدمات دانشجویی. نویسندگان ما صدها فرمول را در سر خود نگه می دارند و روی کارهایی مانند آجیل کلیک می کنند. با ما تماس بگیرید، و به زودی هر کاری برای شما "خیلی سخت" خواهد بود.

اجسام باردار می توانند علاوه بر الکتریکی، نوع دیگری از میدان ایجاد کنند. اگر بارها حرکت کنند، آنگاه نوع خاصی از ماده در فضای اطراف آنها ایجاد می شود که به آن می گویند میدان مغناطیسی. بنابراین، جریان الکتریکی که یک حرکت مرتب بارها است، یک میدان مغناطیسی نیز ایجاد می کند. مانند میدان الکتریکی، میدان مغناطیسی در فضا محدود نیست، بسیار سریع منتشر می شود، اما همچنان با سرعتی محدود. تنها با تأثیر آن بر اجسام باردار متحرک (و در نتیجه جریان) قابل تشخیص است.

برای توصیف میدان مغناطیسی، لازم است که مشخصه نیروی میدان، مشابه بردار شدت، معرفی شود. Eمیدان الکتریکی. چنین مشخصه ای بردار است بالقای مغناطیسی در سیستم واحدهای SI، 1 تسلا (T) به عنوان واحد القای مغناطیسی در نظر گرفته می شود. اگر در میدان مغناطیسی با القاء باشد بطول هادی را قرار دهید لبا جریان من، سپس نیرویی فراخوانده شد با قدرت آمپر، که با فرمول محاسبه می شود:

جایی که: که در- القای میدان مغناطیسی منجریان در هادی است، ل- طول آن نیروی آمپر عمود بر بردار القای مغناطیسی و جهت جریان عبوری از هادی هدایت می شود.

برای تعیین جهت نیروی آمپر معمولاً استفاده می شود قانون دست چپ: اگر دست چپ خود را طوری قرار دهید که خطوط القایی وارد کف دست شوند و انگشتان دراز شده در امتداد جریان قرار گیرند، آنگاه شست جمع شده جهت نیروی آمپر را نشان می دهد که بر هادی وارد می شود (شکل را ببینید).

اگر زاویه α بین جهات بردار القای مغناطیسی و جریان در هادی با 90 درجه متفاوت است، سپس برای تعیین جهت نیروی آمپر، باید مؤلفه میدان مغناطیسی را که عمود بر جهت است، در نظر گرفت. جاری. باید مشکلات این مبحث را به همان روشی که در دینامیک یا استاتیک حل کرد، یعنی. با نوشتن نیروها در امتداد محورهای مختصات یا با جمع نیروها بر اساس قوانین جمع بردار.

لحظه نیروهای وارد بر حلقه با جریان

بگذارید حلقه با جریان در میدان مغناطیسی باشد و صفحه حلقه بر میدان عمود باشد. نیروهای آمپر فریم را فشرده می کنند و نتیجه آنها برابر با صفر خواهد بود. اگر جهت جریان را تغییر دهید، نیروهای آمپر جهت خود را تغییر می دهند و قاب منقبض نمی شود، بلکه کشیده می شود. اگر خطوط القای مغناطیسی در صفحه قاب قرار بگیرند، گشتاوری از نیروهای آمپر ایجاد می شود. گشتاور دورانی نیروهای آمپربرابر است با:

جایی که: اس- مساحت قاب، α - زاویه بین نرمال به قاب و بردار القای مغناطیسی (نرمال بردار عمود بر صفحه قاب است) ن- تعداد دور، ب- القای میدان مغناطیسی من- قدرت فعلی در قاب.

نیروی لورنتس

نیروی آمپری که بر روی یک قطعه رسانا به طول Δ لبا جریان منواقع در یک میدان مغناطیسی برا می توان بر حسب نیروهای وارد بر حامل های بار منفرد بیان کرد. این نیروها نامیده می شوند نیروهای لورنتس. نیروی لورنتس که بر ذره ای با بار وارد می شود qدر یک میدان مغناطیسی ببا سرعت حرکت می کند v، با فرمول زیر محاسبه می شود:

گوشه α در این عبارت برابر است با زاویه بین سرعت و بردار القای مغناطیسی. جهت نیروی لورنتس که بر روی آن عمل می کند مثبتیک ذره باردار و همچنین جهت نیروی آمپر را می توان با قاعده دست چپ یا قانون جیملت (و همچنین نیروی آمپر) پیدا کرد. بردار القای مغناطیسی باید به طور ذهنی در کف دست چپ چسبیده شود، چهار انگشت بسته باید در امتداد سرعت ذره باردار هدایت شوند و شست خم شده جهت نیروی لورنتس را نشان می دهد. اگر ذره دارد منفیبار، سپس جهت نیروی لورنتس که توسط قانون دست چپ یافت می شود، باید با خلاف آن جایگزین شود.

نیروی لورنتس عمود بر بردارهای القای سرعت و میدان مغناطیسی است. وقتی یک ذره باردار در میدان مغناطیسی حرکت می کند نیروی لورنتز کار نمی کند. بنابراین، مدول بردار سرعت با حرکت ذره تغییر نمی کند. اگر یک ذره باردار در یک میدان مغناطیسی یکنواخت تحت تأثیر نیروی لورنتس حرکت کند و سرعت آن در صفحه ای عمود بر بردار القای میدان مغناطیسی باشد، آنگاه ذره در دایره ای حرکت می کند که شعاع آن را می توان با استفاده از آن محاسبه کرد. فرمول زیر:

نیروی لورنتس در این مورد نقش یک نیروی مرکزگرا را بازی می کند. دوره چرخش یک ذره در میدان مغناطیسی یکنواخت عبارت است از:

آخرین عبارت نشان می دهد که برای ذرات باردار یک جرم معین متردوره چرخش (و در نتیجه فرکانس و سرعت زاویه ای) به سرعت (و در نتیجه به انرژی جنبشی) و شعاع مسیر بستگی ندارد. آر.

نظریه میدان مغناطیسی

اگر دو سیم موازی جریان را در یک جهت حمل کنند، جذب می شوند. اگر در جهت مخالف یکدیگر باشند، یکدیگر را دفع می کنند. الگوهای این پدیده به طور تجربی توسط آمپر ایجاد شد. برهمکنش جریان ها توسط میدان های مغناطیسی آنها ایجاد می شود: میدان مغناطیسی یک جریان توسط نیروی آمپر بر جریان دیگر و بالعکس عمل می کند. آزمایش ها نشان داده اند که مدول نیروی وارد بر قطعه ای به طول Δ لهر یک از هادی ها با شدت جریان نسبت مستقیم دارند من 1 و من 2 در هادی ها، طول قطعه Δ لو با فاصله نسبت معکوس دارد آربین آنها:

جایی که: μ 0 یک مقدار ثابت است که نامیده می شود ثابت مغناطیسی. وارد کردن ثابت مغناطیسی به SI نوشتن تعدادی از فرمول ها را ساده می کند. مقدار عددی آن:

μ 0 = 4π 10 -7 H / A 2 ≈ 1.26 10 -6 H / A 2.

با مقایسه عبارتی که برای نیروی برهمکنش دو هادی با جریان و بیان نیروی آمپر داده شد، به راحتی می توان بیانی برای القای میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط هر یک از هادی های مستطیلی با جریاندر فاصله آراز او:

جایی که: μ - نفوذپذیری مغناطیسی ماده (در ادامه در این مورد بیشتر). اگر جریان در یک حلقه دایره ای جریان دارد، پس مرکز القای میدان مغناطیسی سیم پیچبا فرمول تعیین می شود:

خطوط نیرومیدان مغناطیسی به خطوطی در امتداد مماس هایی گفته می شود که فلش های مغناطیسی روی آن ها قرار دارند. سوزن مغناطیسیبه نام آهنربای بلند و نازک، قطب های آن نوک تیز هستند. یک سوزن مغناطیسی که روی یک نخ معلق است همیشه در یک جهت می چرخد. در همان زمان، یک انتهای آن به سمت شمال، دیگری به سمت جنوب هدایت می شود. از این رو نام قطب ها: شمال ( ن) و جنوبی ( اس). آهنرباها همیشه دو قطب دارند: شمال (با رنگ آبی یا حرف نشان داده شده است ن) و جنوبی (به رنگ قرمز یا حروف اس). آهنرباها مانند بارها برهم کنش دارند: مانند قطب ها دفع می کنند و قطب های مخالف جذب می شوند. گرفتن آهنربا با یک قطب غیرممکن است. حتی اگر آهنربا شکسته شود، هر قسمت دارای دو قطب متفاوت خواهد بود.

بردار القای مغناطیسی

بردار القای مغناطیسی- یک کمیت فیزیکی برداری که مشخصه میدان مغناطیسی است، از نظر عددی برابر با نیروی وارد بر عنصر جریان 1 A و طول 1 متر است، اگر جهت خط میدان عمود بر هادی باشد. نشان داده شده است که در، واحد اندازه گیری - 1 تسلا. 1 T یک مقدار بسیار بزرگ است، بنابراین، در میدان های مغناطیسی واقعی، القای مغناطیسی با mT اندازه گیری می شود.

بردار القای مغناطیسی به صورت مماس به خطوط نیرو هدایت می شود، یعنی. منطبق با جهت قطب شمال یک سوزن مغناطیسی است که در یک میدان مغناطیسی معین قرار گرفته است. جهت بردار القای مغناطیسی با جهت نیروی وارد بر هادی مطابقت ندارد، بنابراین، خطوط میدان مغناطیسی، به طور دقیق، خطوط نیرو نیستند.

خط میدان مغناطیسی آهنرباهای دائمیبا توجه به خود آهنرباها همانطور که در شکل نشان داده شده است:

چه زمانی میدان مغناطیسی جریان الکتریکیبرای تعیین جهت خطوط میدان از قانون استفاده کنید "دست راست": اگر هادی را در دست راست خود بگیرید تا انگشت شست در امتداد جریان قرار گیرد، چهار انگشت که هادی را در هم می‌بندند، جهت خطوط نیرو را در اطراف هادی نشان می‌دهند:

در مورد جریان مستقیم، خطوط القای مغناطیسی دایره هایی هستند که صفحات آنها بر جریان عمود هستند. بردارهای القای مغناطیسی به صورت مماس بر دایره هدایت می شوند.

شیر برقی- یک هادی که روی یک سطح استوانه ای شکل زخمی شده است که جریان الکتریکی از آن عبور می کند منمشابه میدان یک آهنربای دائمی مستقیم. طول شیر برقی داخل لو تعداد نوبت ها نیک میدان مغناطیسی یکنواخت با القاء ایجاد می شود (جهت آن نیز با قانون دست راست تعیین می شود):

خطوط میدان مغناطیسی شبیه خطوط بسته هستندویژگی مشترک همه خطوط مغناطیسی است. به چنین میدانی میدان گردابی می گویند. در مورد آهنرباهای دائمی، خطوط به سطح ختم نمی شوند، بلکه به داخل آهنربا نفوذ کرده و به داخل بسته می شوند. این تفاوت بین میدان های الکتریکی و مغناطیسی با این واقعیت توضیح داده می شود که بر خلاف الکتریکی، بارهای مغناطیسی وجود ندارند.

خواص مغناطیسی ماده

همه مواد دارای خواص مغناطیسی هستند. خواص مغناطیسی یک ماده مشخص می شود نفوذپذیری مغناطیسی نسبی μ ، که موارد زیر در مورد آن صادق است:

این فرمول مطابقت بردار القای مغناطیسی میدان را در خلاء و در یک محیط معین بیان می کند. بر خلاف برهمکنش الکتریکی، در طول برهمکنش مغناطیسی در محیط، می توان هم تقویت و هم ضعیف شدن برهمکنش را در مقایسه با خلاء مشاهده کرد که در آن نفوذپذیری مغناطیسی وجود دارد. μ = 1. دیامغناطیس هانفوذپذیری مغناطیسی μ کمی کمتر از وحدت مثال: آب، نیتروژن، نقره، مس، طلا. این مواد تا حدودی میدان مغناطیسی را ضعیف می کنند. پارامغناطیس- اکسیژن، پلاتین، منیزیم - تا حدودی افزایش میدان، داشتن μ کمی بیشتر از یک در فرومغناطیس ها- آهن، نیکل، کبالت - μ >> 1. مثلاً برای آهن μ ≈ 25000.

شار مغناطیسی القای الکترومغناطیسی

پدیده القای الکترومغناطیسیتوسط فیزیکدان برجسته انگلیسی M. Faraday در سال 1831 کشف شد. این شامل وقوع یک جریان الکتریکی در یک مدار رسانای بسته با تغییر در زمان شار مغناطیسی وارد شده به مدار است. شار مغناطیسی Φ در سراسر میدان اسکانتور مقدار نامیده می شود:

جایی که: بمدول بردار القای مغناطیسی است، α زاویه بین بردار القای مغناطیسی است بو نرمال (عمود) بر صفحه کانتور، اس- منطقه کانتور، ن- تعداد چرخش در مدار. واحد شار مغناطیسی در سیستم SI وبر (Wb) نامیده می شود.

فارادی به طور تجربی ثابت کرد که وقتی شار مغناطیسی در یک مدار رسانا تغییر می کند، القای EMF ε ind، برابر با نرخ تغییر شار مغناطیسی از طریق سطح محدود شده توسط کانتور، با علامت منفی گرفته شده است:

تغییر در شار مغناطیسی که در مدار بسته نفوذ می کند به دو دلیل ممکن است رخ دهد.

1. شار مغناطیسی به دلیل حرکت مدار یا قطعات آن در یک میدان مغناطیسی ثابت زمان تغییر می کند. این مورد زمانی است که هادی ها و همراه با آنها حامل های بار آزاد در یک میدان مغناطیسی حرکت می کنند. وقوع EMF القایی با عمل نیروی لورنتس بر بارهای آزاد در هادی های متحرک توضیح داده می شود. نیروی لورنتس در این مورد نقش یک نیروی خارجی را بازی می کند.
2. دلیل دوم تغییر در شار مغناطیسی وارد شده به مدار، تغییر زمان میدان مغناطیسی در زمانی است که مدار ثابت است.

هنگام حل مسائل، مهم است که فوراً تعیین کنید که شار مغناطیسی چگونه تغییر می کند. سه گزینه ممکن است:

1. میدان مغناطیسی تغییر می کند.
2. ناحیه کانتور تغییر می کند.
3. جهت قاب نسبت به میدان تغییر می کند.

در این مورد، هنگام حل مسائل، EMF معمولاً مدول در نظر گرفته می شود. اجازه دهید به یک مورد خاص نیز توجه کنیم که در آن پدیده القای الکترومغناطیسی رخ می دهد. بنابراین، حداکثر مقدار emf القایی در مداری متشکل از نچرخش، منطقه اس، چرخش با سرعت زاویه ای ω در میدان مغناطیسی با القاء که در:

حرکت یک هادی در میدان مغناطیسی

هنگام حرکت دادن طول هادی لدر یک میدان مغناطیسی ببا سرعت vیک اختلاف پتانسیل در انتهای آن ایجاد می شود که ناشی از عمل نیروی لورنتس بر روی الکترون های آزاد در هادی است. این تفاوت پتانسیل (به طور دقیق، EMF) با فرمول پیدا می شود:

جایی که: α - زاویه ای که بین جهت سرعت و بردار القای مغناطیسی اندازه گیری می شود. EMF در قسمت های ثابت مدار رخ نمی دهد.

اگر میله بلند باشد Lدر میدان مغناطیسی می چرخد که دراطراف یکی از انتهای آن با سرعت زاویه ای ω ، سپس در انتهای آن یک اختلاف پتانسیل (EMF) وجود خواهد داشت که با فرمول قابل محاسبه است:

اندوکتانس خود القایی. انرژی میدان مغناطیسی

خود القایییک مورد خاص مهم از القای الکترومغناطیسی است، زمانی که یک شار مغناطیسی در حال تغییر، که باعث ایجاد EMF القایی می شود، توسط یک جریان در خود مدار ایجاد می شود. اگر جریان در مدار مورد بررسی به دلایلی تغییر کند، میدان مغناطیسی این جریان و در نتیجه شار مغناطیسی خود که در مدار نفوذ می کند تغییر می کند. در مدار یک EMF خود القایی رخ می دهد که طبق قانون لنز از تغییر جریان در مدار جلوگیری می کند. شار مغناطیسی خود Φ ، نفوذ در مدار یا سیم پیچ با جریان، متناسب با قدرت جریان است من:

عامل تناسب Lدر این فرمول ضریب خود القایی یا نامیده می شود اندوکتانسکویل ها واحد اندوکتانس SI، هانری (H) است.

یاد آوردن:اندوکتانس مدار به شار مغناطیسی یا قدرت جریان در آن بستگی ندارد، بلکه تنها با شکل و اندازه مدار و همچنین خواص محیط تعیین می شود. بنابراین، هنگامی که قدرت جریان در مدار تغییر می کند، اندوکتانس بدون تغییر باقی می ماند. اندوکتانس یک سیم پیچ را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد:

جایی که: n- غلظت چرخش ها در واحد طول سیم پیچ:

خود القای EMF، که در یک سیم پیچ با مقدار اندوکتانس ثابت ایجاد می شود، طبق فرمول فارادی برابر است با:

بنابراین EMF خود القایی با اندوکتانس سیم پیچ و نرخ تغییر قدرت جریان در آن نسبت مستقیم دارد.

میدان مغناطیسی دارای انرژی است.همانطور که یک خازن شارژ شده دارای منبع انرژی الکتریکی است، یک سیم پیچ با جریانی که از سیم پیچ های آن عبور می کند دارای منبع انرژی مغناطیسی است. انرژی دبلیوسیم پیچ میدان مغناطیسی m با اندوکتانس Lتولید شده توسط جریان منرا می توان با یکی از فرمول ها محاسبه کرد (با در نظر گرفتن فرمول از یکدیگر پیروی می کنند Φ = LI):

با همبستگی فرمول انرژی میدان مغناطیسی سیم پیچ با ابعاد هندسی آن، می توانیم فرمولی برای چگالی انرژی حجمی میدان مغناطیسی(یا انرژی در واحد حجم):

قانون لنز

اینرسی- پدیده ای که هم در مکانیک رخ می دهد (هنگام شتاب دادن به خودرو، به عقب خم می شویم، با افزایش سرعت مقابله می کنیم، و هنگام ترمزگیری، به جلو خم می شویم، با کاهش سرعت مقابله می کنیم)، و هم در فیزیک مولکولی (زمانی که یک مایع گرم می شود، سرعت تبخیر افزایش می یابد، سریع ترین مولکول ها مایع را ترک می کنند، سرعت گرمایش را کاهش می دهند) و غیره. در الکترومغناطیس، اینرسی در مخالفت با تغییر در شار مغناطیسی وارد شده به مدار ظاهر می شود. اگر شار مغناطیسی افزایش یابد، جریان القایی ایجاد شده در مدار به گونه ای هدایت می شود که از افزایش شار مغناطیسی جلوگیری شود و اگر شار مغناطیسی کاهش یابد، جریان القایی ایجاد شده در مدار به گونه ای هدایت می شود که از مغناطیسی جلوگیری شود. شار از کاهش

در آن وب سایت برای انجام این کار، به هیچ چیز نیاز ندارید، یعنی: هر روز سه تا چهار ساعت را به آماده شدن برای CT در فیزیک و ریاضیات، مطالعه تئوری و حل مسائل اختصاص دهید. واقعیت این است که CT امتحانی است که در آن فقط دانستن فیزیک یا ریاضیات کافی نیست، همچنین باید بتوانید به سرعت و بدون شکست تعداد زیادی از مسائل را در موضوعات مختلف و پیچیدگی های متفاوت حل کنید. دومی را فقط با حل هزاران مشکل می توان آموخت.

اجرای موفقیت آمیز، سخت کوش و مسئولانه این سه نکته به شما این امکان را می دهد که در CT نتیجه عالی، حداکثر توانایی خود را نشان دهید.

خطایی پیدا کردید؟

اگر همانطور که به نظر می رسد خطایی در مواد آموزشی پیدا کردید، لطفاً از طریق پست در مورد آن بنویسید. همچنین می توانید در مورد خطا در شبکه اجتماعی () بنویسید. در نامه، موضوع (فیزیک یا ریاضی)، نام یا شماره مبحث یا تست، شماره تکلیف یا جایی در متن (صفحه) که به نظر شما در آن خطایی وجود دارد را مشخص کنید. همچنین توضیح دهید که خطای ادعا شده چیست. نامه شما بی توجه نمی ماند، یا خطا تصحیح می شود، یا به شما توضیح داده می شود که چرا اشتباه نیست.

فرمول های الکتریسیته و مغناطیس مطالعه اصول الکترودینامیک به طور سنتی با یک میدان الکتریکی در خلاء آغاز می شود. برای محاسبه نیروی برهمکنش بین دو بار دقیق و محاسبه قدرت میدان الکتریکی ایجاد شده توسط یک بار نقطه ای، باید بتوان قانون کولن را اعمال کرد. برای محاسبه قدرت میدان ایجاد شده توسط بارهای گسترده (رشته باردار، صفحه و غیره)، قضیه گاوس اعمال می شود. برای یک سیستم بارهای الکتریکی، لازم است که اصل را اعمال کنیم

هنگام مطالعه مبحث "جریان مستقیم" لازم است قوانین اهم و ژول لنز را در تمام اشکال در نظر بگیرید هنگام مطالعه "مغناطیس" باید در نظر داشت که میدان مغناطیسی از بارهای متحرک ایجاد می شود و بر بارهای متحرک تأثیر می گذارد. . در اینجا باید به قانون بیوت ساوارت لاپلاس توجه کرد. باید توجه ویژه ای به نیروی لورنتس داشت و حرکت یک ذره باردار در میدان مغناطیسی را در نظر گرفت.

پدیده های الکتریکی و مغناطیسی با شکل خاصی از وجود ماده - یک میدان الکترومغناطیسی - به هم متصل می شوند. اساس نظریه میدان الکترومغناطیسی نظریه ماکسول است.

جدول فرمول های اساسی برای الکتریسیته و مغناطیس

در رساناها، تحت شرایط خاصی، یک حرکت منظم منظم حامل های بار الکتریکی آزاد می تواند رخ دهد. چنین حرکتی نامیده می شود شوک الکتریکی. جهت حرکت بارهای آزاد مثبت به عنوان جهت جریان الکتریکی در نظر گرفته می شود، اگرچه در بیشتر موارد الکترون ها حرکت می کنند - ذرات باردار منفی.

اندازه گیری کمی جریان الکتریکی قدرت جریان است منیک کمیت فیزیکی اسکالر برابر با نسبت بار است q، از طریق مقطع هادی برای یک بازه زمانی منتقل می شود تی، تا این بازه زمانی:

اگر جریان ثابت نباشد، برای یافتن مقدار بار عبور شده از هادی، مساحت شکل زیر نمودار وابستگی قدرت جریان به زمان محاسبه می شود.

اگر شدت جریان و جهت آن با گذشت زمان تغییر نکند، چنین جریانی نامیده می شود دائمی. قدرت جریان توسط آمپرمتر اندازه گیری می شود که به صورت سری به مدار متصل می شود. در سیستم بین المللی واحدهای SI، جریان بر حسب آمپر [A] اندازه گیری می شود. 1 A = 1 C/s.

به عنوان نسبت بار کل به کل زمان (یعنی طبق همان اصل سرعت متوسط ​​یا هر مقدار متوسط ​​دیگری در فیزیک) یافت می شود:

اگر جریان در طول زمان به طور یکنواخت از مقدار تغییر کند من 1 برای ارزش گذاری من 2، سپس مقدار جریان متوسط ​​را می توان به عنوان میانگین حسابی مقادیر شدید یافت:

چگالی جریان- قدرت جریان در واحد سطح مقطع هادی با فرمول محاسبه می شود:

هنگامی که جریان از یک هادی عبور می کند، جریان مقاومت از هادی را تجربه می کند. دلیل مقاومت، برهمکنش بارها با اتم های ماده هادی و با یکدیگر است. واحد مقاومت 1 اهم است. مقاومت هادی آربا فرمول تعیین می شود:

جایی که: ل- طول هادی، اسسطح مقطع آن است، ρ - مقاومت ماده هادی (مراقب باشید که مقدار دوم را با چگالی ماده اشتباه نگیرید)، که مشخصه توانایی ماده هادی در مقاومت در برابر عبور جریان است. یعنی این همان ویژگی یک ماده است مانند بسیاری دیگر: ظرفیت گرمایی ویژه، چگالی، نقطه ذوب و غیره. واحد اندازه گیری مقاومت 1 اهم متر است. مقاومت ویژه یک ماده یک مقدار جدولی است.

مقاومت یک هادی به دمای آن نیز بستگی دارد:

جایی که: آر 0 - مقاومت هادی در 0 درجه سانتیگراد، تیدرجه حرارت بر حسب درجه سانتیگراد بیان می شود، α ضریب دمایی مقاومت است. برابر با تغییر نسبی مقاومت با افزایش دما به میزان 1 درجه سانتی گراد است. برای فلزات، همیشه بزرگتر از صفر، برای الکترولیت ها، برعکس، همیشه کمتر از صفر است.

دیود در مدار DC

دیود- این یک عنصر مدار غیر خطی است که مقاومت آن به جهت جریان جریان بستگی دارد. دیود به شرح زیر تعیین می شود:

فلش در نماد شماتیک یک دیود نشان می دهد که در کدام جهت جریان را می گذراند. در این حالت، مقاومت آن صفر است و دیود را می توان به سادگی با یک هادی با مقاومت صفر جایگزین کرد. اگر جریان در جهت مخالف از دیود عبور کند، دیود دارای مقاومت بی نهایت زیادی است، یعنی به هیچ وجه جریانی را از خود عبور نمی دهد و قطعی در مدار است. سپس بخش مدار با دیود را می توان به سادگی از بین برد، زیرا جریان از آن عبور نمی کند.

قانون اهم. اتصال سری و موازی هادی ها

فیزیکدان آلمانی G. Ohm در سال 1826 به طور تجربی ثابت کرد که قدرت فعلی منجریان از طریق یک هادی فلزی همگن (یعنی رسانایی که نیروهای خارجی در آن عمل نمی کنند) با مقاومت آر، متناسب با ولتاژ Uدر انتهای هادی:

ارزش آرتماس گرفت مقاومت الکتریکی. هادی با مقاومت الکتریکی نامیده می شود مقاومت. این نسبت بیان می کند قانون اهم برای بخش همگن مدار: قدرت جریان در یک هادی با ولتاژ اعمال شده نسبت مستقیم و با مقاومت هادی نسبت معکوس دارد.

هادی هایی که از قانون اهم پیروی می کنند نامیده می شوند خطی. وابستگی گرافیکی قدرت جریان مناز ولتاژ U(این گونه نمودارها مشخصه های جریان-ولتاژ نامیده می شوند، به اختصار VAC) با یک خط مستقیم که از مبدا می گذرد، نشان داده می شود. لازم به ذکر است که مواد و وسایل زیادی وجود دارند که از قانون اهم تبعیت نمی کنند، مانند دیود نیمه هادی یا لامپ تخلیه گاز. حتی برای هادی های فلزی در جریان های به اندازه کافی بالا، انحراف از قانون خطی اهم مشاهده می شود، زیرا مقاومت الکتریکی هادی های فلزی با افزایش دما افزایش می یابد.

هادی ها در مدارهای الکتریکی را می توان به دو روش متصل کرد: سری و موازی. هر روشی الگوهای خاص خود را دارد.

1. الگوهای اتصال سریال:

فرمول مقاومت کل مقاومت های سری متصل برای هر تعداد رسانا معتبر است. اگر مدار به صورت سری وصل شده باشد nهمان مقاومت آر، سپس مقاومت کل آر 0 با فرمول پیدا می شود:

2. الگوهای اتصال موازی:

فرمول مقاومت کل مقاومت های متصل به موازات برای هر تعداد رسانا معتبر است. اگر مدار به صورت موازی وصل شده باشد nهمان مقاومت آر، سپس مقاومت کل آر 0 با فرمول پیدا می شود:

ابزار اندازه گیری الکتریکی

برای اندازه گیری ولتاژ و جریان در مدارهای الکتریکی DC از دستگاه های خاصی استفاده می شود - ولت مترو آمپر متر.

ولت مترطراحی شده برای اندازه گیری اختلاف پتانسیل اعمال شده در پایانه های آن. به موازات بخشی از مدار که اختلاف پتانسیل بر روی آن اندازه گیری می شود، متصل می شود. هر ولت متری مقداری مقاومت داخلی دارد. آرب برای اینکه ولت متر هنگام اتصال به مدار اندازه گیری شده، توزیع مجدد قابل توجهی از جریان ها را ایجاد نکند، مقاومت داخلی آن باید در مقایسه با مقاومت بخشی از مداری که به آن متصل است، بزرگ باشد.

آمپرمترطراحی شده برای اندازه گیری جریان در مدار. آمپرمتر به صورت سری به شکاف مدار الکتریکی متصل می شود تا کل جریان اندازه گیری شده از آن عبور کند. آمپرمتر نیز مقداری مقاومت داخلی دارد. آرآ. برخلاف ولت متر، مقاومت داخلی آمپرمتر در مقایسه با مقاومت کل مدار باید به اندازه کافی کوچک باشد.

EMF. قانون اهم برای یک مدار کامل

برای وجود جریان مستقیم، وجود دستگاهی در مدار بسته الکتریکی با قابلیت ایجاد و حفظ اختلاف پتانسیل در مقاطع مدار به دلیل کار نیروهای با منشاء غیرالکترواستاتیک ضروری است. چنین وسایلی نامیده می شوند منابع جریان مستقیم. نیروهای با منشاء غیرالکترواستاتیکی که بر روی حامل های شارژ آزاد از منابع جاری وارد می شوند نامیده می شوند نیروهای خارجی.

ماهیت نیروهای خارجی می تواند متفاوت باشد. در سلول‌های گالوانیکی یا باتری‌ها، آنها در نتیجه فرآیندهای الکتروشیمیایی به وجود می‌آیند، در ژنراتورهای DC، زمانی که هادی‌ها در یک میدان مغناطیسی حرکت می‌کنند، نیروهای خارجی ایجاد می‌شوند. تحت تأثیر نیروهای خارجی، بارهای الکتریکی در داخل منبع جریان در برابر نیروهای میدان الکترواستاتیک حرکت می کنند، به همین دلیل می توان جریان الکتریکی ثابتی را در یک مدار بسته حفظ کرد.

هنگامی که بارهای الکتریکی در امتداد مدار DC حرکت می کنند، نیروهای خارجی که در داخل منابع جریان وارد می شوند کار می کنند. کمیت فیزیکی برابر با نسبت کار آنیروهای خارجی هنگام حرکت بار qاز قطب منفی منبع جریان به مثبت به مقدار این بار، نامیده می شود نیروی حرکتی منبع (EMF):

بنابراین، EMF با کار انجام شده توسط نیروهای خارجی هنگام حرکت یک بار مثبت مشخص می شود. نیروی الکتروموتور، مانند اختلاف پتانسیل، بر حسب ولت (V) اندازه گیری می شود.

قانون اهم برای مدار کامل (بسته):قدرت جریان در مدار بسته برابر است با نیروی حرکتی منبع تقسیم بر مقاومت کل (داخلی + خارجی) مدار:

مقاومت r- مقاومت داخلی (ذاتی) منبع جریان (بستگی به ساختار داخلی منبع دارد). مقاومت آر– مقاومت بار (مقاومت مدار خارجی).

افت ولتاژ در مدار خارجیدر حالی که برابر است (به آن نیز می گویند ولتاژ در پایانه های منبع):

مهم است که درک کنید و به خاطر بسپارید: EMF و مقاومت داخلی منبع جریان با اتصال بارهای مختلف تغییر نمی کند.

اگر مقاومت بار صفر باشد (منبع روی خود بسته می شود) یا بسیار کمتر از مقاومت منبع، آنگاه مدار جریان پیدا می کند. جریان اتصال کوتاه:

جریان اتصال کوتاه - حداکثر جریانی که می توان از یک منبع معین با نیروی الکتروموتور به دست آورد ε و مقاومت داخلی r. برای منابع با مقاومت داخلی کم، جریان اتصال کوتاه می تواند بسیار زیاد باشد و باعث از بین رفتن مدار یا منبع الکتریکی شود. به عنوان مثال، باتری های سرب اسیدی مورد استفاده در خودروها می توانند جریان اتصال کوتاه چند صد آمپر داشته باشند. اتصال کوتاه در شبکه های روشنایی که توسط ایستگاه های فرعی تغذیه می شوند (هزاران آمپر) بسیار خطرناک هستند. برای جلوگیری از تأثیر مخرب چنین جریان های بالایی، فیوزها یا قطع کننده های مدار ویژه در مدار قرار می گیرند.

چندین منبع EMF در یک مدار

اگر مدار حاوی چندین emf به صورت سری متصل شده اند، این که:

1. با اتصال صحیح (قطب مثبت یک منبع به منفی منبع دیگر) اتصال منابع، کل EMF همه منابع و مقاومت داخلی آنها را می توان با فرمول های زیر بدست آورد:

به عنوان مثال، چنین اتصال منابع در کنترل از راه دور، دوربین ها و سایر لوازم خانگی که با چندین باتری کار می کنند انجام می شود.

2. در صورت اتصال نادرست منابع (منابع با همان قطب ها وصل شده اند)، کل EMF و مقاومت آنها با فرمول محاسبه می شود:

در هر دو حالت، مقاومت کل منابع افزایش می یابد.

در اتصال موازیاتصال منابع فقط با همان EMF منطقی است، در غیر این صورت منابع به یکدیگر تخلیه می شوند. بنابراین، کل EMF برابر با EMF هر منبع خواهد بود، یعنی با اتصال موازی، باتری با EMF بزرگ دریافت نمی کنیم. این باعث کاهش مقاومت داخلی باتری منابع می شود که به شما امکان می دهد جریان و توان بیشتری را در مدار دریافت کنید:

این معنای ارتباط موازی منابع است. در هر صورت، هنگام حل مسائل، ابتدا باید کل EMF و مقاومت داخلی کل منبع حاصل را پیدا کنید و سپس قانون اهم را برای مدار کامل بنویسید.

کار و توان فعلی. قانون ژول لنز

کار آجریان الکتریسیته منجریان از طریق یک هادی ثابت با مقاومت آر، تبدیل به گرما می شود س، که بر روی هادی خودنمایی می کند. این کار را می توان با استفاده از یکی از فرمول ها محاسبه کرد (با در نظر گرفتن قانون اهم، همه آنها از یکدیگر پیروی می کنند):

قانون تبدیل کار جریان به گرما به طور تجربی توسط J. Joule و E. Lenz به طور مستقل ایجاد شد و نامیده می شود. قانون ژول – لنز. قدرت جریان الکتریکیبرابر با نسبت کار جریان آبه بازه زمانی Δ تی، که این کار برای آن انجام شده است، بنابراین می توان آن را با استفاده از فرمول های زیر محاسبه کرد:

کار جریان الکتریکی در SI، طبق معمول، با ژول (J)، قدرت - بر حسب وات (W) بیان می شود.

تعادل انرژی مدار بسته

اکنون یک مدار DC کامل متشکل از منبعی با نیروی الکتروموتور را در نظر بگیرید ε و مقاومت داخلی rو یک ناحیه همگن خارجی با مقاومت آر. در این حالت توان مفید یا توان آزاد شده در مدار خارجی عبارت است از:

حداکثر توان مفید ممکن منبع بدست می آید اگر آر = rو برابر است با:

اگر، هنگامی که به همان منبع جریان از مقاومت های مختلف متصل می شود آر 1 و آر 2 توان مساوی به آنها اختصاص داده می شود، سپس مقاومت داخلی این منبع جریان را می توان با فرمول پیدا کرد:

تلفات برق یا برق در منبع جریان:

کل توان تولید شده توسط منبع فعلی:

بهره وری منبع فعلی:

الکترولیز

الکترولیت هامرسوم است که رسانه های رسانایی را که در آنها جریان الکتریکی با انتقال ماده همراه است، می نامند. حامل های بارهای آزاد در الکترولیت ها یون های دارای بار مثبت و منفی هستند. الکترولیت ها شامل بسیاری از ترکیبات فلزات با متالوئیدها در حالت مذاب و همچنین برخی مواد جامد هستند. با این حال، نمایندگان اصلی الکترولیت ها که به طور گسترده در فناوری استفاده می شوند، محلول های آبی اسیدهای معدنی، نمک ها و بازها هستند.

عبور جریان الکتریکی از الکترولیت با آزاد شدن ماده ای روی الکترودها همراه است. این پدیده نامگذاری شده است الکترولیز.

جریان الکتریکی در الکترولیت ها حرکت یون های هر دو علامت در جهت مخالف است. حرکت یون های مثبت به سمت الکترود منفی ( کاتد، یونهای منفی - به الکترود مثبت ( آند). یون های هر دو علامت در محلول های آبی نمک ها، اسیدها و قلیاها در نتیجه شکافتن برخی مولکول های خنثی ظاهر می شوند. این پدیده نامیده می شود تفکیک الکترولیتی.

قانون الکترولیزبه طور تجربی توسط فیزیکدان انگلیسی M. Faraday در سال 1833 تاسیس شد. قانون فارادیمقدار محصولات اولیه آزاد شده بر روی الکترودها در طول الکترولیز را تعیین می کند. بنابراین توده مترماده آزاد شده در الکترود مستقیماً با بار نسبت دارد سعبور از الکترولیت:

ارزش کتماس گرفت معادل الکتروشیمیایی. با استفاده از فرمول قابل محاسبه است:

جایی که: nظرفیت ماده است، ن A ثابت آووگادرو است، مجرم مولی ماده است، هشارژ اولیه است. گاهی اوقات نماد زیر برای ثابت فارادی نیز معرفی می شود:

جریان الکتریکی در گازها و در خلاء

جریان الکتریکی در گازها

در شرایط عادی، گازها جریان الکتریسیته را هدایت نمی کنند. این به دلیل خنثی بودن الکتریکی مولکول های گاز و در نتیجه عدم وجود حامل های بار الکتریکی است. برای اینکه گاز تبدیل به یک رسانا شود، باید یک یا چند الکترون از مولکول ها جدا شود. سپس حامل های بار رایگان - الکترون ها و یون های مثبت وجود خواهد داشت. این فرآیند نامیده می شود یونیزاسیون گاز.

یونیزه کردن مولکول های گاز با تأثیر خارجی امکان پذیر است - یون ساز. یونیزه کننده ها می توانند: جریان نور، اشعه ایکس، جریان الکترونی یا α -ذرات. مولکول های گاز نیز در دمای بالا یونیزه می شوند. یونیزاسیون منجر به ظهور حامل های بار آزاد در گازها - الکترون ها، یون های مثبت، یون های منفی (الکترون ترکیب شده با یک مولکول خنثی) می شود.

اگر یک میدان الکتریکی در فضای اشغال شده توسط یک گاز یونیزه ایجاد شود، حامل های بارهای الکتریکی به شیوه ای منظم شروع به حرکت خواهند کرد - به این ترتیب جریان الکتریکی در گازها ایجاد می شود. اگر یونیزر از کار بیفتد، گاز دوباره خنثی می شود، زیرا نوترکیبی- تشکیل اتم های خنثی توسط یون ها و الکترون ها.

جریان الکتریکی در خلاء

خلاء چنان درجه ای از نادر شدن گاز است که در آن می توان از برخورد بین مولکول های آن غفلت کرد و فرض کرد که مسیر آزاد متوسط ​​از ابعاد خطی ظرفی که گاز در آن قرار دارد بیشتر است.

جریان الکتریکی در خلاء رسانایی شکاف بین الکترود در حالت خلاء نامیده می شود. در این حالت، مولکول‌های گاز به قدری کم هستند که فرآیندهای یونیزاسیون آنها نمی‌تواند تعداد الکترون‌ها و یون‌هایی را که برای یونیزاسیون ضروری هستند، فراهم کند. رسانایی شکاف بین الکترود در خلاء را می توان تنها با کمک ذرات باردار که به دلیل پدیده انتشار در الکترودها به وجود آمده اند تضمین کرد.

• بازگشت
• رو به جلو

چگونه برای CT در فیزیک و ریاضیات با موفقیت آماده شویم؟

برای آمادگی موفقیت آمیز برای CT در فیزیک و ریاضیات، از جمله موارد دیگر، سه شرط حیاتی باید برآورده شود:

1. تمام مباحث را مطالعه کنید و تمام تست ها و تکالیفی که در مطالب مطالعه در این سایت داده شده است را تکمیل کنید. برای انجام این کار، به هیچ چیز نیاز ندارید، یعنی: هر روز سه تا چهار ساعت را به آماده شدن برای CT در فیزیک و ریاضیات، مطالعه تئوری و حل مسائل اختصاص دهید. واقعیت این است که CT امتحانی است که در آن فقط دانستن فیزیک یا ریاضیات کافی نیست، همچنین باید بتوانید به سرعت و بدون شکست تعداد زیادی از مسائل را در موضوعات مختلف و پیچیدگی های متفاوت حل کنید. دومی را فقط با حل هزاران مشکل می توان آموخت.
2. تمام فرمول ها و قوانین در فیزیک و فرمول ها و روش ها در ریاضیات را بیاموزید. در واقع، انجام این کار نیز بسیار ساده است، فقط حدود 200 فرمول لازم در فیزیک وجود دارد و حتی در ریاضیات کمی کمتر. در هر یک از این موضوعات حدود دوازده روش استاندارد برای حل مسائل با سطح پیچیدگی اولیه وجود دارد که می توان آنها را نیز یاد گرفت و به این ترتیب، به طور کاملاً خودکار و بدون مشکل، بیشتر تحول دیجیتال را در زمان مناسب حل کرد. پس از آن، فقط باید به سخت ترین کارها فکر کنید.
3. در هر سه مرحله تست تمرینی فیزیک و ریاضی شرکت کنید. هر RT را می توان دو بار برای حل هر دو گزینه بازدید کرد. باز هم در CT علاوه بر توانایی حل سریع و کارآمد مسائل و دانش فرمول ها و روش ها، برنامه ریزی صحیح زمان، توزیع نیرو و مهمتر از همه پرکردن صحیح فرم پاسخ نیز ضروری است. ، بدون اینکه تعداد پاسخ ها و تکالیف یا نام خودتان را اشتباه بگیرید. همچنین، در طول RT، مهم است که به سبک طرح سوالات در وظایف عادت کنید، که ممکن است برای یک فرد ناآماده در DT بسیار غیرعادی به نظر برسد.

اجرای موفقیت آمیز، سخت کوش و مسئولانه این سه نکته به شما این امکان را می دهد که در CT نتیجه عالی، حداکثر توانایی خود را نشان دهید.

خطایی پیدا کردید؟

اگر همانطور که به نظر می رسد خطایی در مواد آموزشی پیدا کردید، لطفاً از طریق پست در مورد آن بنویسید. همچنین می توانید در مورد خطا در شبکه اجتماعی () بنویسید. در نامه، موضوع (فیزیک یا ریاضی)، نام یا شماره مبحث یا تست، شماره تکلیف یا جایی در متن (صفحه) که به نظر شما در آن خطایی وجود دارد را مشخص کنید. همچنین توضیح دهید که خطای ادعا شده چیست. نامه شما بی توجه نمی ماند، یا خطا تصحیح می شود، یا به شما توضیح داده می شود که چرا اشتباه نیست.

اغلب اتفاق می افتد که به دلیل اینکه فرمول لازم در دسترس نیست، مشکل قابل حل نیست. استخراج یک فرمول از همان ابتدا سریعترین کار نیست و هر دقیقه مهم است.

در زیر فرمول های اساسی در موضوع "الکتریسیته و مغناطیس" را جمع آوری کرده ایم. اکنون هنگام حل مشکلات می توانید از این مطالب به عنوان مرجع استفاده کنید تا زمان را برای جستجوی اطلاعات لازم تلف نکنید.

مغناطیس: تعریف

مغناطیس برهمکنش بارهای الکتریکی متحرک است که از طریق میدان مغناطیسی رخ می دهد.

رشته شکل خاصی از ماده است. در چارچوب مدل استاندارد، میدان های الکتریکی، مغناطیسی، الکترومغناطیسی، میدان نیروهای هسته ای، میدان گرانشی و میدان هیگز وجود دارد. شاید زمینه های فرضی دیگری وجود داشته باشد که ما فقط می توانیم آنها را حدس بزنیم یا اصلا حدس بزنیم. امروزه ما به میدان مغناطیسی علاقه مندیم.

القای مغناطیسی

همانطور که اجسام باردار یک میدان الکتریکی در اطراف خود ایجاد می کنند، اجسام باردار متحرک نیز میدان مغناطیسی ایجاد می کنند. میدان مغناطیسی نه تنها با حرکت بارها (جریان الکتریکی) ایجاد می شود، بلکه بر روی آنها نیز اثر می گذارد. در واقع، میدان مغناطیسی را تنها می توان با تأثیر آن بر بارهای متحرک تشخیص داد. و با نیرویی به نام نیروی آمپر بر روی آنها عمل می کند که در ادامه به آن پرداخته خواهد شد.

قبل از شروع به ارائه فرمول های خاص، باید در مورد القای مغناطیسی صحبت کنیم.

القای مغناطیسی یک بردار توان مشخصه میدان مغناطیسی است.

با حرف مشخص شده است ب و اندازه گیری شد تسلا (Tl) . با قیاس با قدرت میدان الکتریکی E القای مغناطیسی نشان می دهد که میدان مغناطیسی با چه شدتی روی بار عمل می کند.

به هر حال، در مقاله ما در مورد این موضوع حقایق جالب زیادی خواهید یافت.

چگونه جهت بردار القای مغناطیسی را تعیین کنیم؟در اینجا ما به جنبه عملی موضوع علاقه مندیم. رایج ترین مورد در مسائل، میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط یک هادی با جریان است که می تواند مستقیم یا به شکل دایره یا سیم پیچ باشد.

برای تعیین جهت بردار القای مغناطیسی وجود دارد قانون دست راست. برای استفاده از تفکر انتزاعی و فضایی آماده شوید!

اگر هادی را در دست راست خود بگیرید به طوری که شست در جهت جریان باشد، انگشتان خم شده در اطراف هادی جهت خطوط میدان مغناطیسی را در اطراف هادی نشان می دهند. بردار القای مغناطیسی در هر نقطه به صورت مماس بر خطوط نیرو هدایت خواهد شد.

قدرت آمپر

تصور کنید که یک میدان مغناطیسی با القا وجود دارد ب. اگر هادی به طول قرار دهیم ل ، که جریان از آن عبور می کند من ، سپس میدان با نیروی:

همین است قدرت آمپر . گوشه آلفا زاویه بین جهت بردار القای مغناطیسی و جهت جریان در هادی است.

جهت نیروی آمپر با قانون دست چپ تعیین می شود: اگر دست چپ خود را طوری قرار دهید که خطوط القای مغناطیسی وارد کف دست شوند و انگشتان کشیده شده جهت جریان را نشان دهند، انگشت شست کنار گذاشته شده نشان می دهد. جهت نیروی آمپر

نیروی لورنتس

ما متوجه شدیم که میدان روی یک هادی با جریان عمل می کند. اما اگر اینطور باشد، در ابتدا روی هر بار متحرک جداگانه عمل می کند. نیرویی که میدان مغناطیسی بر بار الکتریکی در حال حرکت در آن وارد می کند نامیده می شود نیروی لورنتس . توجه به این کلمه در اینجا ضروری است "در حال حرکت"، بنابراین میدان مغناطیسی روی بارهای ثابت عمل نمی کند.

بنابراین، یک ذره با بار q در میدان مغناطیسی با القا حرکت می کند که در با سرعت v ، آ آلفا زاویه بین بردار سرعت ذره و بردار القای مغناطیسی است. سپس نیروی وارد بر ذره برابر است با:

چگونه جهت نیروی لورنتس را تعیین کنیم؟قانون دست چپ اگر بردار القایی وارد کف دست شود و انگشتان در جهت سرعت باشند، آنگاه شست خم شده جهت نیروی لورنتس را نشان می دهد. توجه داشته باشید که جهت ذرات با بار مثبت به این ترتیب تعیین می شود. برای بارهای منفی، جهت حاصل باید معکوس شود.

اگر یک ذره جرم متر به میدان عمود بر خطوط القایی پرواز می کند، سپس به صورت دایره ای حرکت می کند و نیروی لورنتس نقش یک نیروی مرکزگرا را بازی می کند. شعاع دایره و دوره چرخش یک ذره در یک میدان مغناطیسی یکنواخت را می توان با فرمول های زیر بدست آورد:

تعامل جریان ها

بیایید دو مورد را در نظر بگیریم. اول، جریان در یک سیم مستقیم جریان می یابد. دومی در یک حلقه دایره ای است. همانطور که می دانیم جریان یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند.

در حالت اول، القای مغناطیسی یک سیم با جریان من در فاصله آر از آن با فرمول محاسبه می شود:

مو نفوذپذیری مغناطیسی ماده است، mu با شاخص صفر ثابت مغناطیسی است.

در حالت دوم، القای مغناطیسی در مرکز یک حلقه دایره ای با جریان:

همچنین هنگام حل مسائل، فرمول میدان مغناطیسی داخل شیر برقی می تواند مفید باشد. - این یک سیم پیچ است، یعنی مجموعه ای از چرخش های دایره ای با جریان.

تعدادشون باشه ن ، و طول خود سولونویل است ل . سپس میدان داخل شیر برقی با فرمول محاسبه می شود:

راستی! برای خوانندگان ما اکنون 10٪ تخفیف در نظر گرفته شده است

شار مغناطیسی و EMF

اگر القای مغناطیسی مشخصه برداری میدان مغناطیسی باشد، پس شار مغناطیسی یک مقدار اسکالر است که یکی از مهمترین مشخصه های میدان نیز می باشد. بیایید تصور کنیم که نوعی قاب یا کانتور داریم که دارای یک منطقه خاص است. شار مغناطیسی نشان می دهد که چند خط نیرو از یک واحد سطح عبور می کند، یعنی شدت میدان را مشخص می کند. اندازه گیری شده در Weberach (Wb) و نشان داد اف .

اس - منطقه کانتور، آلفا زاویه بین نرمال (عمود) به صفحه کانتور و بردار است که در .

هنگام تغییر شار مغناطیسی از طریق مدار، مدار القا می شود EMF برابر با نرخ تغییر شار مغناطیسی در مدار است. به هر حال، می توانید در یکی دیگر از مقالات ما در مورد نیروی الکتروموتور بیشتر بخوانید.

در اصل، فرمول بالا فرمول قانون القای الکترومغناطیسی فارادی است. یادآوری می کنیم که نرخ تغییر هر کمیت چیزی جز مشتق آن نسبت به زمان نیست.

عکس این حالت برای شار مغناطیسی و EMF القایی نیز صادق است. تغییر در جریان در مدار منجر به تغییر در میدان مغناطیسی و بر این اساس، تغییر در شار مغناطیسی می شود. در این حالت، یک EMF خود القایی ایجاد می شود که از تغییر جریان در مدار جلوگیری می کند. شار مغناطیسی که در مدار با جریان نفوذ می کند، شار مغناطیسی خود نامیده می شود، متناسب با قدرت جریان در مدار است و با فرمول محاسبه می شود:

L یک عامل تناسب به نام اندوکتانس است که در اندازه گیری می شود هنری (Gn) . اندوکتانس تحت تأثیر شکل مدار و خواص محیط قرار می گیرد. برای طول سیم پیچ ل و با تعداد دور ن اندوکتانس با فرمول محاسبه می شود:

فرمول EMF خود القایی:

انرژی میدان مغناطیسی

الکتریسیته، انرژی هسته ای، انرژی جنبشی. انرژی مغناطیسی یکی از اشکال انرژی است. در مسائل فیزیکی، اغلب لازم است که انرژی میدان مغناطیسی سیم پیچ محاسبه شود. سیم پیچ انرژی مغناطیسی با جریان من و اندوکتانس L برابر است با:

چگالی انرژی میدان حجمی:

البته اینها همه فرمول های اولیه بخش فیزیک نیستند. « الکتریسیته و مغناطیس » با این حال، آنها اغلب می توانند در حل مسائل و محاسبات استاندارد کمک کنند. اگر با یک ستاره به مشکلی برخورد کردید و نتوانستید کلید آن را پیدا کنید، زندگی خود را ساده کنید و با