Виявлення магнітного поля правило лівої руки урок. Магнітний сторож прилавка

Ми знаємо, що магніти діють на провідники, притягуючи чи відштовхуючи їх. Якщо магніт піднести до цвяха, то цвях притягнеться до магніту. У випадку, коли ми маємо не просто провідник, а провідник зі струмом, то на нього стороннє магнітне поле теж діятиме, змушуючи рухатися.

Експерименти з виявлення магнітного поля

Це встановили в результаті неодноразових експериментів, підвішуючи здатну вільно рухатися рамку зі струмом у полі постійного магніту. При пропусканні струму через контур, тобто через рамку, вона відхилялася від свого первісного становища.

При відключенні струму або видаленні магніта рамка поверталася у початкове положення. Тобто магніт зумовлював переміщення у просторі провідника зі струмом. Такий ефект може бути використаний для виявлення магнітного поля за його впливом на електричний струм.

При проведенні експериментів у контурі зі струмом змінювали напрямок струму, а також по-різному встановлювали магніт біля рамки. У цьому рамка відхилялася по-різному. Встановили, що напрямок її відхилення, А, отже, і напрямок дії магнітного поля на провідник зі струмом, пов'язане з напрямом струму в контурі та напрямом магнітних ліній.

«Правило лівої руки»

Для знаходження напрямку цієї дії можна застосовувати "правило лівої руки". Правило лівої руки у фізиці виглядає так:

Якщо ліву руку розташувати так, щоб лінії магнітного поля входили в долоню перпендикулярно до неї, а чотири пальці були направлені по струму, то відставлений на 90 великий палець покаже напрямок чинної на провідник сили.

При цьому треба пам'ятати, що напрямок електричного струму це напрямок руху позитивних зарядів, а не електронів. Струм завжди спрямований від позитивного полюса джерела до негативного. У розчинах електролітів при пропусканні струму його напрямок приймається рух позитивних іонів.

Відповідно, з цього правила можна знайти не тільки напрямок дії сили магнітного поля на провідник зі струмом, але й напрямок струму, якщо відомі напрямок ліній магнітного поля та напрямок його дії на контур, а також можна визначити, куди спрямовані лінії магнітного поля, якщо відомо , куди тече струм, і куди рухається контур зі струмом. Тобто правило лівої руки однаково справедливе і застосовне всім його учасників.

Слід зазначити ще те, що для виникнення чинної на провідник зі струмом сили лінії магнітного поля не повинні бути паралельні або збігатися з напрямком струму в ланцюгу. Максимальне вплив магнітне поле вплине, якщо його лінії будуть перпендикулярні напрямку струму.

Перевірка тесту 1. Магнітне поле породжується електричним струмом. 2.Магнітне поле створюється зарядженими частинками, що рухаються. 3. За напрямок магнітної лінії в будь-якій її точці умовно приймають напрямок, який вказує північний полюс магнітної стрілки, поміщеної в цю точку. 4. Магнітні лінії виходять із північного полюса магніту і входять до південного.

Правило лівої руки для зарядженої частинки Якщо ліву руку розташувати так, щоб лінії магнітного поля входили в долоню перпендикулярно до неї, а чотири пальці були направлені по руху позитивно зарядженої частинки (або проти руху негативно зарядженої частинки), то відставлений на 90 градусів напрямок чинної на частку сили.

Чи не можна захиститися від дії магнітних сил? Як не дивно, речовиною, непроникною для магнітних сил, є те ж саме залізо, яке так легко намагнічується! Усередині кільця із заліза стрілка компаса не відхиляється магнітом, поміщеним поза кільцем.

Завдяки сьогоднішньому відеоуроку ми дізнаємося, як відбувається виявлення магнітного поля щодо його дії на електричний струм. Запам'ятаємо правило лівої руки. За допомогою досвіду ми дізнаємося, як відбувається виявлення магнітного поля щодо його впливу на інший електричний струм. Вивчимо, у чому полягає правило лівої руки.

На цьому уроці ми обговоримо питання, пов'язане з виявленням магнітного поля щодо його дії на електричний струм, і познайомимося з правилом лівої руки.

Звернемося до досвіду. Перший подібний експеримент із дослідження взаємодії струмів було проведено французьким ученим Ампером у 1820 році. Експеримент полягав у наступному: паралельними провідниками пропускали електричний струм в одному напрямку, потім у різних напрямках спостерігали взаємодію цих провідників.

Рис. 1. Досвід Ампера. Сонаправлені провідники зі струмом притягуються, протиспрямовані відштовхуються

Якщо взяти два паралельні провідники, якими проходить електричний струм в одному напрямку, то в цьому випадку провідники будуть притягуватися один до одного. Коли в тих же провідниках електричний струм проходить у різних напрямках, провідники відштовхуються. Таким чином ми спостерігаємо силову дію магнітного поля на електричний струм. Отже, можна сказати таке: магнітне поле створюється електричним струмом і виявляється за його впливом на інший електричний струм (сила Ампера).

Коли було проведено велику кількість аналогічних експериментів, було отримано правило, яке пов'язує між собою напрямок магнітних ліній, напрямок електричного струму і силову дію магнітного поля. Це правило отримало назву правило лівої руки. Визначення: ліву руку потрібно розташувати таким чином, щоб магнітні лінії входили в долоню, чотири витягнуті пальці вказували напрямок електричного струму - тоді відігнутий великий палець вкаже напрямок дії магнітного поля.

Рис. 2. Правило лівої руки

Зверніть увагу: ми не можемо говорити про те, куди спрямована магнітна лінія, туди і діє магнітне поле. Тут взаємозв'язок між величинами дещо складніший, тому ми користуємося правилом лівої руки.

Згадаймо, що електричний струм – це спрямований рух електричних зарядів. Значить, магнітне поле діє на заряд, що рухається. І ми можемо скористатися в цьому випадку так само правилом лівої руки для визначення напряму цієї дії.

Зверніть увагу на малюнок, на якому наведено різні випадки використання правила лівої руки, та проаналізуйте кожен випадок самостійно.

Рис. 3. Різні випадки застосування правила лівої руки

Насамкінець, ще один важливий факт. Якщо електричний струм або швидкість зарядженої частинки спрямовані вздовж ліній магнітного поля, ніякої дії магнітного поля на ці об'єкти не буде.

Список додаткової літератури:

Асламазов Л.Г. Рух заряджених частинок в електричному та магнітному полях // Квант. - 1984. - № 4. - С. 24-25. Мякішев Г.Я. Як працює електродвигун? //Квант. - 1987. - № 5. - С. 39-41. Елементарний підручник з фізики. За ред. Г.С. Ландсберг. Т. 2. – М., 1974. Яворський Б.М., Пінський А.А. Основи фізики. Т.2. - М: Фізматліт, 2003.

Рис. 1. Досвід Ампера. Сонаправлені провідники зі струмом притягуються, протиспрямовані відштовхуються

Рис. 2. Правило лівої руки

Рис. 3. Різні випадки застосування правила лівої руки

Список додаткової літератури:

Запитання.

1. Як на досвіді виявити наявність сили, що діє на провідник зі струмом у магнітному полі?

Потрібно розмістити провідник зі струмом між полюсами магніту так, щоб напрямок струму було перпендикулярно лініям магнітного поля, а кріплення дозволяло провіднику рухатися. При пропущенні струму провідник відхилятиметься, але цього не станеться, якщо прибрати магніт.

2. Як виявляється магнітне поле?

Магнітне поле можна виявити за його впливом на магнітну стрілку або на провідник зі струмом.

3. Від чого залежить напрямок сили, що діє на провідник зі струмом у магнітному полі?

Від напрямку струму та напрямки магнітних ліній.

4. Як читається правило лівої руки для провідника зі струмом, що знаходиться в магнітному полі? для зарядженої частки, що рухається в цьому полі?

Якщо розмістити ліву руку так, щоб лінії магнітної індукції входили в долоню перпендикулярно до неї, а витягнуті чотири пальці вказували напрямок струму (напрямок руху позитивно зарядженої частинки), то відставлений на 90° великий палець покаже напрямок сили, що діє на провідник.

5. Що приймається за напрям струму у зовнішній частині електричного кола?

Це напрямок від позитивного полюса до негативного.

6. Що можна визначити, користуючись правилом лівої руки?

Напрямок сили, що діє на провідник, знаючи напрямок струму та ліній магнітного поля. Напрямок струму, знаючи напрямок сили та магнітних ліній. Напрямок ліній магнітного поля, знаючи напрямок струму та сили, що діє на провідник.

7. У якому разі сила дії магнітного поля на провідник зі струмом або заряджену частинку, що рухається, дорівнює нулю?

У разі коли напрямок руху струму або напрямок швидкості частинок збігається з напрямком ліній магнітної індукції сила дії магнітного поля дорівнює нулю.

Вправи.

1. В яку сторону покотиться легка алюмінієва трубочка під час замикання ланцюга (рис. 112)?

За правилом лівої руки визначаємо, що праворуч.

2. На малюнку 113 зображено два оголені провідники, з'єднані з джерелом струму, і легка алюмінієва трубочка АВ. Вся установка знаходиться у магнітному полі. Визначте напрямок струму в трубочці АВ, якщо в результаті взаємодії цього струму з магнітним полем трубочка котиться провідниками у напрямку, вказаному на малюнку. Який полюс джерела струму є позитивним, а який негативним?

За правилом лівої руки струм рухається від точки А до В, отже верхній полюс джерела струму – позитивний, а нижній – негативний.

3. Між полюсами магнітів (рис. 114) розташовані чотири провідники зі струмом. Визначте, у який бік рухається кожен із них.

Зліва – вгору, вниз. Праворуч – вниз, вгору.

4. На малюнку 115 зображено негативно заряджену частинку. що рухається зі швидкістю v магнітному полі. Зробіть такий самий малюнок у зошиті вкажіть стрілочкою напрямок сили, з якою поле діє частинку.

5. Магнітне поле діє із силою F на частинку, що рухається зі швидкістю v (рис. 116). Визначте знак заряду частки.

Знак заряду частки – негативний (застосовуємо правило лівої руки).