Реферат: Взаимодействие параллельных проводников с током

--PAGE_BREAK-- 



<img width=«12» height=«23» src=«ref-1_538636997-169.coolpic» v:shapes="_x0000_s1027">
1.2
   Сила взаимодействия параллельных токов

         

        В ходе эксперимента мы наблюдали силу, которую нельзя обЪяснить в рамках электростатики. Когда в двух параллельных проводниках ток идет только в одном направлении, между ними существует сила притяжения. Когда токи идут в противоположных направлениях, провода отталкиваются друг от друга.

          Фактическое значение этой силы действующей между параллельными токами, и ее зависимость от расстояния между проводами могут быть измерены с помощью простого устройства в виде весов.[3] В виду отсутствия таковых, примим на веру, результаты опытов которые показывают, что эта сила обратно пропорциональна расстоянию между осями проводов: F
~
1/r.

Поскольку эта сила должна быть обусловлена каким – то влиянием, распространяющимся от одного провода к другому, то такая цилиндрическая геометрия создаст силу, зависящую обратно пропорционально первой степени расстояния. Вспомним, что электростатическое поле распространяется от заряженного провода тоже с зависимостью от расстояния вида 1/r.

Исходя из опытов видно также что сила взаимодействия между проводами зависит от произведения протекающих по ним токов. Из симметрии можно сделать вывод что если эта сила пропорциональна I1, она должна быть пропорциональна и I2.То, что эта сила прямо пропорциональна каждому из токов, представляет собой просто экспериментальный факт[4].

<img width=«121» height=«45» src=«ref-1_538641633-361.coolpic» v:shapes="_x0000_s1029">
             Добавляя коэффициент пропорциональности, можем теперь записать формулу для силы взаимодействия двух параллельных проводов:F ~
l/r,  F
~I1 I2; следовательно,

<img width=«12» height=«23» src=«ref-1_538636997-169.coolpic» v:shapes="_x0000_s1028">
          Коэффициент пропорциональности будет содержать связанный с ним множетель 2p, не в саму константу.[5]

<img width=«143» height=«59» src=«ref-1_538642163-467.coolpic» v:shapes="_x0000_s1030">
          Взаимодействие между двумя парралельными проводами выражается в виде силы на еденицу длины. Чем длиннее провода тем больше сила:

          Расстояние rмежду осями проводов F
/
lизмеряется в метрах. Сила на 1 метр длины измеряется в ньютонах на метр, и токи I1 I2– в амперах. В этом случае значение m
0 в точности равно4p
*10-7.

          В школьном курсе физики первым дается определение кулону через ампер, не давая при этом определения амперу, и затем принимается на веру значение константы k, появляющейся в законе Кулона.

          Только теперь возможно перейти ктому, чтобы рассмотреть определение ампера.

          Когда полагается что m

=4
p
*10-7, уравнение для F
/
l
определяет ампер. Константа m
  называется магнитной постоянной. Она аналогична константе e
0
  — электрической постоянной. Однако в присвоении значений этим двум константам имеется операционное различие. Мы можем выбирать для какой-нибудь одной из них любое произвольное значение. Но затем вторая константа должна определяться на опыте, поскольку кулон и ампер связаны между собой. В (СИ) выбирается m
0  и затем измеряетсяe
0 .

          Исходя теперь из выше описанной формулы значение ампера можно выразить словами: если взаимодействие на 1м длины двух длинных параллельных проводов, находящихся на расстоянии 1м друг от друга, равна 2*10-7Н, то ток в каждом проводе равен 1А.

         

В случае, когда взаимодействующие провода находятся перпендикулярно друг к другу, имеется лиш очень небольшая область влияния, где провода проходят близко друг к другу, и поэтому можно ожидать, что будет мала и сила взаимодействия между проводами. На самом деле эта сила равна нулю. Поскольку силу можно считать положительной, когда токи параллельны, и отрицательной, когда токи антипараллельны, вполне правдоподобно, что эта сила должна быть равна нулю, когда провода перпендикулярны, ибо это нулевое значение лежит посередине между положительными и отрицательными значениями.

<img width=«386» height=«298» src=«ref-1_538642630-11354.coolpic» v:shapes="_x0000_s1043 _x0000_s1046">

1.3 Магнитное поле вблизи двух параллельных


проводников
          Как уже было рассмотрено выше, между параллельными токами действует сила притяжения. Картина линий поля показана на рисунке 3 показывает, что вокруг двух параллельных токов поле усиливается, в то время как между проводами ослабляется. Если воспользоваться предложенной Фарадеем моделью, в которой линии поля рассматриваются как упругие нити, стремящиеся сократиться и в  то же время отталкивающие друг друга, то мы придем к заключению, что линии магнитного поля пытаются стянуть два провода вместе в центральную область, где их поля взаимно уничтожаются.

На рисунке 4 видим противоположную ситуацию. Провода и здесь параллельны, но токи в них антипараллельны. Теперь поля между проводами складываются конструктивно, в то время как во внешних областях происходит частичная компенсация полей. Линии поля отталкивают друг друга и поэтому пытаются раздвинуть провода.

<img width=«585» height=«337» src=«ref-1_538653984-26032.coolpic» v:shapes="_x0000_s1042">


<img width=«176» height=«42» src=«ref-1_538680016-357.coolpic» alt=«Подпись: Рисунок 3» v:shapes="_x0000_s1044"> <img width=«138» height=«42» src=«ref-1_538680373-346.coolpic» alt=«Подпись: Рисунок 4» v:shapes="_x0000_s1045">


II. Количественная величина сил 
  
2.1
Количественный  расчет силы, действующей на ток в магнитном поле.

<img width=«143» height=«59» src=«ref-1_538642163-467.coolpic» v:shapes="_x0000_s1048">     продолжение
--PAGE_BREAK--