Магнітная сіла паміж двума паралельнымі правадамі - праблемы і рашэнні
1. Два паралельныя праваднікі, па якіх праходзяць токі I1 і I2 , як паказана на малюнку ніжэй. Якія велічыня і кірунак магнітнай сілы, якая дзейнічае на абодва праваднікі ? (μo = 4π·10⁻⁷ Вб · А⁻¹ · м⁻¹ )
Вядома:
,en электрычны ток 1 (Я1) = 3 Амперы
Электрычны ток 2 (I2 ) = 5 Ампер
Пранікальнасць свабоднай прасторы (µo ) = 4π x 10⁻⁷ ВБ А⁻¹ м⁻¹
Адлегласць паміж двума праваднікамі (L) = 5 см = 5 x 10⁻² метраў
Шукаецца: велічыня і кірунак магнітнай сілы
Рашэнне:
Кірунак электрычнага току на правадніку 1 супрацьлеглы кірунку электрычнага току на правадніку 2. Супрацьпаралельныя токі (у процілеглых напрамках) аказваюць сілу адштурхвання адзін на аднаго.
Велічыня магнітнай сілы:
Ф/л = 6 х 10⁻⁶ Ньютан
2. Два паралельныя правадыры, па якіх праходзяць токі I1 і I2 , знаходзяцца на адлегласці 20 см адзін ад аднаго. Якая велічыня магнітнай сілы, якая дзейнічае на кожны праваднік (μo = 4π.10⁻⁷ Вб· А⁻¹ · м⁻¹ )?
Вядома:
Электрычны ток 1 (I1) = 5 Амперы
Электрычны ток 2 (I2 ) = 4 Ампер
Пранікальнасць свабоднай прасторы (µo ) = 4π x 10⁻⁷ ВБ А⁻¹ м⁻¹
Адлегласць паміж двума правадамі (L) = 20 см = 20 x 10⁻² метраў
Шукаецца: велічыня магнітнай сілы
Рашэнне:
Кірунак электрычнага току на правадніку 1 супрацьлеглы кірунку электрычнага току на правадніку 2. Супрацьпаралельныя токі (у процілеглых напрамках) аказваюць сілу адштурхвання адзін на аднаго.
Велічыня магнітнай сілы:
Ф/л = 2 х 10⁻⁶ Ньютан
20 канцэптуальных пытанняў і адказаў, звязаных з магнітнай сілай паміж двума паралельнымі правадамі:
1. Пытанне: Якая асноўная прычына ўзнікнення магнітнай сілы паміж двума паралельнымі правадамі з токам?
Адказ: Магнітная сіла паміж двума паралельнымі правадамі ўзнікае з-за магнітных палёў, якія ствараюцца токамі ў кожным правадзе, што дзейнічаюць на іншы праваднік.
2. Пытанне: Як кірунак току ў двух правадах уплывае на сілу паміж імі?
Адказ: Калі токі цякуць у адным кірунку, правады прыцягваюцца. Калі токі цякуць у процілеглых напрамках, правады адштурхоўваюцца.
3. Пытанне: Якая сувязь паміж адлегласцю паміж правадамі і магнітнай сілай?
Адказ: Магнітная сіла адваротна прапарцыйная адлегласці паміж правадамі. Па меры павелічэння адлегласці сіла памяншаецца.
4. Пытанне: Як велічыня току ў правадах уплывае на сілу?
Адказ: Сіла прама прапарцыйная здабытку токаў у двух правадах.
5. Пытанне: Што адбудзецца з сілай, калі па адным з правадоў не будзе току?
Адказ: Сіла будзе роўная нулю, таму што провад без току не стварае магнітнага поля, якое б уплывала на іншы провад.
6. Пытанне: Чаму магнітная сіла паміж двума паралельнымі правадамі лічыцца бескантактавай сілай?
Адказ: Сіла абумоўлена ўзаемадзеяннем іх магнітных палёў, а не непасрэдным фізічным кантактам.
7. Пытанне: Як змяняецца магнітнае поле, створанае адным правадніком, з адлегласцю?
Адказ: Напружанасць магнітнага поля памяншаецца з павелічэннем адлегласці ад драты.
8. Пытанне: Ці можна экранаваць або блакаваць магнітную сілу паміж двума паралельнымі правадамі?
Адказ: Хоць цалкам экранаваць магнітныя палі складана, выкарыстанне матэрыялаў з высокай магнітнай пранікальнасцю можа перанакіраваць і паменшыць уплыў палёў адзін на аднаго.
9. Пытанне: Калі два правады перпендыкулярныя адзін аднаму, як зменіцца магнітная сіла паміж імі?
Адказ: Калі правады перпендыкулярныя, а іх токі перасякаюцца, яны не будуць уздзейнічаць адзін на аднаго простай сілай прыцягнення або адштурхвання, як гэта робяць паралельныя правады.
10. Пытанне: Як вызначаецца кірунак магнітнай сілы, якая дзейнічае на провад з токам?
Адказ: Кірунак можна вызначыць з дапамогай правіла правай рукі: пакажыце вялікі палец у кірунку току, а сагнутыя пальцы пакажуць кірунак магнітнага поля.
11. Пытанне: Ці з'яўляецца магнітная сіла паміж двума паралельнымі правадамі цэнтральнай сілай?
Адказ: Не, гэта не цэнтральная сіла, таму што кірунак і велічыня сілы залежаць як ад адноснай арыентацыі, так і ад адлегласці паміж правадамі.
12. Пытанне: Ці могуць правады адчуваць сілу, нават калі яны знаходзяцца ў вакууме?
Адказ: Так, магнітная сіла паміж правадамі не залежыць ад асяроддзя; яна можа існаваць у вакууме.
13. Пытанне: Як адзінка вымярэння току, ампер, звязана з сілай паміж двума правадамі?
Адказ: Адзін ампер — гэта сіла току, якая пры праходжанні па двух паралельных правадніках бясконцай даўжыні, размешчаных на адлегласці аднаго метра адзін ад аднаго ў вакууме, стварае сілу 2 х 10^(-7) ньютана на метр даўжыні паміж праваднікамі.
14. Пытанне: Ці ўплывае матэрыял правадоў на магнітную сілу паміж імі?
Адказ: Матэрыял правадоў непасрэдна не ўплывае на сілу. Сіла залежыць ад сілы току і адлегласці паміж правадамі.
15. Пытанне: Якая роля пранікальнасці свабоднай прасторы (μ₀) у сіле паміж двума паралельнымі правадамі?
Адказ: Пранікальнасць свабоднай прасторы — гэта пастаянная велічыня, якая звязвае напружанасць магнітнага поля з токам, які яго выклікае, і з'яўляецца ў формуле для сілы паміж двума правадамі з токам.
16. Пытанне: Ці могуць магнітныя сілы выконваць працу над правадамі?
Адказ: Хоць магнітныя сілы могуць уздзейнічаць на провад з токам, яны не выконваюць працы, бо дзейнічаюць перпендыкулярна кірунку руху.
17. Пытанне: Як даўжыня правадоў уплывае на магнітную сілу паміж імі?
Адказ: Сіла прапарцыйная даўжыням правадоў, якія паралельныя і знаходзяцца блізка адзін да аднаго.
18. Пытанне: Ці ёсць якія-небудзь рэальныя прымяненні або наступствы магнітнай сілы паміж паралельнымі правадамі?
Адказ: Так, у электрычных ланцугах, асабліва з высокімі токамі, магнітнае ўзаемадзеянне паміж правадамі можа прывесці да іх руху, што неабходна ўлічваць пры праектаванні.
19. Пытанне: Калі адзін провад скруціць у пятлю, як гэта паўплывае на магнітную сілу?
Адказ: Скручаны провад, або саленоід, стварае мацнейшае магнітнае поле, чым прамы провад, змяняючы сілу паміж ім і іншым провадам.
20. Пытанне: Ці можна выкарыстоўваць магнітныя сілы паміж паралельнымі правадамі для вымярэння сілы току?
Адказ: Так, такія прылады, як балансір току, выкарыстоўваюць магнітную сілу паміж правадамі для вымярэння току, прыраўноўваючы яго да вядомай механічнай сілы.
Разуменне магнітнай сілы паміж паралельнымі правадамі з'яўляецца фундаментальным у электрамагнетызме і мае значэнне для праектавання ланцугоў, электронікі і электратэхнікі.
