Номер 2, страница 212 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 4. Магнитные явления. Параграф 52. Действие магнитного поля на рамку с током. Вспомните - номер 2, страница 212.

Условие.

Что такое сила Ампера?

Решение.

Определение

Сила Ампера — это сила, с которой магнитное поле действует на помещенный в него проводник с электрическим током. Эта сила является результатом действия силы Лоренца на отдельные упорядоченно движущиеся заряженные частицы (например, электроны) внутри проводника. Сила Ампера является макроскопическим проявлением этих микроскопических сил. Она названа в честь французского физика Андре-Мари Ампера, который в 1820 году экспериментально исследовал взаимодействие токов.

Ответ: Сила Ампера — это сила, действующая со стороны магнитного поля на проводник, по которому протекает электрический ток.

Формула для расчёта

Модуль силы Ампера, действующей на прямолинейный участок проводника длиной $\text{l}$, по которому течет ток $\text{I}$, в однородном магнитном поле с индукцией $\text{B}$, определяется по формуле:

$F_A = I \cdot B \cdot l \cdot \sin(\alpha)$

где:

• $F_A$ — сила Ампера, измеряемая в ньютонах (Н).
• $\text{I}$ — сила тока в проводнике, измеряемая в амперах (А).
• $\text{B}$ — модуль вектора магнитной индукции, измеряемый в теслах (Тл).
• $\text{l}$ — длина активной части проводника, находящейся в магнитном поле, измеряемая в метрах (м).
• $\alpha$ — угол между направлением тока в проводнике и направлением вектора магнитной индукции.

Сила Ампера максимальна, когда проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции ($\alpha = 90^\circ$, $\sin(90^\circ) = 1$), и равна нулю, когда проводник параллелен этим линиям ($\alpha = 0^\circ$ или $\alpha = 180^\circ$, $\sin(0^\circ) = 0$).

В векторной форме закон Ампера записывается как векторное произведение:

$\vec{F_A} = I[\vec{l} \times \vec{B}]$

где $\vec{l}$ — вектор, длина которого равна длине проводника, а направление совпадает с направлением тока.

Ответ: Модуль силы Ампера рассчитывается по формуле $F_A = I \cdot B \cdot l \cdot \sin(\alpha)$.

Направление силы Ампера

Направление силы Ампера определяется с помощью правила левой руки. Для этого необходимо:

1. Расположить левую руку так, чтобы вектор магнитной индукции $\vec{B}$ (линии поля) входил в ладонь.
2. Четыре вытянутых пальца направить по направлению движения тока $\text{I}$ в проводнике.
3. Тогда отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы Ампера $\vec{F_A}$.

Из этого правила следует, что вектор силы Ампера всегда перпендикулярен как направлению тока в проводнике, так и вектору магнитной индукции.

Ответ: Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки.

Применение

Явление возникновения силы Ампера лежит в основе работы многих устройств, в частности:

• Электродвигатели: Сила Ампера создает вращающий момент, который приводит в движение ротор двигателя.
• Электроизмерительные приборы: В гальванометрах, амперметрах и вольтметрах сила Ампера поворачивает рамку с током, к которой прикреплена стрелка прибора.
• Громкоговорители (динамики): Переменный ток, проходящий через звуковую катушку, заставляет ее колебаться в поле постоянного магнита под действием силы Ампера. Эти колебания передаются диффузору, который создает звуковые волны.
• Электромагнитные реле: Сила Ампера используется для замыкания и размыкания контактов в электрических цепях.

Ответ: Сила Ампера является основополагающим принципом работы электродвигателей, громкоговорителей и различных измерительных приборов.