Параллельные токи
Меняй направления токов по отдельности. Смотри, в какую сторону действует сила на каждый провод.
Схему можно прокрутить вбок. Все значения повторены в расчёте ниже.
Длинные параллельные прямые участки. Рисунок показывает характер взаимодействия, не рассчитывает деформацию проводов или нагрев.
Наблюдение: ток отклоняет магнитную стрелку
Опыт Эрстеда показывает: рядом с проводником с током магнитная стрелка меняет направление. Если изменить направление тока, характер отклонения изменится. Это свидетельствует о магнитном действии электрического тока.
Проводник с током в поле магнита также может испытывать силу. Магнитное поле обнаруживают по действию на токи, движущиеся заряды и магнитные тела. Неподвижный пробный электрический заряд магнитную силу не испытывает.
Включили ток
Возникло магнитное действие
Поместили стрелку или другой ток
Появилась реакция
Изменили направление тока
Изменилось направление действия
Магнитное поле связано с движением зарядов и обнаруживается по магнитному действию.
Означает ли отсутствие силы на неподвижный заряд отсутствие магнитного поля?
Нет. Такой заряд не служит подходящей пробой для магнитной составляющей поля.
Два тока: притяжение и отталкивание
Длинные параллельные проводники с токами одного направления притягиваются, противоположных направлений — отталкиваются. Каждый проводник создаёт поле, действующее на ток другого. При рассмотрении одного проводника учитывают поле другого, а не добавляют его собственное поле как внешнюю силу.
Вывод относится к параллельным прямым участкам при указанных условиях. Для витков, катушек и сложных контуров нужно анализировать геометрию поля и токов, а не переносить правило без изменений.
| Параллельные токи | Взаимодействие |
|---|---|
| Одинаково направлены | Притягиваются |
| Противоположно направлены | Отталкиваются |
| Один ток отсутствует | Магнитное взаимодействие этих токов исчезает |
Правило притяжения токов относится к конкретной геометрии параллельных проводников.
Почему правило «одинаковое отталкивается» здесь не подходит?
Оно относится к знакам электрических зарядов в электростатике. Для токов рассматривается другое взаимодействие с учётом направления движения зарядов.
Компас с визирным зеркалом
Поворот магнитной стрелки рядом с током показывает действие магнитного поля. Направление тока определяет ориентацию этого поля.
Rob Cowie · Общественное достояние · Источник изображения
Изображение временно недоступно. Ссылка на источник находится выше.
Демонстрационный электрический двигатель
В двигателе магнитное поле действует на проводники с током. Согласованное направление сил создаёт вращающий момент.
Rama · CC BY-SA 3.0 fr · Источник. Без изменений.
Изображение временно недоступно. Ссылка на источник находится выше.
Рамка: силы могут создать поворот
На разные стороны рамки с током действуют магнитные силы. Даже если их сумма равна нулю, они могут создавать вращающий момент. Поэтому рамка поворачивается в поле, а электродвигатель может преобразовывать электрическую энергию в механическую.
Направление поворота зависит от направления тока и поля. Для непрерывного вращения двигателя нужна соответствующая коммутация тока или другая организация поля. Одного постоянного момента на неподвижной схеме недостаточно для описания полного двигателя.
Сумма сил
Определяет поступательное действие
Момент пары сил
Может поворачивать рамку
Нулевая сумма сил не исключает вращающего действия на рамку.
Почему рамка может повернуться без перемещения её центра?
Противоположные силы приложены к разным сторонам и образуют пару с ненулевым моментом.
Модель: разделить источник поля и ток-пробу
Интерактив показывает два параллельных тока и направление их взаимодействия. Переключай один ток, сохраняя другой. При одновременном обращении обоих токов характер взаимодействия останется прежним.
Схема показывает качественное правило без расчёта изгиба проводов, нагрева и источников питания. Для численной силы потребуется характеристика поля B, длина участка и сила тока — они вводятся далее.
Найти источники
Какие токи создают поле?
Определить направления
Одинаковые или противоположные?
Рассмотреть отдельное тело
На какой проводник действует сила?
Изменение одного направления и одновременное изменение двух дают разные результаты.
Будут ли два тока всегда притягиваться, если оба отрицательны в выбранных осях?
Если оси выбраны одинаково вдоль параллельных проводов, оба отрицательных значения означают одинаковое физическое направление, и токи притягиваются.
Шесть выводов
Тест · 10 вопросовОдин правильный ответ в каждом вопросе
Сначала изучи модель и конспект. За каждый верный ответ — 0,5 балла, максимум — 5. После проверки откроются пояснения.
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Физика, 10 класс», § 27. Тема и содержание сверены с файлом «10 класс. Физика — § 27. Действие магнитного поля на проводник с током.pdf». Объяснения, расчётные примеры и модели подготовлены для этого конспекта. Дополнительные зависимости в моделях отмечены отдельно.
Изображения загружаются непосредственно из интернета. Авторство и лицензии указаны под каждой иллюстрацией. Размеры и цвета учебных схем условны; ограничения каждой модели указаны рядом.