Oddziaływanie poruszających się ładunków. Wzajemne oddziaływanie poruszających się ładunków (prądów elektrycznych) różni się od oddziaływania kulombowskiego ładunków stacjonarnych.
Oddziaływanie poruszających się ładunków nazywa się magnetycznym.
Przykłady przejawów oddziaływania magnetycznego:
* przyciąganie lub odpychanie dwóch równoległych przewodników prądem;
* magnetyzm niektórych substancji, na przykład magnetycznej rudy żelaza, z której wykonane są magnesy trwałe; obracanie lekkiej strzałki wykonanej z materiału magnetycznego w pobliżu przewodnika z prądem
* obrót ramy pod wpływem prądu w polu magnetycznym.
*
Oddziaływanie magnetyczne odbywa się poprzez pole magnetyczne.
Pole magnetyczne jest szczególną formą istnienia materii.
Właściwości pola magnetycznego:
* generowane przez poruszające się ładunki (prąd elektryczny) lub zmienne pole elektryczne;
*wykrywany na podstawie wpływu na prąd elektryczny lub igłę magnetyczną.
Wektor indukcji magnetycznej. Eksperymenty pokazują, że pole magnetyczne powoduje efekt orientacji na obwód przewodzący prąd i igłę magnetyczną, zmuszając je do ustawienia się w określonym kierunku. Dlatego do scharakteryzowania pola magnetycznego należy zastosować wielkość, której kierunek związany jest z orientacją pętli przewodzącej prąd lub igły magnetycznej w polu magnetycznym. Wielkość ta nazywana jest wektorem indukcji magnetycznej B.
Przyjmuje się, że kierunek wektora indukcji magnetycznej jest:
* kierunek dodatniej normalnej do płaszczyzny obwodu z prądem,
* kierunek bieguna północnego igły magnetycznej umieszczonej w polu magnetycznym.
Moduł wektora B jest równy stosunkowi maksymalnego momentu obrotowego działającego na ramę z prądem w danym punkcie pola do iloczynu natężenia prądu I i pola obwodu S.
B = Mmax/(I·S). (1)
Moment obrotowy M zależy od właściwości pola i jest określony przez iloczyn I·S.
Wartość wektora indukcji magnetycznej, określona wzorem (1), zależy wyłącznie od właściwości pola.
Jednostką miary B jest 1 Tesla.
Graficzne przedstawienie pól magnetycznych. Linie indukcji magnetycznej (linie pola magnetycznego) służą do graficznego przedstawiania pól magnetycznych. Linia indukcji magnetycznej to linia, w każdym punkcie której wektor indukcji magnetycznej jest skierowany stycznie do niej.
Linie indukcji magnetycznej są liniami zamkniętymi.
Przykłady pól magnetycznych:
1. Prosty przewodnik z prądem
Linie indukcji magnetycznej to koncentryczne okręgi, których środkiem jest przewodnik.
2. Prąd kołowy
Kierunek wektora indukcji magnetycznej jest powiązany z kierunkiem prądu w obwodzie zgodnie z zasadą prawej śruby.
3. Elektrozawór z prądem
Wewnątrz długiego solenoidu, przez który płynie prąd, pole magnetyczne jest jednorodne, a linie indukcji magnetycznej są do siebie równoległe. Kierunek B i kierunek prądu w zwojach elektromagnesu są powiązane regułą prawej śruby
Zasada superpozycji pól. Jeżeli w dowolnym obszarze przestrzeni zachodzi superpozycja kilku pól magnetycznych, to wektor indukcji magnetycznej powstałego pola jest równy sumie wektorów indukcji poszczególnych pól:
B = SBi
Zjawiska elektryczne i magnetyczne są znane ludzkości od czasów starożytnych, w końcu widziano błyskawice, a wielu starożytnych wiedziało o magnesach, które przyciągają określone metale. Bateria Bagdadu, wynaleziona 4000 lat temu, jest jednym z dowodów na to, że na długo przed naszymi czasami ludzkość korzystała z elektryczności i najwyraźniej wiedziała, jak ona działa. Uważa się jednak, że do początków XIX wieku elektryczność i magnetyzm zawsze były rozpatrywane oddzielnie, akceptowane jako zjawiska niezwiązane ze sobą i należały do różnych działów fizyki.
Badania nad polem magnetycznym rozpoczęły się w 1269 roku, kiedy to francuski uczony Peter Peregrine (rycerz Pierre z Mericourt) za pomocą stalowych igieł oznaczył pole magnetyczne na powierzchni kulistego magnesu i ustalił, że powstałe linie pola magnetycznego przecinają się w dwóch punktach, co nazwał „biegunami” przez analogię do biegunów Ziemi.
Oersted w swoich eksperymentach dopiero w 1819 roku odkrył odchylenie igły kompasu znajdującej się w pobliżu przewodnika przewodzącego prąd, po czym naukowiec doszedł do wniosku, że istnieje pewien związek między zjawiskami elektrycznymi i magnetycznymi.
5 lat później, w 1824 r., Ampere był w stanie matematycznie opisać oddziaływanie przewodnika przewodzącego prąd z magnesem, a także oddziaływanie przewodników między sobą, więc okazało się, że: „siła działająca na przewodnik przewodzący prąd umieszczonego w jednolitym polu magnetycznym, jest proporcjonalna do długości przewodnika, natężenia prądu i sinusa kąta pomiędzy wektorem indukcji magnetycznej a przewodnikiem.”
Jeśli chodzi o wpływ magnesu na prąd, Ampere zasugerował, że wewnątrz magnesu trwałego występują mikroskopijne prądy zamknięte, które wytwarzają pole magnetyczne magnesu, które oddziałuje z polem magnetycznym przewodnika przewodzącego prąd.
Na przykład, przesuwając magnes trwały w pobliże przewodnika, można uzyskać w nim prąd pulsujący, a przykładając prąd pulsujący do jednej z cewek, na wspólnym żelaznym rdzeniu, z którym umieszczona jest druga cewka, prąd pulsujący będzie pojawiają się także w drugiej cewce.
33 lata później, w 1864 roku, Maxwellowi udało się matematycznie uogólnić znane już zjawiska elektryczne i magnetyczne – stworzył teoria pola elektromagnetycznego, zgodnie z którym pole elektromagnetyczne obejmuje wzajemnie powiązane pola elektryczne i magnetyczne. W ten sposób dzięki Maxwellowi stało się możliwe naukowe matematyczne ujednolicenie wyników poprzednich eksperymentów z elektrodynamiki.
Konsekwencją tych ważnych wniosków Maxwella było jego przewidywanie, że w zasadzie każda zmiana pola elektromagnetycznego powinna powodować powstanie fal elektromagnetycznych, które rozchodzą się w przestrzeni i ośrodkach dielektrycznych z pewną skończoną prędkością, która zależy od stałych magnetycznych i dielektrycznych ośrodka propagacji fal.
Dla próżni prędkość ta okazała się równa prędkości światła i dlatego Maxwell zasugerował, że światło jest również falą elektromagnetyczną, co przypuszczenie to później potwierdziło się (choć na długo przed eksperymentami Oersteda Jung wskazywał na falową naturę światła) .
Maxwell stworzył matematyczne podstawy elektromagnetyzmu, a w 1884 roku słynne równania Maxwella pojawiły się w nowoczesnej formie. W 1887 roku Hertz potwierdził teorię Maxwella dotyczącą: odbiornika będzie rejestrował fale elektromagnetyczne wysyłane przez nadajnik.
Elektrodynamika klasyczna bada pola elektromagnetyczne. W ramach elektrodynamiki kwantowej za promieniowanie elektromagnetyczne uważa się strumień fotonów, w którym oddziaływanie elektromagnetyczne przenoszone jest przez cząstki nośne – fotony – bezmasowe bozony wektorowe, które można przedstawić jako elementarne kwantowe wzbudzenia pola elektromagnetycznego. Zatem foton jest kwantem pola elektromagnetycznego z punktu widzenia elektrodynamiki kwantowej.
Oddziaływanie elektromagnetyczne wydaje się dziś jednym z podstawowych oddziaływań w fizyce, a pole elektromagnetyczne jest jednym z podstawowych pól fizycznych, obok pola grawitacyjnego i fermionowego.
Właściwości fizyczne pola elektromagnetycznego
Obecność pola elektrycznego lub magnetycznego lub obu w przestrzeni można ocenić na podstawie działania siły wywieranej przez pole elektromagnetyczne na naładowaną cząstkę lub na prąd.
Pole elektryczne działa na ładunki elektryczne, zarówno ruchome, jak i nieruchome, z określoną siłą, zależną od natężenia pola elektrycznego w danym punkcie przestrzeni w danym czasie oraz od wartości ładunku próbnego q.
Znając siłę (wielkość i kierunek), z jaką pole elektryczne działa na ładunek próbny oraz znając wielkość ładunku, możemy znaleźć natężenie pola elektrycznego E w danym punkcie przestrzeni.
Pole elektryczne jest tworzone przez ładunki elektryczne, jego linie siły zaczynają się od ładunków dodatnich (warunkowo z nich płyną), a kończą na ładunkach ujemnych (warunkowo do nich wpływają). Zatem ładunki elektryczne są źródłami pola elektrycznego. Innym źródłem pola elektrycznego jest zmienne pole magnetyczne, jak pokazano matematycznie Równania Maxwella.
Siła działająca na ładunek elektryczny z pola elektrycznego jest częścią siły działającej na dany ładunek z pola elektromagnetycznego.
Pole magnetyczne powstaje w wyniku poruszania się ładunków elektrycznych (prądów) lub zmiennych w czasie pól elektrycznych (o czym świadczą równania Maxwella) i działa tylko na poruszające się ładunki elektryczne.
Siła pola magnetycznego działającego na poruszający się ładunek jest proporcjonalna do indukcji pola magnetycznego, wielkości poruszającego się ładunku, prędkości jego ruchu oraz sinusa kąta między wektorem indukcji pola magnetycznego B a kierunkiem prędkości opłata. Siła ta jest często nazywana siłą Lorentza, ale jest tylko jej „magnetyczną” częścią.
W rzeczywistości siła Lorentza obejmuje elementy elektryczne i magnetyczne. Pole magnetyczne powstaje w wyniku przemieszczania się ładunków elektrycznych (prądów), jego linie sił są zawsze zamknięte i otaczają prąd.
Ekspansja i pogłębienie badań zjawisk elektrycznych doprowadziło do odkrycia i zbadania nowych właściwości prądu elektrycznego. W 1820 roku opublikowano i zademonstrowano doświadczenia G. H. Oersteda dotyczące obserwacji działania prądu na igłę magnetyczną, które wzbudziły duże zainteresowanie naukowców z różnych krajów i były dalej pogłębiane i rozwijane w ich pracach.
Mała (mniej niż 5 stron) broszura Oersteda „Eksperymenty dotyczące wpływu konfliktu elektrycznego na igłę magnetyczną” wywołała sensację wśród europejskich fizyków.
Godny uwagi jest wniosek Oersteda, że „konflikt elektryczny” (tj. przeciwstawny ruch dodatniej i ujemnej „materii elektrycznej”) w przewodniku „... nie ogranicza się do drutu przewodzącego, ale ma wokół niego szeroką sferę działania drut... Ten konflikt tworzy wir wokół drutu.
Jest oczywiste, że Oersted mylił się sądząc, że na igłę magnetyczną wpływa zderzenie heterogenicznej elektryczności. Jednak Oersted w jednym ze swoich dzieł opublikowanych w 1812 roku poczynił założenie dotyczące związku między zjawiskami elektrycznymi i magnetycznymi: „Należy sprawdzić, czy elektryczność w najbardziej ukrytym stadium nie wywiera żadnego wpływu na magnes jako taki”.
Wkrótce po opublikowaniu tej broszury (w 1820 r.) niemiecki fizyk Johann X. S. Schweigger (1779-1857) zaproponował wykorzystanie odchylenia igły magnetycznej pod wpływem prądu elektrycznego do stworzenia pierwszego przyrządu pomiarowego - wskaźnika prądu.
Jego urządzeniem, zwanym „mnożnikiem” (czyli mnożącym), była igła magnetyczna umieszczona wewnątrz ramy składającej się ze zwojów drutu. Jednak ze względu na wpływ ziemskiego magnetyzmu na igłę magnetyczną mnożnika jego odczyty były niedokładne.
Amper w 1821 roku wykazał możliwość eliminacji wpływu ziemskiego magnetyzmu za pomocą pary astatycznej, czyli dolnej igły magnetycznej, osadzonej na wspólnej miedzianej osi i umieszczonej równolegle do siebie, z biegunami skierowanymi w przeciwne strony.
W 1825 roku florencki profesor Leopoldo Pobili (1784-1835) połączył parę astatyczną z mnożnikiem i stworzył w ten sposób bardziej czułe urządzenie - prototyp galwanometru.
W 1820 roku D. F. Arago odkrył nowe zjawisko - namagnesowanie przewodnika przez przepływający przez niego prąd. Gdyby drut miedziany podłączony do biegunów kolumny galwanicznej zanurzono w opiłkach żelaza, te ostatnie równomiernie by się do niego przykleiły. Kiedy prąd został wyłączony, trociny pozostały w tyle. Kiedy Arago wziął drut żelazny (wykonany z miękkiego żelaza) zamiast drutu miedzianego, został on tymczasowo namagnesowany. Kawałek stali o takim namagnesowaniu stał się magnesem trwałym.
Zgodnie z zaleceniem Ampere'a Arago zastąpił prosty drut spiralą drucianą, jednocześnie wzrosło namagnesowanie igły umieszczonej wewnątrz spirali. W ten sposób powstał elektromagnes. Eksperymenty Arago jako pierwsze udowodniły elektryczną naturę magnetyzmu i możliwość magnesowania stali prądem elektrycznym.
W trakcie badań Arago odkrył (w 1824 r.) kolejne nowe zjawisko, które nazwał „magnetyzmem rotacyjnym” i polegało na tym, że gdy metalowa (miedziana) płytka obraca się nad igłą magnetyczną (lub pod nią), ta ostatnia również wchodzi w rotację. Ani sam Arago, ani Ampere nie potrafili wyjaśnić tego zjawiska. Prawidłowe wyjaśnienie tego zjawiska podał Faradaya dopiero po odkryciu zjawiska indukcji elektromagnetycznej.
Nowym krokiem od jakościowych obserwacji działania prądu na magnes do określenia zależności ilościowych było ustalenie przez francuskich naukowców Jeana Baptiste’a Biota (1774–1862) i Felixa Savarda (1791–1841) prawa działania prądu na magnesie.
Po przeprowadzeniu serii eksperymentów ustalili (1820) co następuje: „jeśli drut o nieograniczonej długości, przez który przepływa prąd woltowy, oddziałuje na cząstkę magnetyzmu północnego lub południowego, znajdującą się w znanej odległości od środka drutu, wówczas wypadkowa wszystkich sił wychodzących z drutu jest skierowana prostopadle do najkrótszej odległości cząstki od drutu, a całkowity wpływ drutu na dowolny (południowy lub północny) element magnetyczny jest odwrotnie proporcjonalny do odległości tego ostatniego do drut.”
Odkrycie składowej stycznej siły pozwoliło wyjaśnić rotacyjny charakter ruchu przewodnika względem magnesu. Francuski naukowiec Pierre Simon Laplace (1749-1827) wykazał następnie, że siła wytworzona przez mały odcinek przewodnika zmienia się odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu odległości.
Najważniejsze znaczenie naukowe i metodologiczne w poszerzaniu badań nowych zjawisk miały prace jednego z największych francuskich naukowców, André Marie Ampere (1775-1836), który położył podwaliny pod elektrodynamikę.
Ampere była osobą niezwykle utalentowaną. Pomimo tego, że nie miał możliwości nauki w szkole, nie miał nauczycieli, poza ojcem, bardzo wykształconym biznesmenem, o niesamowitym uporze, samodzielnie doskonalącym wiedzę, stał się jednym z najlepiej wykształconych ludzi swoich czasów.
Fizyka i matematyka, astronomia i chemia, zoologia i filozofia - we wszystkich tych naukach wyraźnie przejawiła się encyklopedyczna wiedza Ampere'a. Miał zaledwie 13 lat, kiedy przedstawił swoją pierwszą pracę matematyczną Akademii Nauk, Literatury i Sztuki w Lyonie. W wieku 14 lat przestudiował wszystkie 20 tomów słynnej „Encyklopedii” Diderota i d'Alemberta, a w wieku 18 lat doskonale przestudiował dzieła L. Eulera, D. Boriulliego i J. Lagrange'a , znał łacinę i kilka języków obcych.
Życie osobiste Ampère'a obfitowało w tragiczne wydarzenia: jako 18-letni chłopiec był zszokowany egzekucją na gilotynie ojca jako zwolennika Girondinów (1793), kilka lat później pochował ukochaną żonę; Los jego córki był bardzo smutny – spowodowała poważną chorobę serca, która sprowadziła go do grobu.
Ale pomimo ogromnego napięcia nerwowego Ampere zdołał znaleźć siłę, aby niestrudzenie angażować się w podstawowe badania naukowe i wnosić niesłabnący wkład w skarbnicę światowej cywilizacji.
Jego badania w dziedzinie elektromagnetyzmu otworzyły nową kartę w historii elektrotechniki. A badając te zjawiska, wyraźnie ujawniły się niesamowite zdolności Ampere.
O eksperymentach Oersteda po raz pierwszy dowiedział się na posiedzeniu Paryskiej Akademii Nauk, gdzie Arago powtórzył je w swoim przesłaniu. Wraz z podziwem Ampere intuicyjnie przeczuwał wagę tego odkrycia, choć wcześniej nie badał zjawisk elektromagnetycznych.
I dokładnie tydzień później (zaledwie tydzień!) 18 września 1820 roku Ampere przemawia na posiedzeniu Akademii z raportem na temat oddziaływania prądów i magnesów, a potem niemal z rzędu – tydzień po tygodniu (spotkania Akademii Nauk odbywały się co tydzień) prezentuje czołowym francuskim naukowcom wyniki swoich eksperymentalnych i teoretycznych uogólnień, które później znalazły odzwierciedlenie w jego słynnej pracy z zakresu elektrodynamiki.
W jednym ze swoich listów Ampere podkreśla, że „stworzył nową teorię magnesu, sprowadzając wszelkie zjawiska do zjawisk galwanizmu”. Logika jego uogólnień jest uderzająca: jeśli prąd jest magnesem, to dwa prądy muszą oddziaływać jak magnesy. Teraz wydaje się to oczywiste, ale przed Ampere nikt nie zwracał na to tak jednoznacznej uwagi. Doskonała wiedza z zakresu matematyki pozwoliła Ampere'owi teoretycznie uogólnić swoje badania i sformułować słynne prawo, które nosi jego imię.
Na uwagę zasługuje dzieło filozoficzne Ampere'a „Esej o filozofii nauk, czyli analityczne przedstawienie naturalnej klasyfikacji całej wiedzy ludzkiej” (1834). Obecnie opublikowano wiele prac poświęconych badaniom naukowym, „nauce o naukach”. Dzięki swojej „Klasyfikacji” Ampere położył podwaliny pod tę ważną dziedzinę wiedzy naukowej ponad sto lat temu.
Przyjrzyjmy się bliżej pracom Ampere'a w dziedzinie elektromagnetyzmu.
Zauważmy przede wszystkim, że Ampere jako pierwszy wprowadził termin „prąd elektryczny” i pojęcie kierunku prądu elektrycznego. Nawiasem mówiąc, to on zaproponował rozważenie „ruchu dodatniej energii elektrycznej” (od plusa do minusa w obwodzie zewnętrznym) jako kierunku prądu.
Obserwując ugięcie igły magnetycznej pod wpływem prądu płynącego przez przewodnik, Ampere sformułował regułę pozwalającą określić kierunek odchylenia igły w zależności od kierunku prądu w przewodniku.
Zasada ta była wówczas powszechnie znana jako „zasada pływaka” i została sformułowana w następujący sposób: „Jeśli człowiek ustawi się mentalnie tak, aby prąd płynął w kierunku od nóg obserwatora do jego głowy i tak, aby jego twarz była zwrócona w stronę igły magnetycznej, wówczas pod wpływem prądu biegun północny igły magnetycznej będzie zawsze odchylał się w lewo.”
Szczególnie ważne były badania Ampere'a dotyczące interakcji prądów kołowych i liniowych. Podszedł do tych badań w oparciu o następujący rozumowanie: jeśli magnes ma podobne właściwości do cewki lub przewodnika pierścieniowego przepływającego wokół prądu, to dwa prądy kołowe powinny oddziaływać na siebie jak dwa magnesy.
Po odkryciu interakcji prądów kołowych Ampere rozpoczął badania nad prądami liniowymi. W tym celu zbudował tzw. „maszynę amperową”, w której jeden przewodnik mógł zmieniać położenie względem drugiego przewodnika. Podczas tych eksperymentów stwierdzono, że dwa prądy liniowe przyciągają się lub odpychają, w zależności od tego, czy prądy mają ten sam kierunek, czy różne.
Seria tych eksperymentów pozwoliła Ampere'owi ustalić prawo interakcji prądów liniowych: „Dwa równoległe i identycznie skierowane prądy napędzają się wzajemnie, podczas gdy dwa równoległe i przeciwnie skierowane prądy wzajemnie się odpychają”. Ampere zaproponował nazwanie odkrytych zjawisk „elektrodynamicznymi”, w przeciwieństwie do zjawisk elektrostatycznych.
Podsumowując wyniki swojej pracy eksperymentalnej, Ampere wyprowadził matematyczne wyrażenie na siłę oddziaływania prądów, podobnie jak Coulomb w odniesieniu do oddziaływania ładunków statycznych. Ampere rozwiązał ten problem stosując technikę analityczną, opartą na Newtonowskich zasadach oddziaływania mas i przyrównując do tych mas dwa elementy prądu, dowolnie rozmieszczone w przestrzeni. Jednocześnie Ampere założył, że oddziaływanie elementów prądowych zachodzi wzdłuż linii prostej łączącej środki tych elementów i że jest proporcjonalne do długości elementów prądowych i samych prądów. Pierwsze wspomnienia Ampere'a na temat interakcji prądów elektrycznych zostały opublikowane w 1820 roku.
Teorię elektrodynamiki Ampere przedstawił w swoim eseju „Teoria zjawisk elektrodynamicznych wydedukowana wyłącznie z doświadczenia”, opublikowanym w Paryżu w latach 1826-1827. Ampere wyprowadził dobrze znane wyrażenie matematyczne na prawo interakcji między dwoma elementami prądu.
Opierając się na pracach swoich poprzedników, a także na ważnych wynikach swoich badań, Ampere doszedł do zasadniczo nowego wniosku na temat przyczyny zjawisk magnetyzmu.
Zaprzeczając istnieniu specjalnych płynów magnetycznych, Ampere argumentował, że pole magnetyczne ma pochodzenie elektryczne. Zredukował wszystkie zjawiska magnetyczne do „działań czysto elektrycznych”. Opierając się na tożsamości działania prądów kołowych i magnesów, Ampere doszedł do wniosku, że magnetyzm cząstki wynika z obecności w tej cząstce prądów kołowych, a o właściwościach magnesu jako całości decydują prądy elektryczne położonych w płaszczyznach prostopadłych do jego osi.
Ampere podkreślił, że „... te prądy wokół osi magnesu naprawdę istnieją, lub raczej, że namagnesowanie jest operacją, dzięki której cząstkom zaczęto nadawać zdolność wzbudzania dla tych prądów tego samego działania elektromotorycznego, które istnieje w galwanicznym kolumna... Zjawiska magnetyczne są powodowane wyłącznie przez elektryczność... nie ma różnicy pomiędzy dwoma biegunami magnesu, podobnie jak ich położenie w stosunku do prądów, z których składa się ten magnes.
Hipoteza molekularnych prądów kołowych opracowana przez Ampere'a była nowym postępowym krokiem w kierunku materialistycznej interpretacji natury zjawisk magnetycznych.
Ampere w 1820 roku wyraził ideę możliwości stworzenia telegrafu elektromagnetycznego opartego na oddziaływaniu przewodnika z prądem i igłą magnetyczną. Ampere zasugerował jednak wzięcie „tyle przewodników i igieł magnetycznych, ile jest liter… i umieszczenie każdej litery na osobnej igle”. Oczywiście taka konstrukcja telegrafu byłaby bardzo uciążliwa i kosztowna, co najwyraźniej uniemożliwiało praktyczną realizację propozycji Ampere'a. Znalezienie bardziej realistycznego sposobu na stworzenie telegrafu zajęło trochę czasu.
Znaczenie pracy Ampere'a dla nauki było bardzo duże. Ampere swoimi badaniami udowodnił jedność elektryczności i magnetyzmu oraz w przekonujący sposób obalił panujące poglądy na temat płynu magnetycznego. Ustalone przez niego prawa mechanicznego oddziaływania prądów elektrycznych należą do największych odkryć w dziedzinie elektryczności.
Wybitny wkład Ampere'a został najwyżej oceniony (w 1881 r.). Pierwszy Międzynarodowy Kongres Elektryków nadał jednostce prądu nazwę „amper”. Zasłużenie nazywano go „Newtonem elektryczności”. Był członkiem Akademii Nauk w Paryżu (od 1814 r.) i wielu innych akademii świata, w tym Petersburga (od 1830 r.).
Veselovsky O. N. Shneiberg A. Ya „Eseje o historii elektrotechniki”
1. Substancje przyciągające przedmioty z żelaza nazywane są...
2. Oddziaływanie przewodnika z prądem i igłą magnetyczną po raz pierwszy odkrył duński naukowiec...
3. Pomiędzy przewodnikami przewodzącymi prąd powstają siły oddziaływania, które nazywane są...
4. Linie, wzdłuż których osie małych igieł magnetycznych znajdują się w polu magnetycznym, nazywane są ...
5. Linie pola magnetycznego to... krzywe otaczające przewodnik.
6. Pole magnetyczne wokół przewodnika z prądem można wykryć na przykład ...
7. Jeśli magnes zostanie złamany na pół, to pierwsza i druga część magnesu mają bieguny...
8. Ciała, które długo zachowują namagnesowanie nazywamy...
9. Miejsca magnesu, w których działanie magnetyczne jest silniejsze, nazywane są...
- Wokół przewodnika, w którym płynie prąd, znajduje się...
- Źródłem pola magnetycznego jest...
- Te same bieguny magnesu to..., a przeciwne bieguny to...
Test
Na temat: Pole magnetyczne i indukcja elektromagnetyczna.
opcja 1
1. Kto odkrył zjawisko indukcji elektromagnetycznej?
A) Oersted; B) Wisiorek; B) Wolta; D) Amper; D) Faradaya; E) Maxwella
2. Przewody cewki z drutu miedzianego są podłączone do czułego galwanometru. W którym z poniższych eksperymentów galwanometr wykryje występowanie pola elektromagnetycznego w cewce?
A) Do cewki włożony jest magnes trwały;
B) Magnes trwały jest usuwany z cewki;
B) Magnes trwały obraca się wokół swojej osi wzdłużnej wewnątrz cewki.
3. Jak nazywa się wielkość fizyczna równa iloczynowi modułu B indukcji pola magnetycznego przez powierzchnię S powierzchni penetrowanej przez pole magnetyczne i cosinus kąta α między wektorem indukcji B a normalną n na tę powierzchnię?
A) Indukcyjność; B) Strumień magnetyczny; B) Indukcja magnetyczna;
D) Samoindukcja; D) Energia pola magnetycznego.
4. Które z poniższych wyrażeń określa siłę emf indukowaną w pętli zamkniętej?
A B C D)
5. Kiedy magnes paskowy jest wsuwany i wysuwany z metalowego pierścienia, w pierścieniu pojawia się prąd indukowany. Prąd ten wytwarza pole magnetyczne. Który biegun jest skierowany w stronę pola magnetycznego prądu w pierścieniu: 1) wciśnięty biegun północny magnesu; 2) chowany biegun północny magnesu.
A) 1-północny, 2-północny; B) 1 – południowy, 2 – południowy;
B) 1 – południowy, 2 – północny; D) 1 – północna, 2 – południowa.
6. Jak nazywa się jednostka miary strumienia magnetycznego?
A) Teslę; B) Webera; B) Gaussa; D) Farad; D) Henryk.
7. Jednostką miary jakiej wielkości fizycznej jest 1 Henryk?
A) Indukcja pola magnetycznego; B) Pojemności elektryczne; B) Samoindukcja;
D) strumień magnetyczny; D) Indukcyjność.
8. Jakie wyrażenie określa zależność pomiędzy samoindukcją a natężeniem prądu w cewce?
A B C D)
9. Jakie natężenie prądu w obwodzie o indukcyjności 5 mH wytwarza strumień magnetyczny Ф=2*10 -2 Wb?
10. Jaka jest wartość energii pola magnetycznego cewki o indukcyjności 5 H. O natężeniu prądu 400 mA.
11. Strumień magnetyczny przechodzący przez obwód w ciągu 5 * 10 -2 s równomiernie malał z 10 mWb do 0 mWb. Jaka jest wartość emf indukowanego w obwodzie w tym czasie?
A) 510 V; B) 0,1 V; B) 0,2 V; D) 0,4 V; D) 1 V; E) 2 V.
12. Kabel zawierający 150 żył, z których w każdym płynie prąd o natężeniu 50 mN, umieszcza się w polu magnetycznym o indukcji 1,7 Tesli, prostopadłym do kierunku prądu. Aktywna długość liny wynosi 60 cm. Określ siłę działającą na linkę.
Opcja 2
1. Jak nazywa się zjawisko występowania prądu elektrycznego w obwodzie zamkniętym, gdy zmienia się strumień magnetyczny przechodzący przez obwód?
A) Indukcja elektrostatyczna; B) Zjawisko namagnesowania;
B) Siła amperowa; D) siła Lorentza; D) Elektroliza;