Направление тока и направление линий его магнитного поля
Направление линий магнитного поля тока зависит от направления тока в проводнике. Убедимся в этом, проведя следующий опыт. Мы знаем, что магнитные стрелки обычно ориентируются, показывая направление магнитных полюсов Земли. Пропустим по прямому проводнику ток. Поднесем магнитную стрелку под прямой проводник. Ее ориентация меняется. Она направлена перпендикулярно проводнику, вдоль которого движутся заряженные частицы. фПоменяем полярность. Теперь ток течет в противоположном направлении. Магнитная стрелка снова располагается перпендикулярно проводнику, но направление северного полюса поменялось так же на противоположное. Теперь расположим проводник так, чтобы он был направлен на нас. Направление магнитных линий вокруг проводника создаст такую картину. Так как ток направлен от нас, то по правилу стрелы, мы видим оперение. Магнитные линии направлены по часовой стрелке. Если ток направлен к нам, то по правилу стрелы мы видим острие. Магнитные линии направлены против часовой стрелки. Существует правило, с помощью которого легко научиться определить зависимость между направлением тока и направлением магнитных линий. Это правило получило название правило Буравчика или правило правого винта. Если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадет с направлением линий магнитного поля тока. Практически все шурупы, винты и гайки закручиваются по часовой стрелки (так называемый правый винт). Это обусловлено тем, что большинство жителей планеты правши, и именно правой рукой закручивать удобнее по часовой стрелке. Буравчик движется вперед, если мы вращаем его по часовой стрелке. Значит, если ток движется вперед, то магнитные линии так же направлены по часовой стрелке. Буравчик движется назад, если мы вращаем его против часовой стрелки. И если ток движется назад, следовательно, магнитные линии так же направлены против часовой стрелки. Если мы хотим определить направление тока в соленоиде, то можно воспользоваться еще одним мнемоническим правилом, его называют правилом правой руки. Если обхватить соленоид правой ладонью так, что направление четырех пальцев совпадает с направление тока, то отставленный большой палец показывает направление линий магнитного поля внутри соленоида. Линии магнитного поля выходят из северного полюса магнита, а входят в южный. Следовательно, в том месте, где находится большой палец правой руки, так же находится северный полюс магнита. О том, что картина магнитных линий схожа с полосовым магнитом, мы уже показывали ранее. Рассмотрим несколько примеров. Какое направление имеет ток в проводнике, направление силовых линий магнитного поля которого указано стрелками? Воспользуемся правилом буравчика. Вращаем ручку буравчика в направлении указанном на рисунке, он движется влево, следовательно, ток так же направлен влево.
Определите, как расположены магнитные полюсы соленоида, подключенного к источнику тока.
Вспомним, что у аккумулятора больший штрих показывает положительную клемму, меньший — отрицательную. Укажем направление движения силы тока в цепи и витках соленоида. За направление тока в цепи выбрано направление от плюса к минусу.
Третье, воспользуемся правилом правой руки. Направим четыре пальца правой руки по направлению движения тока в витках соленоида, направление большого пальца показывает направление магнитных линий, значит северный полюс магнита. Южный полюс будет с противоположной стороны.
Остались вопросы по теме? Наши педагоги готовы помочь!
- Подготовим к ЕГЭ, ОГЭ и другим экзаменам
- Найдём слабые места по предмету и разберём ошибки
- Повысим успеваемость по школьным предметам
- Поможем подготовиться к поступлению в любой ВУЗ
Физика. 10 класс
§ 28. Индукция магнитного поля. Линии индукции магнитного поля
Направление линий индукции магнитного поля. Определить направление линий индукции магнитного поля можно, используя правило буравчика: если поступательное движение буравчика совпадает с направлением тока, то рукоятка буравчика поворачивается в направлении линий индукции магнитного поля. В случае прямолинейного проводника с током линии индукции магнитного поля представляют собой концентрические окружности, которые находятся в плоскостях, перпендикулярных к проводнику ( рис. 147 ).
Определить направление линий индукции магнитного поля прямолинейного проводника с током можно также с помощью правила правой руки: если мысленно обхватить проводник правой рукой так, чтобы большой палец указывал направление тока, то остальные пальцы окажутся согнуты в направлении линий индукции магнитного поля ( рис. 148 ).
Картину линий индукции магнитного поля можно получить, используя мелкие железные опилки, которые в магнитном поле ведут себя как магнитные стрелки. На рисунке 149 представлена картина магнитного поля прямолинейного участка проводника с током. Картина магнитного поля кругового витка с током и графическое изображение линий индукции представлены на рисунках 150, а, б.
Полагают, что линии индукции магнитного поля, созданного постоянным магнитом, направлены внутри магнита от его южного полюса S к северному N ( рис. 151 ).
Магнитное поле соленоида подобно полю полосового магнита. На рисунках 152, а, б представлена картина магнитного поля соленоида с током и дано графическое изображение линий индукции. Соленоид представляет собой цилиндрическую катушку, на которую виток к витку намотан провод, изолированный тонким слоем лака. Если длина соленоида много больше его диаметра, то внутри центральной части соленоида линии индукции магнитного поля практически параллельны и направлены вдоль его оси.
Однородное магнитное поле — поле, индукция которого во всех точках пространства одинакова.
Линии индукции такого поля параллельны. В противном случае поле называют неоднородным. Магнитное поле внутри длинного соленоида практически однородно, а вблизи краёв — неоднородно. Неоднородно и магнитное поле прямолинейного проводника с током (см. рис. 148 ).
Для наглядности на рисунках линии индукции изображают гуще в тех местах магнитного поля, где больше значение индукции магнитного поля ( рис. 152 , б). При этом на линии индукции указывают стрелкой направление индукции магнитного поля. Для крайних витков соленоида магнитное поле «кругового» витка с током, проходящим в направлении движения часовой стрелки, эквивалентно полю южного полюса постоянного магнита, а магнитное поле «кругового» витка с током, проходящим против направления движения часовой стрелки, эквивалентно полю северного полюса постоянного магнита (правило часовой стрелки) ( рис. 153 ).
От теории к практике
На рисунке 154 схематически изображено магнитное поле кругового витка с током. Однородно ли такое магнитное поле? Почему?
Как определить направление магнитных линий
Азбука физики 
Научные игрушки 
Простые опыты 
Этюды об ученых 
Решение задач 
Презентации 
Книги по физике 
Умные книжки 
Есть вопросик? 
Его величество. 
Музеи науки. 
Достижения. 
Викторина по физике 
Физика в кадре 
Учителю 
Читатели пишут 
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЛИНИЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
ПРАВИЛО БУРАВЧИКА
для прямого проводника с током
— служит для определения направления магнитных линий ( линий магнитной индукции)
вокруг прямого проводника с током.
Если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитного поля тока.
Допустим, проводник с током расположен перпендикулярно плоскости листа:
1. направление эл. тока от нас ( в плоскость листа)
Согласно правилу буравчика, линии магнитного поля будут направлены по часовой стрелке.
или
2. направление эл. тока на нас ( из плоскости листа),
Тогда, согласно правилу буравчика, линии магнитного поля будут направлены против часовой стрелки.
ПРАВИЛО ПРАВОЙ РУКИ
для соленоида ( т.е. катушки с током)
— служит для определения направления магнитных линий (линий магнитной индукции) внутри соленоида.
Если обхватить соленоид ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца были направлены вдоль тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида.
1. Как взаимодействуют между собой 2 катушки с током?
2. Как направлены токи в проводах, если силы взаимодействия направлены так, как на рисунке?
3. Два проводника расположены параллельно друг другу. Укажите раправление тока в проводнике СД.
Жду решений на следующем уроке на «5» !
Известно, что сверхпроводники ( вещества, обладающие при определенных температурах практически нулевым электрическим сопротивлением ) могут создавать очень сильные магнитные поля. Были проделаны опыты по демонстрации подобных магнитных полей. После охлаждения керамического сверхпроводника жидким азотом на его поверхность помещали небольшой магнит. Отталкивающая сила магнитного поля сверхпроводника была столь высокой, что магнит поднимался, зависал в воздухе и парил над сверхпроводником до тех пор, пока сверхпроводник, нагреваясь, не терял свои необыкновенные свойства.
Направление тока и линий его магнитного поля. Правило буравчика
На данном уроке рассматриваются способы определения направления тока и направление линий его магнитного поля как для прямого тока, так и для соленоида.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет.
Получите невероятные возможности
1. Откройте доступ ко всем видеоурокам комплекта.
2. Раздавайте видеоуроки в личные кабинеты ученикам.
3. Смотрите статистику просмотра видеоуроков учениками.
Получить доступ
Конспект урока «Направление тока и линий его магнитного поля. Правило буравчика»
Исследования Ампера…
принадлежат к числу самых
блестящих работ, которые
проведены когда-либо в науке.
Джеймса Клерка Максвелла
Магнитное поле — это силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды.
Для наглядного представления магнитного поля пользуются магнитными линиями Магнитные линии — это воображаемые линии, вдоль которых расположились бы маленькие магнитные стрелки, помещенные в магнитное поле.
Замкнутость линий магнитного поля представляет собой фундаментальное свойство магнитного поля. Оно свидетельствует о том, что магнитных зарядов, подобных электрическим, в природе нет.
За направление магнитной линии в какой-либо ее точке условно принимают направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки, помещенной в эту точку.
Теперь разберём, от чего зависит направление линий магнитного поля тока более подробно.
Известно, что для получения спектра магнитного поля прямого проводника с током, его можно пропустить через лист картона, а на картон насыпать железные опилки. Под действием магнитного поля железные опилки располагаются по концентрическим окружностям. Поместим вдоль линий магнитного поля магнитные стрелки.
На рисунке показано расположение магнитных стрелок вокруг проводника с током, перпендикулярного плоскости чертежа. Если изменить направление тока в проводнике, то можно увидеть, что изменение направления тока приводит к повороту всех магнитных стрелок на 180 0 . Причем оси стрелок располагаются по касательной к магнитным линиям.
Т.о. можно сделать вывод, что направление линий магнитного поля будет зависеть от направления тока в проводнике.
Эта связь может быть выражена простым правилом, которое называют правилом буравчика (или правилом правого винта).
Правило буравчика заключается в следующем: если поворачивать головку винта так, чтобы поступательное движение острия винта происходило вдоль тока в проводнике, то направление вращения головки указывает направление линий магнитного поля тока.
С помощью правила буравчика по направлению тока можно определить направление линий магнитного поля, создаваемого этим током, а по направлению линий магнитного поля — направление тока, создающего это поле.
Для определения направления линий магнитного поля соленоида удобнее пользоваться другим правилом, которое иногда называют правилом правой руки.
Соленоид — это катушка цилиндрической формы из проволоки, витки которой намотаны вплотную друг к другу в одном направлении, а длина катушки значительно больше радиуса витка. Магнитное поле соленоида можно представить как результат сложения полей, создаваемых несколькими круговыми токами, имеющими общую ось.
На рисунке видно, что внутри соленоида линии магнитного поля каждого отдельного витка имеют одинаковое направление, тогда как между соседними витками они имеют противоположное направление. Поэтому, при достаточно плотной намотке соленоида, противоположно направленные участки линий магнитного поля соседних витков взаимно уничтожаться, а одинаково направленные участки сольются в общую линию.
Изучение этого поля с помощью железных опилок показало, что внутри соленоида магнитные линии поля представляют собой прямые, параллельные оси соленоида, которые расходятся на его концах и замыкаются вне соленоида.
Зная направление тока в витке, полюсы соленоида можно определить с помощью правила правой руки: если обхватить соленоид, ладонью правой руки, направив четыре пальца по направлению тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида.
Правило правой руки можно применять и для определения направления линий магнитного поля в центре одиночного витка с током.
Из курса физики 8 класса известно, что на всякий проводник с током, помещенный в магнитное поле и не совпадающий с его магнитными линиями, это поле действует с некоторой силой.
Наличие такой силы можно показать с помощью установки. Проволочная трехсторонняя рамка ABCD подвешена на крюках так, что может свободно отклоняться от вертикали.
Сторона ВС находится в области наиболее сильного поля дугообразного магнита, располагаясь между его полюсами. Рамка присоединена к источнику тока последовательно с реостатом и ключом. При замыкании ключа в цепи возникает электрический ток, и сторона ВС втягивается в пространство между полюсами.
Если убрать магнит, то при замыкании цепи проводник ВС двигаться не будет. Значит, со стороны магнитного поля на проводник с током действует некоторая сила, отклоняющая его от первоначального положения.
Таким образом, магнитное поле создается электрическим током и обнаруживается по его действию на электрический ток.
Если изменить направление тока в цепи, поменяв местами провода в гнездах изолирующего штатива, то, при этом, изменится и направление движения проводника, а значит, и направление действующей на него силы.
Направление силы изменится и в том случае, если, не меняя направления тока, поменять местами полюсы магнита (т. е. изменить направление линий магнитного поля).
Следовательно, направление тока в проводнике, направление линий магнитного поля и направление силы, действующей на проводник, связаны между собой.
Направление силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, можно определить, пользуясь правилом левой руки, которое заключается в следующем: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре вытянутых пальца были направлены по току, то отставленный на 90° большой палец покажет направление действующей на проводник силы.
Пользуясь правилом левой руки, следует помнить, что за направление тока во внешней части электрической цепи (т. е. вне источника тока) принимается направление от положительного полюса источника тока к отрицательному. Другими словами, четыре пальца левой руки должны быть направлены против движения электронов в электрической цепи.
С помощью правила левой руки можно определить направление силы, с которой магнитное поле действует на отдельно взятую движущуюся в нем частицу, как положительно, так и отрицательно заряженную. Для наиболее простого случая, когда частица движется в плоскости, перпендикулярной магнитным линиям, это правило формулируется следующим образом: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре пальца были направлены по движению положительно заряженной частицы (или против движения отрицательно заряженной), то отставленный на 90° большой палец покажет направление действующей на частицу силы.
Следует отметить, что сила действия магнитного поля на проводник с током или движущуюся заряженную частицу равна нулю, если направление тока в проводнике или скорость частицы совпадают с линией магнитной индукции или параллельны ей.
Основные выводы:
– Направление линий магнитного поля будет зависеть от направления тока в проводнике.
– Эта связь может быть выражена с помощью правила буравчика (или правила правого винта): если поворачивать головку винта так, чтобы поступательное движение острия винта происходило вдоль тока в проводнике, то направление вращения головки указывает направление линий магнитного поля тока.
– Для определения направления линий магнитного поля соленоида удобнее пользоваться правилом правой руки: если обхватить соленоид ладонью правой руки, направив четыре пальца по направлению тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида.
– Магнитное поле действует с некоторой силой на любой проводник с током, находящийся в этом поле. Направление этой силы можно определить с помощью правила левой руки: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре вытянутых пальца были направлены по току, то отставленный на 90° большой палец покажет направление действующей на проводник силы.