Расположить на столе дугообразный магнит и поднести к его полюсу соленоид. При включении тока катушка будет отклоняться. Повторить опыт, изменив полюс магнита и полярность на полюсах источника тока. Прийти к выводу о направлении силы. Подключить в цепь реостат и показать воздействие силы тока. Расположить катушку параллельно магнитным линиям и убедиться в отсутствии силы.
5. Определение силы Ампера и её зависимость от характеристик опыта (записать) СЛАЙД 14
СИЛА АМПЕРА — сила, действующая на проводник с током, помещенный в магнитное поле
З А В И С И Т
а) от силы тока в проводнике
б) от числа магнитов ( вектор В )
в) от длины проводника
г) от угла между направлением силы тока и вектором магнитной индукции
6. Закон Ампера (прочесть) СЛАЙД 15
Сила, с которой магнитное поле действует на помещенный в него отрезок проводника с током, равна произведению силы тока, модуля вектора магнитной индукции, длины отрезка проводника и синуса угла между направлениями тока и магнитной индукции.
7. Формула закона Ампера (записать) СЛАЙД 16
8. Биография Ампера (прочесть) СЛАЙД 17
9. Правило левой руки (прочесть) СЛАЙД 18
10. Взаимодействие параллельных проводников (выполнить набросок) СЛАЙД 19
Разглядим параллельные токи. Левый проводник делает магнитное поле, которое действует на правый проводник. Определим направление вектора магнитной индукции в точке, где находится правый проводник, используя правило буравчика: вектор В 1 ориентирован по касательной к магнитной полосы перпендикулярно проводнику (от нас). По правилу левой руки находим направление силы Ампера F 12 , которая ориентирована в сторону левого проводника. Аналогично можно показать, что сила
F 21 ориентирована на право. Таким макаром, проводники притягиваются.
11. Определение единицы силы тока в СИ СЛАЙД 20
1 ампер – сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам нескончаемой длины и ничтожно малого радиального сечения, размещенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызвал бы между этими проводниками силу магнитного взаимодействия, равную 2·10 –7 H на каждый метр длины.
12. Использование силы Ампера СЛАЙД 21
Электроизмерительный устройство магнитоэлектрической системы состоит из неизменного магнита и проволочной рамки, которая находится между полюсами. Полюса магнита имеют особые насадки, которые дают возможность получить такое магнитное поле, при котором поворачивание рамки в нем не приводит к изменению угла между магнитной индукцией и проводниками рамки. Этот угол остается всегда равным 90°. С рамкой соединены две спиральные пружины, которые подводят электрический ток к рамке. При прохождении электрического тока по рамке возникает сила Ампера, пропорциональная силе тока в рамке. Поворачивание рамки приводит к деформации пружин и появлению силы упругости. Рамка закончит поворачиваться тогда, когда момент силы Ампера станет равным моменту силы упругости.
Электрический мотор предназначен для непрерывного перевоплощения энергии электрического тока в механическую. Принцип его деяния таковой же, как и электроизмерительного устройства, описанного чуть повыше. Но в его конструкции отсутствует пружина. Ток к рамке подводится через особые скользящие контакты — щетки. При замыкании цепи рамка начинает вести взаимодействие с магнитным полем неизменного магнита либо электромагнита и поворачивается так, что ее плоскость становится перпендикулярной магнитной индукции. Непрерывность вращения рамки обеспечивается применением специального устройства — коллектора, которое временами изменяет направление тока в рамке.
В современных электродвигателях неизменного тока подвижная часть (ротор) состоит из многих рамок, размещенных в пазах цилиндра из специальной электротехнической стали. Роль коллектора в них нередко делает особое электронное устройство.
Силу Ампера используют в громкоговорителях, динамиках.
Механизм работы: По катушке протекает переменный электрический ток с частотой, равной звуковой частоте от микрофона либо с выхода радиоприемника. Под действием силы Ампера катушка колеблется вдоль оси громкоговорителя в такт с колебаниями тока. Эти колебания передаются диафрагме, и поверхность диафрагмы испускает звуковые волны.
Ампер — что же все-таки это такое
Заряженные частички при продольном движении через проводник переносят электрический заряд. Перемещение зарядов носит название электрического тока. В железных проводниках это движение электронов. От количества электронов и скорости их перемещения зависит величина переносимого заряда за один и тот же промежуток времени.
Сила тока при движении через поперечное сечение железного проводника
Какие свойства определяют силу тока в 1 ампер
Если расположить в вакууме параллельно пару проводников длиной в метр на расстоянии в 1 м и пропустить по ним электрический ток, они станут вести взаимодействие вместе. Когда электричество будет протекать однонаправленно, проводники будут притягиваться, в различных направлениях – отталкиваться. Это явление подверглось рассмотрению, как определяющее для единицы силы тока. Величину, которая вызывала взаимодействие этих проводников между собой с силой 2*10-7 Н, было принято считать силой тока, равной 1 Ампер. Единица именована по фамилии А. М. Ампера, француза, и принята к обозначению в системе СИ.
Взаимодействие проводников в вакууме при подключении электричества
Информация. Скорость протекания зарядов через железный проводник – это то, что измеряется в амперах. Количество электричества в 1 кулон (Кл), проходящее через Sсеч токовода за 1 секунду (с), равно силе тока в 1 Ампер (А).
Закон Ампера – определение
Андре Ампер в 1920 году отдал определение тому, с какой силой магнитное поле оказывает влияние на проводник, помещённый в него. Он установил прямое соотношение между силой, возникающей вокруг проводника, силой тока, модулем магнитной индукции и синусом угла между вектором магнитной индукции и направлением тока. Выражение имеет вид:
где:
- FА – сила Ампера, Н;
- В – модуль магнитной индукции;
- I – сила тока, А;
- L – длина отрезка проводника, м.
Определение справедливо для проводника, по которому происходит повсевременно направленное движение электронов.
Закон Ома
Один из законов электротехники, который выведен путём экспериментальных исследовательских работ, – эмпирический. С его помощью установлена связь между сопротивлением проводника, напряжением на его концах и силой тока, проходящего через проводник. Ом Георг, германский физик, в 1826 году провёл ряд опытов и вывел зависимость между этими величинами, которую можно раскрыть так: сила тока находится в прямой зависимости от разности потенциалов на концах проводника и в оборотной от его сопротивления. Формула Закона Ома:
где:
- I – сила тока, А;
- U – напряжение (разность потенциалов), В;
- R – сопротивление проводника, Ом.
Ампер – это единица количества электричества на участке цепи, приобретенная в итоге деления напряжения величиной в 1 вольт на сопротивление в 1 Ом.
Внимание! Из этого выражения, к примеру, следует, что, если при постоянном сопротивлении прирастить напряжение вдвое, то ток тоже возрастет в два раза. Если при неизменном значении напряжения прирастить в два раза сопротивление, то он уменьшится вдвое.
Мнемоническое правило запоминания формулы закона Ома
Формула применяется для участка цепи, по которому движение электронов происходит в одном направлении. В случае переменного электричества с одной фазой, формула меняет вид:
- I – сила тока, А;
- U – разность потенциалов, В;
- Z – полное (всеохватывающее) сопротивление цепи, Ом.
Если цепь содержит в себе, вместе с активными компонентами, ещё и реактивные, направление движения электронов имеет гармонические колебания, то этот закон обрисовывает зависимость всеохватывающих величин.
Кратные и дольные единицы
Ампер – единица измерения большая. Его дольные единицы обозначают приставками, которые можно отыскать в интернациональной системе обозначений единиц СИ. На практике применяют только несколько кратных единиц для обозначения ампер. Для того дабы разложить ампер на толики либо выяснить, сколько малеханьких величин в него заходит, существует особая программка – электронный калькулятор-конвертер.
Очень мелкие токи исчисляются в тысячных толиках ампера – миллиамперах (mА), это 1*10-3А. Ещё наименьшее значение этой величины обозначают в микроамперах (μА), это 1 *10-6 А. Электронные схемы современных девайсов работают с такими величинами.
Нагревательные, осветительные приборы и большая домашняя техника пропускают через свои цепи токи от 0,1 А и выше.
Любопытно. Нервная система человека начинает демонстрировать реакцию на прохождение тока силой от 0,5 мА. Его значение, превышающее 50 мА, уже небезопасно для здоровья. Действие переменного тока величиной 100 мА в течение 2-3 сек смертельно.
Дольные и кратные единицы количества электричества
При определении образца и тарировании устройств приходилось определять величины взаимодействия между парой катушек с обмотками из огромного количества витков провода очень малого сечения.
Связь с другими единицами СИ
Что такое амперы исходя из убеждений связи между электрическими единицами, можно узреть на примерах:
- при силе тока в 1 ампер (А) поперечное сечение проводника за секунду пропускает через себя заряд в 1 кулон (Кл);
- при подаче заряда силой 1 ампер к обкладкам конденсатора с ёмкостью 1 Ф напряжение на пластинках будет расти, увеличиваясь каждую секунду на 1 В;
- ёмкость гальванических источников и аккумов измеряется в ампер-часах (А*ч, либо А*h), 1 А*ч = 3660 Кл, такое количество электричества протекает через проводник за 1 час;
- отдаваемая наибольшая мощность (ватт) выпрямителей либо блоков питания – 2-ая по значению черта схожих источников, имеет маркировку В*А;
- величина электричества в разряде молнии равна примерно 500 килоамперам (1 кА = 10³ А);
- лампочка накаливания мощностью 0,1 киловатт (кВт) потребляет 0,5 А.
Обозначение количества ампер наносится на корпуса автоматических выключателей и предохранителей.
Сила тока в быту
Для того дабы защитить бытовые сети от маленьких замыканий и перегрузок, в цепь переменного электричества устанавливают автоматы. Это выключатели, рассчитанные на предельные значения, при которых происходит автоматическое разъединение цепи.
Так, автомат, рассчитанный на 2 ампера, выдержит краткосрочную нагрузку до 2-х ампер, при краткосрочной нагрузке большей, чем 2 А, он выключится. Существует понятие «время токовая черта (ВТХ)». Это параметр, который указывает зависимость времени срабатывания устройства от дела тока, проходящего через выключатель, к его номинальному току срабатывания.
ВТХ имеет буквенные индексы, которые наносятся на корпус автоматического выключателя. Они обозначают кратность установки электромагнитного разъединителя к номинальному току автомата. Это самое малеханькое значение, при котором произойдёт секундное отключение.
Буквенные индексы, обозначающие ВТХ, бывают:
- В (3 – 5* In);
- С (5 – 10* In);
- D (10 – 20* In).
При монтаже электрической проводки делается расчёт наибольшей мощности потребителей, сечения используемых проводов. При расчётах смотрят за тем, дабы наибольшая сила тока не превосходила допустимого значения для избранного сечения.
Ожидания единицы силы тока в дальнейшем
Когда определено, что такое амперы, можно разглядеть ожидания этой единицы в дальнейшем. В 2011 году на интернациональной конференции обсуждены условия грядущей ревизии обозначений единиц в системе СИ.
Предложенные новые образцы должны повысить точность разных измерений в любом временном, метрическом и географическом векторах без утраты точности. Ампер не потерпит особенных изменений, не считая того, что его величина станет обозначаться зависимо от данного числа.
На сегодня ампер – это итог воображаемого процесса, в каком представляют появление силы между 2-мя проводниками безразмерной длины. Фактически это нереально воспроизвести, так как нет таких длинноватых и тонких проводов. На конференции приняли решение применить новейшую идею. Она будет основываться на физических константах либо атомных свойствах. Таковой физической константой будет заряд электрона.
Внимание! Современное определение: 1 ампер – это движение электронов соответственное сгустку 1/1,6*10-19 простых зарядов в 1 секунду.
Практическим инвентарем послужит одноэлектронный насос, который позволяет перемещать в течение 1-го собственного цикла фиксированное количество электронов.
В дальнейшем, ампер – это мера силы тока, определение которого не стало описываться измышленной виртуальной установкой, получило крепкую, фундаментальную базу.
