21. Силовое действие магнитного поля. Действие поля на ток и контур с током. Силовое действие магнитного поля

• С ила Ампера. На проводник с током, находящийся в магнитном поле, действует сила, равная F = I·L·B·sin(

г де I - сила тока в проводнике; B - модуль вектора индукции магнитного поля; L - длина проводника, находящегося в магнитном поле;  - угол между вектором магнитного поля и проводником.

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки:

- четыре пальца по току;

- перпендикулярная проводнику составляющая вектора индукции В входит в ладонь;

- отогнутый большой палец дает направление F.

• Сила Лоренца. Так как электрический ток представляет собой упорядоченное движение зарядов, то действие магнитного поля на проводник с током есть результат его действия на отдельные движущиеся заряды.

Силу, действующую со стороны магнитного поля на движущиеся в нем заряды, называют силой Лоренца.

Fл = q·V·B·sin(a). (2)

где q - величина движущегося заряда;

V - модуль его скорости;

B - модуль вектора индукции магнитного поля;

a - угол между вектором скорости заряда и вектором магнитной индукции.

Направление вектора Fл определяется по правилу левой руки:

- четыре пальца по направлению скорости движения положительного заряда V;

- перпендикулярная скорости составляющая вектора индукции входит в ладонь;

- отогнутый большой палец дает направление силы Лоренца Fл.

Примечание: если заряд отрицательный, то направление противоположно тому, которое мы получим по правилу левой руки.

Обратите внимание, что Fл перпендикулярна V. Поэтому сила Лоренца не совершает работы, не изменяет модуль скорости заряда и его кинетической энергии. Но направление скорости изменяется непрерывно.

22. Воздушный шарик, отрицательно заряженный трением «прилип» к стене. Означает ли это, что стена заряжена положительно? Объясните. Почему шарик, в конце концов, упадет?

Опыт: берем воздушный шар и преподносим его к стене. Естественно, шарик под действием силы тяжести будет падать вниз. А если наэлектризовать его, натерев о волосы, он прилипает. Объясним опыт, почему шарик прилип к стене, ведь стена не наэлектризована, она нейтральна. Кто сможет объяснить его на основе строения вещества?

Дело в том, что вокруг любого заряженного тела существует так называемое электрическое поле. Когда мы приближаем шарик к стене, отрицательно заряженный шарик как бы вытесняет электроны, отталкивая их. На поверхности остаются положительно заряженные частицы. А значит, разноименно заряженные тела притягиваются.

Причина: Электризация тел

Макроскопическому телу можно сообщить заряд любого знака. Этот процесс называется электризацией. Существуют разные способы электризации тел, то есть превращения электрически нейтральных тел в заряженные; в частности, это можно осуществить путем трения тел друг о друга (электризация трением). Например, если надутый небольшой воздушный шар потереть о шерсть, мех или свои волосы, то шар будет прилипать к телу, о которое его потерли. Если янтарь потереть куском ткани, то он будет притягивать легкие предметы. То же можно наблюдать, если потереть тканью эбонитовую или стеклянную палочку. В этих случаях объект приобретает электрический заряд благодаря трению, то есть происходит электризация трением, а силы, действующие при этом, называются электрическими силами. Опыты показывают, что два тела, наэлектризованные трением друг о друга, притягиваются.

Известно, что наэлектризованные эбонитовая и стеклянная палочки обладают различным видом зарядов. Условились считать заряд, появляющийся при электризации трением на эбонитовой палочке или янтаре отрицательным, а на стеклянной палочке – положительным.

+q   – положительный заряд (так заряжается стекло, потертое о шелк; шерсть, потертая об эбонит).

–q   – отрицательный заряд (заряд шелка при трении о стекло; заряд эбонита при трении о шерсть).

В настоящее время электризацию тел объясняют с помощью представления о переносе электронов с одного вещества на другое. Наружные электроны атомов вещества часто очень слабо привязаны к своему ядру и при трении, обеспечивающем максимальный контакт поверхностей трущихся веществ, они могут переходить от одного вещества к другому. Тело, получившее избыток электронов, заряжается отрицательно. Тело, потерявшее электроны – положительно.