Взаимодействие токов

Слайд 1. Взаимодействие токов

Сила Ампера и магнитное поле в действии

Слайд 2. Магнитное поле тока

Каждый проводник с током создаёт вокруг себя магнитное поле. Если поместить рядом второй проводник, его ток начнёт взаимодействовать с полем первого. Это фундаментальное явление открыл Андре-Мари Ампер в 1820 году. Сила, с которой поле действует на ток, называется силой Ампера. Именно она заставляет провода притягиваться или отталкиваться.

Слайд 3. Притяжение и отталкивание

Если токи в параллельных проводниках текут в одном направлении, магнитные поля между ними складываются таким образом, что проводники притягиваются друг к другу.

Если же токи направлены в противоположные стороны, магнитные поля между проводами усиливаются, создавая избыточное давление поля, и проводники отталкиваются.

Слайд 4. Схема векторов сил и токов

Слайд 5. От чего зависит сила взаимодействия?

Чем больше токи $I_1$ и $I_2$, тем сильнее взаимодействие. Зависимость прямо пропорциональная.

Сила растёт с увеличением длины проводников $l$. Длинные провода взаимодействуют сильнее.

Сила обратно пропорциональна расстоянию $d$. Чем ближе провода, тем мощнее эффект.

Магнитная проницаемость среды $\mu$ также влияет на величину возникающей силы.

Слайд 6. Где мы это используем?

Электродвигатели: превращение тока в движение

Громкоговорители (динамики): создание звуковых волн

Электроизмерительные приборы: отклонение стрелки амперметра

Рельсотроны: разгон снарядов магнитным полем

Слайд 7. Расчёт силы взаимодействия

В таблице приведены значения силы на 1 метр длины проводника при токе в 100 Ампер. Формула расчёта: $F=\frac{{\mu }_0\cdot I_1\cdot I_2\cdot l}{2\pi \cdot d}$. Обратите внимание: при увеличении расстояния в 2 раза, сила падает ровно в 2 раза.

Слайд 8. Практические примеры

В динамике ток в катушке взаимодействует с полем магнита, заставляя мембрану колебаться.

Рельсотрон использует огромные токи для создания силы, выталкивающей снаряд с гиперзвуковой скоростью.

Слайд 9. Вопросы для обсуждения

Почему два параллельных провода в домашней удлинителе не разлетаются в разные стороны?

Как изменится сила взаимодействия, если ток в одном проводе увеличить в 3 раза, а во втором уменьшить в 3 раза?

Что произойдёт, если по обоим проводам пустить переменный ток с одинаковой фазой?

Как с помощью взаимодействия токов определяют эталон единицы силы тока — 1 Ампер?

Слайд 10. Подведём итоги

Токи взаимодействуют через магнитные поля: сонаправленные притягиваются, противоположные отталкиваются.

Сила взаимодействия прямо пропорциональна величинам токов и обратно пропорциональна расстоянию.

Закон Ампера лежит в основе работы всех современных электродвигателей и динамиков.

Определение Ампера исторически основано именно на измерении силы взаимодействия двух проводников.