«Что изучает физика» - Что изучает физика? Электрические явления природы. Атомные явления природы. Вступительное слово учителя. Явления природы. Техника. Горение. Оптические явления природы. Гроза. Утренняя роса. Знакомство учащихся с новым предметом школьного курса. Вызов интереса учащихся к сознательному изучению данного предмета.

«Сопротивление проводника» - Сопротивление и проводимость проводников. ЭДС, как и потенциал, выражается в вольтах. Природа сторонних сил может быть различной. Мощность тока. Применение источников с разным значением ЭДС возможно, но затруднительно. Второй интеграл. Величина? служит характеристикой вещества, из которого изготовлен проводник.

«Дизельный двигатель» - Способы изменения внутренней энергии. Реактивный двигатель. Переработка нефти. Масла. Форма существования материи. Паровая машина. Способ существования материи. Теплопроводность. Теплопередача. Модель теплового двигателя. Конвекция. Один из способов изменения внутренней энергии. Излучение. Паровая турбина.

«Ток в цепи» - Что такое напряжение? Как на опыте показать, что сила тока в цепи зависит от свойств проводника? От какого полюса источника тока и к какому принято считать направление тока? Как зависит сила тока в проводнике от напряжения на концах проводника? Какой вид имеет график зависимости силы тока от напряжения?

«Электрический заряд» - Формулировка закона Кулона. Напряженность поля точечного заряда в вакууме. Электрический заряд дискретен. Экспериментальная проверка закона Кулона на макро и микро дистанциях. Электрический заряд и закон его сохранения. Свойства электрического заряда. Электрический заряд аддитивен. Напряженность электростатического поля.

«Теория относительности Энштейна» - Биография Альберта Эйнштейна. В 1905г. Эйнштейну было 26 лет, но его имя уже приобрело широкую известность. Движения системы. Теория относительности - физическая теория пространства и времени. Любой перенос энергии связан с переносом массы. Общая теория относительности. Физик, автор теории относительности.

Всего в теме 18 презентаций

Андре Мари Ампер

Ампер (Ampere) Андре Мари (AMPERE Andre-Marie) (1775-1836), французский ученый, иностранный член Петербургской АН (1830), один из основоположников электродинамики. Предложил правило, названное его именем, открыл (1820) механическое взаимодействие токов и установил закон этого взаимодействия (закон Ампера). Построил первую теорию магнетизма.

Ампер (Ampere Andre Marie) - знаменитый математик и естествоиспытатель, родившийся в Лионе 22 янв. 1775 г.; по смерти своего отца, гильотинированного в 1793 г., А. был сперва репетитором в политехнической школе в Париже, затем занимал сначала кафедру физики в Бурге, а с 1805 года кафедру математики в парижской политехнической школе, где он проявил себя и на литературном поприще, впервые выступив с сочинением: "Considerations sur la theorie mathematique dujeu" (Лион, 1802 г.). В 1814 г. он сделался членом академии наук, в 1824 г. - профессором экспериментальной физики в College ае France; умер 10-го июня 1836 г. в Марселе. Математика, механика и физика обязаны А. важными исследованиями; его электродинамическая теория стяжала ему неувядаемую славу. Его взгляд на единую первоначальную сущность электричества и магнетизма, в чем он по существу сходился с датским физиком Эрштедтом, превосходно изложен им в "Recueil d"observations lectrodynamiques" (Париж, 1822), в "Precis de la theorie des phenomenes electrodynamiques" (Париж, 1824 г.) и в "Theorio des phenomenes electrodynamiques". Разносторонний талант А. не остался безучастным и в истории развитая химии, которая отводить ему одну из почетных страниц и считает его, совместно с Авогадро автором важнейшего закона современной химии. В честь этого ученого единица силы гальванического тока названа "ампером", а измерительные приборы-"амперометрами". (Ср. Оствальд, "Klassiker der exacten Wissenschaften ј8". "Die Grnindlagen der Molekulartbeorie", Abhandlangen v. A. Avogadro und Ampere, 1889). Кроме этого Амперу принадлежит еще труд "Essais sui la philosophie des Sciences" (2 т., 1834-43; 2-е издание, 1857). Ср. Бартелеми и Сентилер, "Philosophie ае deux Amperes" (Париж, 1866 г.). .

Ф.А. Брокгауз, И.А. Ефрон Энциклопедический словарь.

Ампер Андре Мари

Андре Мари Ампер родился 22 января 1775 года. Его отец Жан-Жак Ампер вместе со своими братьями торговал лионскими шелками. Мать Жанна Сарсе - дочь одного из крупных лионских торговцев. Детство Андре прошло в небольшом поместье Полемье, купленном отцом в окрестностях Лиона.

Он никогда не ходил в школу, но чтению и арифметике выучился очень быстро. Уже в 14 лет он прочитал все двадцать восемь томов французской "Энциклопедии". Особый интерес Андре проявлял к физико-математическим наукам. Андре начал посещать библиотеку Лионского колледжа, чтобы читать труды великих математиков.

В возрасте тринадцати лет, он представил в Лионскую академию свои первые работы по математике.

В 1793 году в Лионе вспыхнул мятеж, который вскоре был подавлен. За сочувствие мятежникам был обезглавлен Жан-Жак Ампер. По приговору суда почти все имущество было конфисковано. Ампер решил переселиться в Лион и давать частные уроки математики.

В 1802 году Ампера пригласили преподавать физику и химию в Центральную школу города Бурк-ан-Бреса, в шестидесяти километрах от Лиона.

В конце 1804 года Ампер покинул Лион и переехал в Париж, где он получил должность преподавателя Политехнической школы. Основная задача школы заключалась в подготовке высокообразованных технических специалистов с глубокими знаниями физико-математических наук.

В 1807 году Ампер был назначен профессором Политехнической школы. В 1808 году он получил место главного инспектора университетов. Время расцвета научной деятельности Ампера приходится на 1814-1824 годы и связано с Академией наук, в число членов которой он был избран 28 ноября 1814 года за свои заслуги в области математики.

Практически до 1820 года основные интересы ученого сосредоточивались на проблемах математики, механики и химии. Вопросами физики в то время он занимался очень мало. Ампер всегда рассматривал математику как мощный аппарат для решения разнообразных прикладных задач физики и техники. Не оставляет он и занятий химией. К его достижениям в области химии отнестится открытие, независимо от Авогадро, закона равенства молярных объемов различных газов.

В 1820 году физик Эрстед обнаружил, что вблизи проводника с током отклоняется магнитная стрелка. Так было открыто свойство электрического тока - создавать магнитное поле. Ампер подробно исследовал это явление и открыл взаимодействие токов.

Он установил, что два параллельных провода, по которым течет ток в одинаковом направлении, притягиваются друг к другу, а если направления токов противоположны, провода отталкиваются. Ампер объяснил это явление взаимодействием магнитных полей, которые создают токи. О полученных результатах Ампер сразу же сообщил в Академию. На заседании 25 сентября он развил эти идеи далее, демонстрируя опыты, в которых спирали, обтекаемые током (соленоиды), взаимодействовали друг с другом как магниты.

Ампер решил найти закон взаимодействия токов в виде строгой математической формулы и нашел этот закон, который носит теперь его имя. Так шаг за шагом в работах Ампера вырастала новая наука - электродинамика, основанная на экспериментах и математической теории. С 1820 по 1826 год Ампер публикует ряд теоретических и экспериментальных работ по электродинамике. В 1826 году выходит из печати "Теория электродинамических явлений, выведенная исключительно из опыта".

В 1824 году Ампер был избран на должность профессора Коллеж де Франс. Ему предоставили кафедру общей и экспериментальной физики.

В 1835 году он опубликовал работу, в которой доказал сходство между световым и тепловым излучениями и показал, что все излучения при поглощении превращаются в тепло. Ампер разработал систему классификации наук, которую намеревался изложить в двухтомном сочинении. В 1834 году вышел первый том "Опыты философии наук или аналитического изложения естественной классификации всех человеческих знаний". Ампер ввел такие слова, как "электростатика", "электродинамика", "соленоид". Ампер высказал мысль о том, что, вероятно, возникнет новая наука об общих закономерностях процессов управления. Он предложил именовать ее "кибернетикой".

Ампер умер от воспаления легких 10 июля 1836 года в Марселе во время инспекционной поездки. Там же он и был похоронен.

Известные с древних времен явления притяжения разноименных и отталкивания одноименных полюсов магнита напоминают явления взаимодействия разноименных и одноименных электрических зарядов. Однако многочисленные попытки ученых установить связь между электрическими и магнитными явлениями на протяжении многих столетий оставались безрезультатными. Об этой связи говорит также замеченный факт намагничивания железных предметов и перемагничивания компаса во время грозы.

Впервые эта связь была обнаружена X. Эрстедом и А. Ампером в 1820 г. А. Ампер показал, что два параллельных проводника с токами притягиваются или отталкиваются в зависимости от направления тока в них (рис. 1, а, б). Это взаимодействие не может быть вызвано электростатическим полем по следующим причинам. Во-первых, при размыкании цепи (на рисунке 1, в перемычка между верхним» клеммами отсоединена) взаимодействие проводников прекращается, хотя заряды на проводниках н их электростатические поля остаются. Во-вторых, одноименные заряды (электроны в проводнике) всегда только отталкиваются.

В опыте X. Эрстеда проводник располагают над магнитной стрелкой (или под ней) параллельно ее оси (рис. 2). При пропускании тока по проводнику стрелка отклоняется от своего первоначального положения. При размыкании цепи магнитная стрелка возвращается в свое первоначальное положение. Этот опыт показывает, что в пространстве, окружающем проводник с током, действуют силы, вызывающие поворот магнитной стрелки, то есть силы, подобные тем, которые действуют на нее вблизи постоянных магнитов.

Действие магнитных сил обнаружено в пространстве вокруг отдельно движущихся заряженных частиц. Так, А.Ф.Иоффе в 1911 г. наблюдал отклонение магнитных стрелок, расположенных вблизи пучка движущихся электронов. Схема его опыта представлена на рисунке 3. Над и под трубкой находились две одинаковые, но противоположно направленные магнитные стрелки, укрепленные на общем кольце, подвешенном на упругой нити. При прохождении в трубке потока электронов магнитные стрелки поворачивались.

Если часть гибкого проводника, присоединенного к одному полюсу источника, а значит, заряженного, поместить вблизи дугообразного магнита (рис. 4, а), то действие поля магнита на проводник не наблюдается. Однако после замыкания цепи (рис. 4, б, в) проводники приходят в движение. Таким образом, магнитные силы действуют только на движущиеся заряды.

Тема 10. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ДВИЖУЩИЕСЯ ЗАРЯДЫ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ.

10.1. Закон Ампера.

10.3. Воздействие магнитного поля на рамку с током. 10.4. Единицы измерения магнитных величин. 10.5. Сила Лоренца.

10.6. Эффект Холла.

10.7. Циркуляция вектора магнитной индукции.

10.8. Магнитное поле соленоида.

10.9. Магнитное поле тороида.

10.10. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.

10.1. Закон Ампера.

В 1820 г. А. М. Ампер экспериментально установил, что два проводника с током взаимодействуют друг с другом с силой:

где b – расстояние между проводниками, аk – коэффициент пропорциональности зависящий от системы единиц.

В первоначальное выражение закона Ампера не входила никакая величина характеризующая магнитное поле. Потом разобрались, что взаимодействие токов осуществляется через магнитное поле и следовательно в закон должна входить характеристика магнитного поля.

В современной записи в системе СИ, закон Ампера выражается формулой:

Если магнитное поле однородно и проводник перпендикулярен силовым линиям магнитного поля, то

где I = qnυ др S – ток через проводник сечениемS.

Направление силы F определяется направлением векторного произведения или правилом левой руки (что одно и тоже).Ориентируем пальцы по направлению первого вектора, второй вектор должен входить в ладонь и большой палец показывает направление векторного произведения.

Закон Ампера – это первое открытие фундаментальных сил зависящих от скоростей. Сила зависящая от движения! Такого еще не было.

10.2. Взаимодействие двух параллельных бесконечных проводников с током.

Пусть b – расстояние между проводниками. Задачу следует решать так: один из проводниковI 2 создаёт магнитное поле, второйI 1 находится в этом поле.

Магнитная индукция, создаваемая током I 2 на расстоянииb от него:

B 2 = µ 2 0 π I b 2 (10.2.1)

Если I 1 иI 2 лежат в одной плоскости, то угол междуB 2 иI 1 прямой, следовательно

(разумеется, со стороны первого проводника на второй действует точно такая же сила). Результирующая сила равна одной из этих сил! Если эти два проводника будут

воздействовать на третий, тогда их магнитные поля B 1 иB 2 нужно сложить векторно.

10.3. Воздействие магнитного поля на рамку с током.

Рамка с током I находится в однородном магнитном полеB , α – угол междуn иB (направление нормали связано с направлением тока правилом буравчика).

Сила Ампера действующая на сторону рамки длиной l равна:

F1 = IlB(B l ).

На другую сторону длиной l действует такая же сила. Получается «пара сил» или «вращающий момент».

M = F1 h = IlB bsinα,

где плечо h = bsinα . Так какlb = S – площадь рамки, тогда можно записать

M = IBS sinα = Pm sinα.

Вот откуда мы писали с вами выражение для магнитной индукции:

где M – вращающий момент силы,P – магнитный момент.

Физический смысл магнитной индукции B – величина численно равная силе, с которой магнитное поле действует на проводник единичной длины по которому течет

единичный ток. B = I F l ; Размерность индукции[ B ] = А Н м . .

Итак, под действием этого вращательного момента рамка повернётся так, что n r ||B . На стороны длинойb тоже действует сила АмпераF 2 – растягивает рамку и так

как силы равны по величине и противоположны по направлению рамка не смещается, в этом случае М = 0, состояние устойчивого равновесия

Когда n иB антипараллельны,M = 0 (так как плечо равно нулю), это состояние, неустойчивого равновесия. Рамка сжимается и, если чуть сместится, сразу возникает

вращающий момент такой что она повернется так, что n r ||B (Рис. 10.4).

В неоднородном поле рамка повернется и будет вытягиваться в область более сильного поля.

10.4. Единицы измерения магнитных величин.

Как вы догадываетесь, именно закон Ампера используется для установления единицы силы тока – Ампера.

Итак, Ампер – сила тока неизменного по величине, который, проходя по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого сечения, расположенным на расстояние один метр, один от другого в вакууме

вызывает между этими проводниками силу в 2 10 − 7 Н м .

Один тесла 1 Тл = 104 Гс.

Гаусс – единица измерения в Гауссовой системе единиц (СГС).

1 Тл (один тесла равен магнитной индукции однородного магнитного поля, в котором) на плоский контур с током, имеющим магнитный момент 1 А·м2 действует вращающий момент 1 Н·м.

Единица измерения B названа в честь сербского ученого Николы Тесла (1856 – 1943 г.), имевшего огромное количество изобретений.

Другое определение: 1 Тл равен магнитной индукции при которой магнитный поток сквозь площадку 1 м2 , перпендикулярную направлению поля равен 1 Вб.

Единица измерения магнитного потока Вб, получила свое название в честь немецкого физика Вильгельма Вебера (1804 – 1891 г.) – профессора университетов в Галле, Геттингеме, Лейпциге.

Как мы уже говорили, магнитный поток Ф, через поверхность S – одна из характеристик магнитного поля(Рис. 10.5)

Ученый сделал также первую попытку классификации химических элементов на основе сопоставления их свойств. Но не эти исследования, интересные сами по себе, и не его математические работы сделали имя Ампера знаменитым. Классиком науки, всемирно известным ученым он стал благодаря своим исследованиям в области электромагнетизма. В 1820 году датский физик Г.-Х. Эрстед обнаружил, что вблизи проводника с током отклоняется магнитная стрелка. Так было открыто замечательное свойство электрического тока - создавать магнитное поле. Ампер подробно исследовал это явление. Новый взгляд на природу магнитных явлений возник у него в результате целой серии экспериментов. Уже в конце первой недели напряженного труда он сделал открытие не меньшей важности, чем Эрстед - открыл взаимодействие токов. Он установил, что два параллельных провода, по которым течет ток в одинаковом направлении, притягиваются друг к другу, а если направления токов противоположны, провода отталкиваются. Ампер объяснил это явление взаимодействием магнитных полей, которые создают токи. Эффект взаимодействия проводов с током и магнитных полей сейчас используется в электродвигателях, в электрических реле и во многих электроизмерительных приборах. О полученных результатах Ампер сразу же сообщил в Академию. В докладе, сделанном 18 сентября 1820 года, он продемонстрировал свои первые опыты и заключил их следующими словами: «В связи с этим я свел все магнитные явления к чисто электрическим эффектам». На заседании 25 сентября он развил эти идеи далее, демонстрируя опыты, в которых спирали, обтекаемые током (соленоиды), взаимодействовали друг с другом как магниты. Новые идеи Ампера были поняты далеко не всеми учеными. Не согласились с ними и некоторые из его именитых коллег. Современники рассказывали, что после первого доклада Ампера о взаимодействии проводников с током произошел следующий любопытный эпизод. «Что же, собственно, нового в том, что вы нам сообщили? - спросил Ампера один из его противников. - Само собою ясно, что если два тока оказывают действие на магнитную стрелку, то они оказывают действие и друг на друга». Аліпер не сразу нашелся, что ответить на это возражение. Но тут на помощь ему пришел Араго. Он вынул из кармана два ключа и сказал: «Вот каждый из них тоже оказывает действие на стрелку, однако же они никак не действуют друг на друга, и потому ваше заключение ошибочно. Ампер открыл, по существу, новое явление, куда большего значения, чем открытие уважаемого мной профессора Эрстеда». 182 Несмотря на нападки своих научных противников. Ампер продолжал свои эксперименты. Он решил найти закон взаимодействия токов в виде строгой математической формулы и нашел этот закон, который носит теперь его имя. Так шаг за шагом в работах Ампера вырастала новая наука - электродинамика, основанная на экспериментах и математической теории. Все основные идеи этой науки, по выражению Максвелла, по сути дела, «вышли из головы этого Ньютона электричества» за две недели. С 1820 по 1826 год Ампер публикует ряд теоретических и экспериментальных работ по электродинамике и почти на каждом заседании физического отделения Академии выступает с докладом на эту тему. В 1826 году выходит из печати его итоговый классический труд «Теория электродинамических явлений, выведенная исключительно из опыта». Работа над этой книгой проходила в очень трудных условиях. В одном из писем, написанных в то время. Ампер сообщал: «Я принужден бодрствовать глубокой ночью... Будучи нагружен чтением двух курсов лекций, я, тем не менее, не хочу полностью забросить мои работы о вольтаических проводниках и магнитах Я располагаю считанными минутами».