« Qu'étudie la physique » - Qu'étudie la physique ? Phénomènes électriques de la nature. Phénomènes atomiques de la nature. Discours d'ouverture du professeur. Phénomène naturel. Technique. La combustion. Phénomènes optiques de la nature. Tempête. Rosée du matin. Initier les élèves à une nouvelle matière scolaire. Susciter l'intérêt des étudiants pour l'étude consciente de ce sujet.

« Résistance des conducteurs » - Résistance et conductivité des conducteurs. La FEM, comme le potentiel, est exprimée en volts. La nature des forces externes peut varier. Puissance actuelle. L'utilisation de sources avec des valeurs EMF différentes est possible, mais difficile. Deuxième intégrale. Ordre de grandeur? sert de caractéristique de la substance à partir de laquelle le conducteur est fabriqué.

"Moteur diesel" - Méthodes de changement d'énergie interne. Moteur d'avion. Raffinage de pétrole. Huiles. La forme d'existence de la matière. Machine à vapeur. Le mode d'existence de la matière. Conductivité thermique. Transfert de chaleur. Modèle de moteur thermique. Convection. Une des façons de changer l'énergie interne. Radiation. Turbine à vapeur.

« Courant dans un circuit » - Qu'est-ce que la tension ? Comment montrer expérimentalement que l’intensité du courant dans un circuit dépend des propriétés du conducteur ? De quel pôle de la source de courant et vers quelle direction le courant est-il considéré ? Comment le courant dans un conducteur dépend-il de la tension aux extrémités du conducteur ? À quoi ressemble le graphique du courant en fonction de la tension ?

« Charge électrique » - Formulation de la loi de Coulomb. Intensité du champ d'une charge ponctuelle dans le vide. La charge électrique est discrète. Vérification expérimentale de la loi de Coulomb aux macro et micro distances. Charge électrique et loi de sa conservation. Propriétés de la charge électrique. La charge électrique est additive. Intensité du champ électrostatique.

«La théorie de la relativité d'Einstein» - Biographie d'Albert Einstein. En 1905 Einstein avait 26 ans, mais son nom était déjà largement connu. Mouvements du système. La théorie de la relativité est une théorie physique de l'espace et du temps. Tout transfert d'énergie est associé à un transfert de masse. Théorie générale de la relativité. Physicien, auteur de la théorie de la relativité.

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André Marie Ampère

Ampère André Marie (AMPERE André-Marie) (1775-1836), scientifique français, membre étranger de l'Académie des sciences de Saint-Pétersbourg (1830), l'un des fondateurs de l'électrodynamique. Il propose une règle qui porte son nom, découvre (1820) l'interaction mécanique des courants et établit la loi de cette interaction (loi d'Ampère). Construit la première théorie du magnétisme.

Ampère (Ampère André Marie) est un célèbre mathématicien et naturaliste, né à Lyon le 22 janvier. 1775 ; Après la mort de son père, guillotiné en 1793, A. fut d'abord précepteur à l'École Polytechnique de Paris, puis il occupa d'abord le Département de Physique de Burg, et à partir de 1805, le Département de Mathématiques de l'École Polytechnique de Paris. , où il se distingue également dans le domaine littéraire, il publie pour la première fois l'essai : « Considérations sur la théorie mathématique dujeu » (Lyon, 1802). En 1814, il devient membre de l'Académie des sciences, en 1824 - professeur de physique expérimentale au Collège de France ; décédé le 10 juin 1836 à Marseille. Les mathématiques, la mécanique et la physique doivent A. des recherches importantes ; sa théorie électrodynamique lui a valu une renommée sans faille. Sa vision de l'essence originelle unique de l'électricité et du magnétisme, dans laquelle il était pour l'essentiel d'accord avec le physicien danois Erstedt, est parfaitement exposée par lui dans le « Recueil d'observations électrodynamiques » (Paris, 1822), dans le « Précis de la théorie des phénomènes ». électrodynamiques » (Paris, 1824) et dans « Théorio des phénomènes électrodynamiques ». Le talent polyvalent d'A. n'est pas resté indifférent dans l'histoire de la chimie développée, qui lui assigne une des pages honorables et le considère, avec Avogadro, comme le auteur de la loi la plus importante de la chimie moderne, l'unité du courant galvanique est appelée « ampère », et les instruments de mesure sont appelés « ampéromètres ». De plus, Ampère possède également l'ouvrage « Essais sui la philosophie des Sciences ». (2 vol., 1834-43 ; 2e édition, 1857). Cf. Barthélemy et Sentiler, « Philosophie ae deux Ampères » (Paris, 1866).

F. Brockhaus, I.A. Dictionnaire encyclopédique Efron.

Ampère André Marie

André Marie Ampère est né le 22 janvier 1775. Son père Jean-Jacques Ampère et ses frères faisaient le commerce des soieries lyonnaises. Mère Jeanne Sarce est la fille d'un des grands commerçants lyonnais. L'enfance d'André se passe dans le petit domaine de Polemier, acheté par son père dans les environs de Lyon.

Il n'est jamais allé à l'école, mais il a appris très vite la lecture et le calcul. Déjà à l'âge de 14 ans, il lit les vingt-huit volumes de l'Encyclopédie française. André a montré un intérêt particulier pour les sciences physiques et mathématiques. André commence à visiter la bibliothèque du Collège de Lyon pour lire les ouvrages de grands mathématiciens.

A l'âge de treize ans, il soumet ses premiers travaux de mathématiques à l'Académie de Lyon.

En 1793, une rébellion éclata à Lyon, qui fut bientôt réprimée. Jean-Jacques Ampère a été décapité pour avoir sympathisé avec les rebelles. Suite à une décision de justice, presque tous les biens ont été confisqués. Ampère décide de s'installer à Lyon et de donner des cours particuliers de mathématiques.

En 1802, Ampère est invité à enseigner la physique et la chimie à l'École centrale de Bourg-en-Brés, à soixante kilomètres de Lyon.

Fin 1804, Ampère quitte Lyon et s'installe à Paris, où il obtient un poste d'enseignant à l'Ecole Polytechnique. L'objectif principal de l'école était de former des spécialistes techniques hautement qualifiés possédant une connaissance approfondie des sciences physiques et mathématiques.

En 1807, Ampère est nommé professeur à l'École Polytechnique. En 1808, il reçut le poste d'inspecteur en chef des universités. L'apogée de l'activité scientifique d'Ampère remonte à 1814-1824 et est associée à l'Académie des Sciences, à laquelle il fut élu le 28 novembre 1814 pour ses services dans le domaine des mathématiques.

Presque jusqu’en 1820, les principaux intérêts du scientifique se concentraient sur les problèmes de mathématiques, de mécanique et de chimie. À cette époque, il s’occupait très peu des questions de physique. Ampère a toujours considéré les mathématiques comme un appareil puissant pour résoudre divers problèmes appliqués à la physique et à la technologie. Il n'abandonne pas non plus ses études de chimie. Ses réalisations dans le domaine de la chimie incluent la découverte, indépendamment d'Avogadro, de la loi d'égalité des volumes molaires de différents gaz.

En 1820, le physicien Oersted découvre qu'une aiguille magnétique dévie à proximité d'un conducteur parcouru par du courant. C'est ainsi qu'a été découverte la propriété du courant électrique : créer un champ magnétique. Ampère a étudié ce phénomène en détail et a découvert l'interaction des courants.

Il a découvert que deux fils parallèles à travers lesquels le courant circule dans la même direction s'attirent et que si les directions des courants sont opposées, les fils se repoussent. Ampère a expliqué ce phénomène par l'interaction de champs magnétiques qui créent des courants. Ampère a immédiatement rapporté les résultats à l'Académie. Lors d'une réunion le 25 septembre, il a approfondi ces idées en démontrant des expériences dans lesquelles des bobines circulant autour d'un courant (solénoïdes) interagissaient les unes avec les autres comme des aimants.

Ampère décide de retrouver la loi d'interaction des courants sous la forme d'une formule mathématique stricte et fonde cette loi, qui porte désormais son nom. Ainsi, étape par étape dans le travail d’Ampère, une nouvelle science est née : l’électrodynamique, basée sur l’expérimentation et la théorie mathématique. De 1820 à 1826, Ampère publie un certain nombre d'ouvrages théoriques et expérimentaux sur l'électrodynamique. En 1826, « La théorie des phénomènes électrodynamiques dérivés exclusivement de l’expérience » est publiée.

En 1824, Ampère est élu professeur au Collège de France. On lui confie la chaire de physique générale et expérimentale.

En 1835, il publia un article dans lequel il prouvait la similitude entre la lumière et le rayonnement thermique et montrait que tout rayonnement est converti en chaleur lorsqu'il est absorbé. Ampère a développé un système de classification des sciences, qu'il avait l'intention de présenter dans un ouvrage en deux volumes. En 1834, le premier volume des « Essais sur la philosophie des sciences ou exposition analytique de la classification naturelle de toutes les connaissances humaines » fut publié. Ampère a introduit des mots tels que « électrostatique », « électrodynamique », « solénoïde ». Ampère a suggéré qu'une nouvelle science sur les lois générales des processus de contrôle allait probablement émerger. Il a suggéré de l'appeler « cybernétique ».

Ampère meurt d'une pneumonie le 10 juillet 1836 à Marseille lors d'un voyage d'inspection. Il y fut enterré.

Connus depuis l'Antiquité, les phénomènes d'attraction de pôles dissemblables et de répulsion de pôles semblables d'un aimant ressemblent aux phénomènes d'interaction de charges électriques dissemblables et semblables. Cependant, de nombreuses tentatives menées par des scientifiques pour établir un lien entre les phénomènes électriques et magnétiques au cours de plusieurs siècles sont restées infructueuses. Ce lien est également mis en évidence par le fait observé de magnétisation d'objets en fer et d'inversion de la boussole lors d'un orage.

Cette connexion a été découverte pour la première fois par H. Oersted et A. Ampere en 1820. A. Ampere a montré que deux conducteurs parallèles avec des courants sont attirés ou repoussés en fonction de la direction du courant qui les traverse (Fig. 1, a, b). Cette interaction ne peut pas être provoquée par un champ électrostatique pour les raisons suivantes. Premièrement, lorsque le circuit est ouvert (sur la figure 1, le cavalier entre les bornes supérieures est déconnecté), l'interaction des conducteurs s'arrête, bien que les charges sur les conducteurs et leurs champs électrostatiques demeurent. Deuxièmement, les charges similaires (les électrons dans un conducteur) se repoussent toujours.

Dans l'expérience de X. Oersted, le conducteur est placé au-dessus de l'aiguille magnétique (ou en dessous) parallèlement à son axe (Fig. 2). Lorsque le courant traverse un conducteur, l'aiguille s'écarte de sa position d'origine. Lorsque le circuit est ouvert, l'aiguille magnétique revient à sa position d'origine. Cette expérience montre que dans l'espace entourant un conducteur porteur de courant, des forces agissent qui font tourner l'aiguille magnétique, c'est-à-dire des forces similaires à celles qui agissent sur elle à proximité des aimants permanents.

L’action des forces magnétiques a été détectée dans l’espace autour de particules chargées se déplaçant séparément. Ainsi, A.F. Ioffe a observé en 1911 la déviation d'aiguilles magnétiques situées à proximité d'un faisceau d'électrons en mouvement. Le schéma de son expérience est présenté sur la figure 3. Au-dessus et au-dessous du tube se trouvaient deux flèches magnétiques identiques, mais dirigées de manière opposée, montées sur un anneau commun suspendu à un fil élastique. À mesure que le flux d’électrons traversait le tube, les aiguilles magnétiques tournaient.

Si une partie d'un conducteur flexible connectée à un pôle de la source, et donc chargée, est placée à proximité d'un aimant en forme d'arc (Fig. 4, a), alors l'effet du champ magnétique sur le conducteur n'est pas observé. Cependant, une fois le circuit fermé (Fig. 4, b, c), les conducteurs commencent à bouger. Ainsi, les forces magnétiques n’agissent que sur les charges en mouvement.

Thème 10. FORCES AGISSANT SUR DES CHARGES EN MOUVEMENT DANS UN CHAMP MAGNÉTIQUE.

10.1. La loi d'Ampère.

10.3. L'effet d'un champ magnétique sur un cadre porteur de courant. 10.4. Unités de mesure des grandeurs magnétiques. 10.5. Force de Lorentz.

10.6. Effet Hall.

10.7. Circulation du vecteur induction magnétique.

10.8. Champ magnétique du solénoïde.

10.9. Champ magnétique d'un tore.

10.10. Le travail consistant à déplacer un conducteur porteur de courant dans un champ magnétique.

10.1. La loi d'Ampère.

En 1820, A. M. Amper a établi expérimentalement que deux conducteurs porteurs de courant interagissent avec force :

où b est la distance entre les conducteurs, аk est le coefficient de proportionnalité en fonction du système d'unités.

L'expression originale de la loi d'Ampère ne comprenait aucune grandeur caractérisant le champ magnétique. Ensuite, nous avons compris que l'interaction des courants se produit à travers un champ magnétique et que la loi devrait donc inclure les caractéristiques du champ magnétique.

En notation SI moderne, la loi d'Ampère s'exprime par la formule :

Si le champ magnétique est uniforme et que le conducteur est perpendiculaire aux lignes du champ magnétique, alors

où I = qnυ dr S – courant traversant un conducteur de section S.

La direction de la force F est déterminée par la direction du produit vectoriel ou par la règle de gauche (ce qui revient au même). Nous orientons les doigts dans la direction du premier vecteur, le deuxième vecteur doit entrer dans la paume et le pouce montre la direction du produit vectoriel.

La loi d'Ampère est la première découverte de forces fondamentales qui dépendent des vitesses. La puissance dépend du mouvement ! Cela n’est jamais arrivé auparavant.

10.2. Interaction de deux conducteurs infinis parallèles avec le courant.

Soit b la distance entre les conducteurs. Le problème devrait être résolu de cette façon : l'un des conducteurs I 2 crée un champ magnétique, le deuxième I 1 est dans ce champ.

Induction magnétique créée par le courant I 2 à une distance b de celui-ci :

B 2 = µ 2 0 π je b 2 (10.2.1)

Si I 1 et I 2 se trouvent dans le même plan, alors l'angle entre B 2 et I 1 est droit, donc

(bien sûr, du côté du premier conducteur, exactement la même force agit sur le second). La force résultante est égale à l’une de ces forces ! Si ces deux conducteurs sont

influencent le troisième, alors leurs champs magnétiques B 1 et B 2 doivent être additionnés vectoriellement.

10.3. L'effet d'un champ magnétique sur un cadre porteur de courant.

Le cadre avec le courant I est dans un champ magnétique uniforme B, α est l'angle entre n et B (la direction de la normale est liée à la direction du courant par la règle de la vrille).

La force Ampère agissant sur le côté d’un cadre de longueur l est égale à :

F1 = IlB(B l ).

La même force agit de l’autre côté de la longueur l. Le résultat est un « couple de forces » ou un « couple ».

M = F1 h = IlB bsinα,

où bras h = bsinα. Puisque lb = S est l'aire du cadre, alors on peut écrire

M = IBS sinα = Pm sinα.

C’est ici que nous avons écrit l’expression de l’induction magnétique :

où M est le couple de la force, P est le moment magnétique.

La signification physique de l'induction magnétique B est une quantité numériquement égale à la force avec laquelle le champ magnétique agit sur un conducteur d'unité de longueur le long duquel il circule.

courant unitaire. B = JE F l ; Dimension d'induction [B] = A N m. .

Ainsi, sous l'influence de ce couple, le cadre tournera de telle sorte que n r ||B . Les côtés de longueur b sont également affectés par la force de l'Ampère F 2 - cela étire le cadre et ainsi de suite

puisque les forces sont égales en ampleur et en direction opposée, le cadre ne bouge pas, dans ce cas M = 0, un état d'équilibre stable

Lorsque n et B sont antiparallèles, M = 0 (puisque le bras est nul), c'est un état d'équilibre instable. Le cadre rétrécit et, s'il bouge un peu, il apparaît immédiatement

couple tel qu'il tournera de telle sorte que n r ||B (Fig. 10.4).

Dans un champ inhomogène, le cadre tournera et s'étendra dans une zone de champ plus fort.

10.4. Unités de mesure des grandeurs magnétiques.

Comme vous pouvez le deviner, c'est la loi d'Ampère qui est utilisée pour établir l'unité de courant : l'Ampère.

Ainsi, l'Ampère est un courant d'amplitude constante qui, passant à travers deux conducteurs droits parallèles de longueur infinie et de section négligeable, situés à une distance d'un mètre, l'un de l'autre dans le vide

provoque une force de 2 10 − 7 N m entre ces conducteurs.

Une Tesla 1 T = 104 Gauss.

Gauss est une unité de mesure dans le système d'unités gaussien (GUS).

1 T (un Tesla est égal à l'induction magnétique d'un champ magnétique uniforme dans lequel) un couple de 1 Nm agit sur un circuit plat avec un courant ayant un moment magnétique de 1 A m2.

L'unité de mesure B porte le nom du scientifique serbe Nikola Tesla (1856 - 1943), qui a eu un grand nombre d'inventions.

Autre définition : 1 T est égal à l'induction magnétique à laquelle le flux magnétique traversant une surface de 1 m2 perpendiculaire à la direction du champ est de 1 Wb.

L'unité de mesure du flux magnétique Wb doit son nom au physicien allemand Wilhelm Weber (1804 - 1891), professeur aux universités de Halle, Göttingham et Leipzig.

Comme nous l'avons déjà dit, le flux magnétique Ф à travers la surface S est l'une des caractéristiques du champ magnétique (Fig. 10.5)

Le scientifique a également fait la première tentative de classification des éléments chimiques sur la base d'une comparaison de leurs propriétés. Mais ce ne sont pas ces études, intéressantes en elles-mêmes, ni ses travaux mathématiques qui ont rendu le nom d’Ampère célèbre. Il est devenu un classique de la science et un scientifique de renommée mondiale grâce à ses recherches dans le domaine de l'électromagnétisme. En 1820, le physicien danois G.-H. Oersted a découvert qu'à proximité d'un conducteur transportant du courant, une aiguille magnétique dévie. C'est ainsi qu'a été découverte la propriété remarquable du courant électrique : créer un champ magnétique. Ampère a étudié ce phénomène en détail. Une nouvelle vision de la nature des phénomènes magnétiques est née en lui à la suite de toute une série d'expériences. Déjà à la fin de la première semaine de travail acharné, il a fait une découverte non moins importante qu'Oersted : il a découvert l'interaction des courants. Il a découvert que deux fils parallèles à travers lesquels le courant circule dans la même direction s'attirent et que si les directions des courants sont opposées, les fils se repoussent. Ampère a expliqué ce phénomène par l'interaction de champs magnétiques qui créent des courants. L'effet de l'interaction des fils avec le courant et les champs magnétiques est désormais utilisé dans les moteurs électriques, les relais électriques et dans de nombreux instruments de mesure électriques. Ampère a immédiatement rapporté les résultats à l'Académie. Dans un rapport rendu le 18 septembre 1820, il démontre ses premières expériences et les conclut par les mots suivants : « A ce propos, j'ai réduit tous les phénomènes magnétiques à des effets purement électriques. » Lors d'une réunion le 25 septembre, il a approfondi ces idées en démontrant des expériences dans lesquelles des bobines circulant autour d'un courant (solénoïdes) interagissaient les unes avec les autres comme des aimants. Les nouvelles idées d'Ampère n'ont pas été comprises par tous les scientifiques. Certains de ses éminents collègues n’étaient pas non plus d’accord. Les contemporains disaient qu’après le premier rapport d’Ampère sur l’interaction des conducteurs avec le courant, l’épisode curieux suivant s’était produit. « Qu’y a-t-il de nouveau exactement dans ce que vous nous avez dit ? - a demandé un de ses adversaires à Ampère. "Il va sans dire que si deux courants ont un effet sur une aiguille magnétique, ils ont également un effet l'un sur l'autre." Aliper n’a pas immédiatement trouvé de réponse à cette objection. Mais Arago lui vint en aide. Il sortit deux clés de sa poche et dit : « Chacune d'elles a également un effet sur la flèche, mais elles n'ont aucun effet l'une sur l'autre, et donc votre conclusion est fausse. Ampère a découvert, en substance, un nouveau phénomène, d'une importance bien plus grande que la découverte du professeur Oersted, que je respecte. 182 Malgré les attaques de ses adversaires scientifiques. Ampère poursuit ses expériences. Il décide de retrouver la loi d'interaction des courants sous la forme d'une formule mathématique stricte et fonde cette loi, qui porte désormais son nom. Ainsi, étape par étape dans le travail d’Ampère, une nouvelle science est née : l’électrodynamique, basée sur l’expérimentation et la théorie mathématique. Toutes les idées fondamentales de cette science, comme le dit Maxwell, sont essentiellement « sorties de la tête de ce Newton de l’électricité » en deux semaines. De 1820 à 1826, Ampère publia un certain nombre d'ouvrages théoriques et expérimentaux sur l'électrodynamique et fit un rapport sur ce sujet à presque toutes les réunions du département de physique de l'Académie. En 1826, son dernier ouvrage classique, « La théorie des phénomènes électrodynamiques, déduits exclusivement de l’expérience », fut publié. Le travail sur ce livre s'est déroulé dans des conditions très difficiles. Dans l'une des lettres écrites à cette époque. Ampère a rapporté : « Je suis obligé de rester éveillé tard dans la nuit... Étant chargé de lire deux cours, je ne veux cependant pas abandonner complètement mon travail sur les conducteurs voltaïques et les aimants, je ne dispose que de quelques minutes. »