Сила Ампера: формула и направление
Сила Ампера F_А = IBl sin α, где I — сила тока в проводнике, B — индукция магнитного поля, l — длина проводника в поле, α — угол между проводником и линиями индукции. Направление находят по правилу левой руки.
Формула силы Ампера F = IBl sin α: величины
| Величина | Обозначение | Единица | Что значит |
|---|---|---|---|
| Сила Ампера | F_А | Н | сила магнитного поля, действующая на проводник с током |
| Сила тока | I | А | без тока сила Ампера равна нулю |
| Индукция магнитного поля | B | Тл | 1 Тл = 1 Н/(А · м) |
| Длина проводника | l | м | только та часть, что находится в поле |
| Угол между проводником и B⃗ | α | градусы | при 90° сила наибольшая, при 0° равна нулю |
Направление силы — по правилу левой руки: линии B⃗ входят в ладонь, четыре пальца — по току, отогнутый большой палец показывает силу.
Сможешь без таблицы? 3 вопроса
Сила Ампера в задачах: от простых к трудным. Модуль силы, угол и направление.
Контрольная по этой теме скоро?
10 заданий и шпаргалка: Миша соберёт прогон по теме и карточки на утро.
В 10–11 классе? Это задание 12 ЕГЭ
«Школьный» на 30 дней — 199 ₽: тетради для печати, тренажёры по темам, ОГЭ и ВПР. Оформить «Школьный»
Учителю: собрание и памятка для родителей
Презентация к родительскому собранию и памятка, как готовиться к контрольным и экзаменам.
Родителю: как помочь с подготовкой
Что спросить у ребёнка, сколько заниматься и как видеть прогресс без лишнего контроля.
Как пользоваться формулой силы Ампера?
Сила Ампера — сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током: F = IBl sin α. Она растёт с током, индукцией поля и длиной проводника и зависит от угла между проводником и линиями поля. Ниже — таблица значений при разных углах, как взаимодействуют токи, формулы и где сила Ампера работает в технике.
Скачать PDFА4, 1 лист, 227 КБ: таблица для печати и QR-код на эту страницуПолучить в TelegramПришлю эту таблицу в PDF — и, если захочешь, напомню повторить через 3 дня10 карточек из таблицы: Миша спросит их снова, когда начнут забываться. Без регистрацииТекст со ссылкой на таблицу и 3 вопроса — для чата класса
Сила Ампера при разных углах
Такого угла нет в таблице. Попробуйте: 0, 30, 45, 60, 90.
| Угол α | sin α | Сила Ампера | Как расположен проводник |
|---|---|---|---|
| 0° | 0 | 0 | вдоль линий поля |
| 30° | 1/2 | 1/2IBl | |
| 45° | √2/2 ≈ 0,71 | ≈ 0,71IBl | |
| 60° | √3/2 ≈ 0,87 | ≈ 0,87IBl | |
| 90° | 1 | IBl — наибольшая | перпендикулярно линиям поля |
| 180° | 0 | 0 | вдоль линий поля, ток навстречу им |
Где работает сила Ампера
| Устройство или явление | Что происходит |
|---|---|
| Электродвигатель | на рамку с током в поле магнита действует пара сил Ампера, рамка вращается |
| Громкоговоритель (динамик) | катушка с переменным током в поле магнита колеблется и раскачивает диффузор |
| Стрелочный амперметр и вольтметр | рамка с током поворачивается тем сильнее, чем больше ток |
| Взаимодействие параллельных токов | токи одного направления притягиваются, противоположных — отталкиваются |
| Рельсотрон | сила Ампера разгоняет проводящий снаряд между рельсами с током |
Формулы, связанные с силой Ампера
| Что | Формула | Пояснение |
|---|---|---|
| Сила Ампера | F_А = IBl sin α | |
| Индукция магнитного поля | B = (F_max)/(Il) | определение тесла |
| Работа силы Ампера | A = F_А s | s — перемещение проводника вдоль силы |
| Равновесие проводника на нитях | IBl = mg tg β | β — угол отклонения нитей от вертикали |
| Проводник висит в поле | IBl = mg | сила Ампера направлена вверх и уравновешивает силу тяжести |
Примеры задач на силу Ампера
Пример 1. Проводник длиной 40 см с током 3 А находится в поле 0,5 Тл под углом 30° к линиям индукции. F = 3 · 0,5 · 0,4 · 0,5 = 0,3 Н.
Пример 2. Горизонтальный проводник массой 10 г и длиной 20 см лежит в горизонтальном поле 0,25 Тл перпендикулярно линиям. Какой ток нужен, чтобы он «повис»? IBl = mg: I = 0,01 · 10 / (0,25 · 0,2) = 2 А. Направление тока выбирают так, чтобы по правилу левой руки сила смотрела вверх.
Какие ошибки делают в задачах на силу Ампера?
- Подставляют длину в сантиметрах: в формуле l — в метрах.
- Берут угол между проводником и плоскостью рисунка или силой, а не между проводником и линиями поля.
- Учитывают всю длину провода, а не только ту часть, что находится в поле.
- Определяют направление правой рукой. Для силы Ампера — только левая.
В каком классе проходят силу Ампера?
Действие магнитного поля на проводник с током и правило левой руки — 9 класс, без формулы. Формулу F = IBl sin α и определение индукции через силу Ампера проходят в 11 классе. На ЕГЭ это задание 12, задания 14 и 15 и качественная задача 21.
Задача ЕГЭ по этой таблице
Задание 12 ЕГЭ по физике. Длину переведите в метры, синус угла — из второй таблицы, затем F = IBl sin α.
-
Задание 12 ЕГЭ
Прямой проводник длиной 50 см с током 4,0 А находится в однородном магнитном поле. Угол между направлением тока и вектором магнитной индукции равен 90°. На проводник действует сила Ампера 0,60 Н. Определите модуль индукции магнитного поля. Ответ запишите в теслах.
Показать ответ
Задания не загрузились. Обновите страницу или откройте тренажёр.
Задание дня ЕГЭ — каждый день одно новое: решить сегодняшнее · напоминание в Telegram раз в день
Как это спрашивают на ЕГЭ и ОГЭ?
Модуль силы Ампера считают в задании 12 ЕГЭ. Как изменится сила при изменении тока, поля и угла — задания 14 и 15, а объяснить, куда сдвинется проводник или почему притянутся провода, просит качественная задача 21.
- Задание 12 ЕГЭ: магнитное поле и индукцияСила Ампера, индукция поля, длина проводника.
- Задание 14 ЕГЭ: электродинамика, верные утвержденияУтверждения о силе, действующей на ток.
- Задание 21 ЕГЭ: качественная задачаДвижение проводника с током в поле магнита.
Теория по теме:
Потренироваться на заданиях
Таблица помогает найти ответ, тренажёр — научиться находить его самому. В кабинете НейроМиши задания ЕГЭ с проверкой и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.
Вопросы и ответы
Как найти направление силы Ампера?
По правилу левой руки: расположите ладонь так, чтобы линии магнитной индукции входили в неё, четыре пальца направьте по току — отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы Ампера.
Когда сила Ампера равна нулю?
Когда тока нет или проводник расположен вдоль линий магнитной индукции (угол 0° или 180°): тогда sin α = 0.
В честь кого названа сила Ампера?
В честь французского физика Андре-Мари Ампера, который в 1820 году исследовал взаимодействие проводников с током и установил закон этого взаимодействия. Его именем названа и единица силы тока — ампер.
Источники
- Физика. 9 класс: учебник А. В. Перышкина, Е. М. Гутник (М.: Просвещение) — действие магнитного поля на проводник с током, электродвигатель
- Физика. 11 класс: учебник Г. Я. Мякишева, Б. Б. Буховцева, В. М. Чаругина (М.: Просвещение) — модуль вектора магнитной индукции, сила Ампера, применение закона Ампера
- ФИПИ: кодификатор и спецификация ЕГЭ по физике — магнитное поле; задания 12, 14 и 21