Detecção de um campo magnético por seu efeito em uma corrente elétrica. regra da mão esquerda

Graças ao tutorial em vídeo de hoje, aprenderemos como um campo magnético é detectado por seu efeito em uma corrente elétrica. Lembre-se da regra da mão esquerda. Através da experiência aprendemos como um campo magnético é detectado por seu efeito em outra corrente elétrica. Vamos aprender o que é a regra da mão esquerda.

Nesta lição, discutiremos a questão relacionada à detecção de um campo magnético por seu efeito em uma corrente elétrica e nos familiarizaremos com a regra da mão esquerda.

Vamos nos voltar para a experiência. O primeiro experimento desse tipo para estudar a interação de correntes foi realizado pelo cientista francês Ampère em 1820. O experimento foi o seguinte: uma corrente elétrica passou por condutores paralelos em uma direção, então a interação desses condutores foi observada em direções diferentes.

Arroz. 1. A experiência de Ampère. Condutores que conduzem corrente na mesma direção se atraem e direções opostas se repelem.

Se pegarmos dois condutores paralelos, através dos quais uma corrente elétrica passa na mesma direção, nesse caso os condutores serão atraídos um pelo outro. Quando a corrente elétrica flui em direções diferentes nos mesmos condutores, os condutores se repelem. Assim, observamos o efeito da força de um campo magnético sobre uma corrente elétrica. Assim, podemos dizer o seguinte: um campo magnético é criado por uma corrente elétrica e é detectado por sua ação sobre outra corrente elétrica (força de Ampère).

Quando um grande número de experimentos semelhantes foi realizado, obteve-se uma regra que relaciona a direção das linhas magnéticas, a direção da corrente elétrica e a ação da força do campo magnético. Essa regra é chamada regra da mão esquerda. Definição: a mão esquerda deve ser posicionada de forma que as linhas magnéticas entrem na palma, quatro dedos estendidos indicam a direção da corrente elétrica - então o polegar dobrado indicará a direção do campo magnético.

Arroz. 2. Regra da mão esquerda

Observe: não podemos dizer que para onde a linha magnética é direcionada, o campo magnético atua ali. Aqui a relação entre as quantidades é um pouco mais complicada, então usamos regra da mão esquerda.

Lembre-se de que a corrente elétrica é o movimento direcionado de cargas elétricas. Isso significa que o campo magnético atua sobre a carga em movimento. E podemos usar neste caso também a regra da mão esquerda para determinar a direção desta ação.

Dê uma olhada na figura que mostra diferentes usos da regra da mão esquerda e analise cada um por si mesmo.

Arroz. 3. Várias aplicações da regra da mão esquerda

Por fim, mais um fato importante. Se a corrente elétrica ou a velocidade de uma partícula carregada for direcionada ao longo das linhas do campo magnético, não haverá efeito do campo magnético nesses objetos.

Lista de literatura adicional:

Aslamazov L. G. Movimento de partículas carregadas em campos elétricos e magnéticos // Kvant. - 1984. - No. 4. - S. 24-25. Myakishev G.Ya. Como funciona um motor elétrico? // Quantum. - 1987. - No. 5. - S. 39-41. Manual básico de física. Ed. G.S. Landsberg. T. 2.-M., 1974. Yavorsky B.M., Pinsky A.A. Fundamentos de física. T.2. - M.: Fizmatlit, 2003.

Do curso de física da 8ª série, você sabe que para qualquer condutor condutor de corrente colocado em um campo magnético e não coincidindo com suas linhas magnéticas, esse campo atua com alguma força.

A presença de tal força pode ser mostrada usando a instalação mostrada na figura. Uma estrutura de três lados ABCD, feita de fio de cobre, é pendurada em ganchos para que possa se desviar livremente da vertical. O lado BC está localizado na região do campo magnético mais forte do ímã arqueado, localizado entre seus polos (Fig. a). O quadro é conectado a uma fonte de corrente em série com um reostato e uma chave.

Arroz. A ação de um campo magnético em um condutor de corrente

Quando a chave é fechada, uma corrente elétrica aparece no circuito, e o lado BC é puxado para o espaço entre os pólos (Fig. b).

Se você remover o ímã, quando o circuito estiver fechado, o condutor BC não se moverá. Isso significa que do lado do campo magnético, uma certa força atua sobre o condutor de corrente, desviando-o de sua posição original.

A ação de um campo magnético em um condutor de corrente pode ser usada para detectar um campo magnético em uma determinada região do espaço.

Claro, encontrar um campo magnético é mais fácil com uma bússola. Mas o efeito de um campo magnético na agulha magnética de uma bússola localizada nela, em essência, também se resume ao efeito do campo nas correntes elétricas elementares que circulam nas moléculas e átomos da substância magnética da qual a flecha é feita .

Assim, um campo magnético é criado por uma corrente elétrica e é detectado por seu efeito na corrente elétrica.

Vamos mudar o sentido da corrente no circuito trocando os fios nos soquetes da haste isolante (Fig.). Neste caso, a direção do movimento do condutor BC também mudará e, portanto, a direção da força que atua sobre ele.

Arroz. A direção da força que atua em um campo magnético em um condutor de corrente depende da direção da corrente

A direção da força também mudará se, sem mudar a direção da corrente, os pólos do ímã forem trocados (ou seja, mudar a direção das linhas do campo magnético). Portanto, a direção da corrente no condutor, a direção das linhas do campo magnético e a direção da força que atua no condutor estão relacionadas.

A direção da força que atua em um condutor de corrente em um campo magnético pode ser determinada usando a regra da mão esquerda.

No caso mais simples, quando o condutor está localizado em um plano perpendicular às linhas do campo magnético, esta regra é a seguinte: se a mão esquerda estiver posicionada de modo que as linhas do campo magnético entrem na palma perpendicularmente a ela, e quatro dedos são direcionados ao longo da corrente, então colocados de lado em O polegar de 90° mostrará a direção da força que atua no condutor (fig.).

Arroz. Aplicando a regra da mão esquerda a um condutor de corrente

Usando a regra da mão esquerda, deve-se lembrar que a direção da corrente em um circuito elétrico é tomada do pólo positivo da fonte de corrente para o negativo. Em outras palavras, os quatro dedos da mão esquerda devem ser direcionados contra o movimento dos elétrons no circuito elétrico. Em meios condutores, como soluções eletrolíticas, onde uma corrente elétrica é criada pelo movimento de cargas de ambos os sinais, a direção da corrente e, portanto, a direção dos quatro dedos da mão esquerda, coincide com a direção do movimento de partículas carregadas.

Usando a regra da mão esquerda, pode-se determinar a direção da força com que o campo magnético atua sobre as partículas individuais que se movem nele, carregadas positiva e negativamente.

Para o caso mais simples, quando a partícula se move em um plano perpendicular às linhas magnéticas, esta regra é formulada da seguinte forma: se a mão esquerda é colocada de modo que as linhas do campo magnético entrem na palma perpendicularmente a ela, e quatro dedos são direcionados ao longo o movimento de uma partícula carregada positivamente (ou contra o movimento de uma partícula carregada negativamente), então o polegar afastado por 90 ° mostrará a direção da força que atua sobre a partícula (Fig.).

Arroz. Aplicando a regra da mão esquerda a partículas carregadas que se movem em um campo magnético

Pela regra da mão esquerda, você também pode determinar a direção da corrente (se soubermos como as linhas do campo magnético e a força que atua no condutor são direcionadas), a direção das linhas magnéticas (se as direções da corrente e força são conhecidos), o sinal da carga de uma partícula em movimento (na direção das linhas magnéticas, força e velocidade do movimento da partícula), etc.

Deve-se notar que a força do campo magnético em um condutor com corrente ou uma partícula carregada em movimento é igual a zero se a direção da corrente no condutor ou a velocidade da partícula coincidir com a linha de indução magnética ou for paralela para ele (Fig.).

Arroz. O campo magnético não atua nos casos em que um condutor retilíneo transportando corrente ou a velocidade de uma partícula carregada em movimento é paparalela ou coincidente com as linhas do campo magnético

Trabalho de casa.

Tarefa 1. Responda às perguntas.

Que experiência permite detectar a presença de uma força atuando em um condutor com corrente em um campo magnético?
Como um campo magnético é detectado?
O que determina a direção da força que atua em um condutor de corrente em um campo magnético?
Formule a regra da mão esquerda para um condutor de corrente em um campo magnético; para uma partícula carregada movendo-se neste campo.
O que pode ser determinado usando a regra da mão esquerda?
Em que caso a força do campo magnético sobre um condutor de corrente ou uma partícula carregada em movimento é igual a zero?

Tarefa 2. Resolva o rebus.

O arquivo "É interessante!" está anexado à lição. Você pode baixar o arquivo a qualquer momento conveniente para você.

Fontes usadas:

http://www.tepka.ru/fizika_9/36.html

Perguntas.

1. Como detectar experimentalmente a presença de uma força atuando em um condutor de corrente em um campo magnético?

É necessário colocar um condutor com corrente entre os polos do ímã para que a direção da corrente seja perpendicular às linhas do campo magnético, e o suporte permita que o condutor se mova. Quando uma corrente é passada, o condutor deflete, mas isso não acontecerá se o ímã for removido.

2. Como o campo magnético é detectado?

Um campo magnético pode ser detectado por seu efeito em uma agulha magnética ou em um condutor de corrente.

3. O que determina a direção da força que atua em um condutor de corrente em um campo magnético?

Da direção da corrente e da direção das linhas magnéticas.

4. Como se lê a regra da mão esquerda para um condutor com corrente em um campo magnético? para uma partícula carregada movendo-se neste campo?

Se você posicionar sua mão esquerda de modo que as linhas de indução magnética entrem na palma perpendicularmente a ela, e os quatro dedos estendidos indiquem a direção da corrente (a direção do movimento de uma partícula carregada positivamente), o polegar será afastado por 90 ° mostrará a direção da força que atua no condutor.

5. Qual é o sentido da corrente na parte externa do circuito elétrico?

Esta é a direção do pólo positivo para o negativo.

6. O que pode ser determinado usando a regra da mão esquerda?

A direção da força que atua no condutor, conhecendo a direção da corrente e as linhas do campo magnético. A direção da corrente, conhecendo a direção da força e as linhas magnéticas. A direção das linhas do campo magnético, conhecendo a direção da corrente e a força que atua no condutor.

7. Em que caso a força do campo magnético sobre um condutor de corrente ou uma partícula carregada em movimento é igual a zero?

No caso em que a direção do movimento da corrente ou a direção da velocidade da partícula coincide com a direção das linhas de indução magnética, a força do campo magnético é igual a zero.

Exercícios.

1. Em que direção o tubo de alumínio leve rolará quando o circuito estiver fechado (Fig. 112)?

De acordo com a regra da mão esquerda, determinamos o que é certo.

2. A Figura 113 mostra dois condutores nus conectados a uma fonte de corrente e um tubo leve de alumínio AB. Toda a instalação está em um campo magnético. Determine o sentido da corrente no tubo AB se, como resultado da interação dessa corrente com um campo magnético, o tubo rola ao longo dos condutores no sentido indicado na figura. Qual pólo da fonte de corrente é positivo e qual é negativo?

De acordo com a regra da mão esquerda, a corrente se move do ponto A para o B, portanto, o pólo superior da fonte de corrente é positivo e o inferior é negativo.

3. Entre os pólos dos ímãs (Fig. 114) existem quatro condutores com corrente. Determine em que direção cada um deles está se movendo.

Esquerda - para cima, para baixo. Direita - para baixo, para cima.

4. A Figura 115 mostra uma partícula carregada negativamente. movendo-se com velocidade v em um campo magnético. Faça o mesmo desenho em seu caderno e indique com uma seta a direção da força com que o campo atua sobre a partícula.

5. Um campo magnético atua com uma força F sobre uma partícula que se move com velocidade v (Fig. 116). Determine o sinal da carga da partícula.

O sinal da carga da partícula é negativo (aplicamos a regra da mão esquerda).

Detecção de um campo magnético por seu efeito em uma corrente elétrica. regra da mão esquerda
Fenômenos Eletromagnéticos