Tip:
Highlight text to annotate it
X
Не само, че едно магнитно поле може да упражни сила върху
движещ се разяд – сега ще научим, че и движещ се заряд
или ток всъщност може да генерира магнитно поле.
Така, че тук има един вид симетрия.
И, както ще разберем по-късно, след като си научим математиката и
говорим за всичко това по-подробно, ще видим, че
магнитните и електрическите полета всъщност са двете страни
на една и съща монета – на електромагнитните полета.
Но при всички случаи, няма нужда да мислим за това сега.
А и мисля, че засега е достатъчно да помислим за това,
че ток може всъщност да предизвика магнитно поле.
Всъщност, дори движещ се електрон
генерира магнитно поле.
И го генерира в сферична повърхност – но няма
да навлизам в детайли за това.
Защото тук математиката става малко шантава.
Но това, с което може да се сблъскате в стaндартните гимназиални часове
по физика (без до говорим много за сметки
с вектори) е това, че ако имаме проводник…
Нека нарисувам проводника.
Това е моят проводник.
И той носи ток I, излиза, че проводникът
ще генерира магнитно поле.
И това магнитно поле ще бъде във формата на
концентрични кръгове около проводника.
Да видим, дали мога да ги нарисувам.
Ще ги нарисувам по същия начин като при
въртенето на твърди частици в клипа с математически анализ.
Така, магнитното поле отива отзад и отпред и
изглежда ето така.
Можете да мислите за полето и по друг начин – все едно
това е лявата страна на проводника.
Ако кажем, че проводникът е в равнината на този клип,
магнитното поле излиза от екрана.
А пък от тази, дясната страна, магнитното поле
влиза навътре в екрана.
Така, навътре в екрана.
Можете да си го представите, нали?
На този чертеж, можете да си представите, че
тук полето се пресича с екрана.
А всичко това е зад екрана.
И всичко това е пред екрана.
И ето къде излиза навън.
А пък тук влиза навътре в екрана.
Надявам се, че разбирате това.
А откъде разбрах, че се върти в тази посока?
Ако, така излиза от векторnото произведение когато
разглеждаме обикновен заряд и т.н.
Но да оставим това засега.
Ето и още едно правило с дясната ръка,
което можете да използвате.
Тук буквално държите този проводник (или си представяте,
че го държите) с дясната си ръка, като палецът
ви е в посока на тока.
И като държите проводника с палеца си в
посока на тока, пръстите ви са в
посоката на магнитното поле.
Да видим как ще начертая това.
Ще чертая в синьо.
Ако това ми е палецът, той върви покрай
върха на проводника.
После ръката ми се навива около проводника.
Това са ставите на пръстите ми.
А това са вените на ръката ми.
Това ми е нокътът.
Виждате, че ако държа същия проводник -
нека го начертая.
Та ако държа този проводник, виждаме, че пaлецът ми
отива в посока на тока.
Това е нещо ново, което трябва да запомните.
И какво прави магнитното поле?
Ами, то отива в посока на пръстите ми.
Пръстите ми излизат от тази страна на проводника.
-
И после влизат (или поне ръката ми
влиза) от тази страна.
Влиза навътре в екрана.
Надявам се, че това има смисъл.
А сега, как да определим количеството?
Преди това, нека видим, по интуиция,
какво се случва.
Изглежда, че колкото по-близо сме до проводника, толкова
по-силно е магнитното поле и колкото повече излизаме,
толкова по-слабо е полето.
И това има логика, ако си представите как
магнитното поле се разпръсква.
Да не навлизаме в сложни аналогии.
Но ако си представите, че магнитното поле се разпръсква
и отива все по-далеч, като се
разпростира във все по-голяма окръжност.
Всъщност, формулатa, която ще ви дам,
е свързана с това.
Говоря за формулатa за магнитно поле.
Тя се определя от неща като векторно произведение,
но за нашите нужди това не е важно.
Просто трябва да знаете, че формата е такава
ако токът отива в тази посока.
Разбира се, ако токът отиваше надолу, магнитното
поле просто щеше да е в обратна посока.
Но пак щеше да е във формата на концентрични
кръгове около проводника.
Но каква е големината на това поле?
Големината му е равна на мю (гръцка буква, ще
обясня след секунда),
умножено по тока и разделено на 2 пъти пи r
Та, това е свързано с това, за
което говорих преди малко.
Ако r е разстоянието ви от проводника, колкото по-далеч отивате (или колкото
по-голям става r), толкова по-слабо
ще става магнитното поле.
Доколкото до 2 по пи по r, това силно
напомня обиколкaта на кръг.
Така, че разбирате по нещичко.
Знам, че не съм доказaл нищо с точност.
Но поне виждатe смисъла, виждате
тази малка формула за
обиколка на окръжност.
И това има логика, нали така?
Защото магнитното поле в тази точка
е един вид кръг.
Големината е равна на един и същ радиус около проводника.
Сега, какво е това ‘мю’ и този символ, който напомня ‘u’?
Това е пропускливостта на веществото,
в което се намира проводника.
Така, че магнитното поле ще има различна сила
в зависимост от това дали този проводник минава
през гума или през вакуум, въздух,
метал, вода и т.н.т.
Но за вашия час по гимназиална физика – приемаме,
че се движи нормално, във въздух.
И стойността за въздух е близка
до тази за вакуум.
И това се нарича – пропускливостта на вакуум.
Но забравих каква точно беше стойността и…
но мога да я намеря.
Всъщност, калкулаторите ви
знаят тази стойност.
Нека решим една задача, за да включим
няколко стойности във формулата.
Да кажем, че имам този ток
и той е равен на - ще
измисля едно число.
На 2 ампера.
И сега ще взема една точка, която,
да кажем, е на 3 метра
от въпросния проводник.
Въпросът ми към вас е: каква е големината
в посока на магнитното поле?
Ами, големината се намира лесно.
Просто заменяме в това уравнение.
Така, големината на магнитното поле в тази точка
е равна на (като допускаме, че е във
въздух или вакуум) пропускливостта на свободно пространство, която
изглежда забележително, но е просто константа, умножено
по тока, умножено по 2 ампера, делено на 2 пъти пи r.
А какъв е r?
3 метра.
Така, 2 по пи по 3.
Равно на пропускливостта на свободното пространство.
Да видим.
двете двойки се зачеркват, върху 3 по пи.
Как пресмятаме това?
Ами, използваме верния си калкулатор ТИ-85.
Мисля, че ще сте приятно изненадани или
може би шокирани да разберете (нека изтрия всичко,
за да видите как стигнах дотук), че калкулаторът съдържа
стойността на пропускливуст на свободно пространство.
Така, отивате на втората функция и натискате ‘константа,’
което е четвъртият бутон.
Това са вградените константи.
Да видим, няма я тук.
Натискаме ‘други.’
Няма я тук, ‘други,’…
Я, вижте.
Мю на нищото -
пропускливостта на свободното пространство.
Това ми трябваше.
И трябва да разделя на 3 по пи.
Деля на 3 – и сега, къде ми е пи?
Ето го.
Върху знака за степен.
Делено на 3 пи.
Равно на 1.3 пъти по 10 на минус седма.
Резултатът е в тесли.
Магнитното поле ни е равно на 1.3 пъти по 10
на минус седма тесли.
Така, че – доста слабо магнитно поле.
Затова и жиците зад телевизорите ви не
разхвърлят метални предмети из стаята!
Така, сега се надявам че разбирате
връзката между тези неща.
Казахме, че тези движещи се заряди не само
се повлияват от магнитно поле, и че токът не само
се повлиява от магнитно поле или от движещ се заряд -
те сами произвеждат магнитно поле.
Надявам се, че това вкарва малко
симетрия в главата ви.
Защото същото е вярно и за електричното поле.
Един статичен заряд очевидно ще бъде избутан
или издърпан от статично електрично поле.
Но той също и ще създаде свое статично електрично поле.
Винаги имайте това предвид.
Защото, ако продължите да изучавате физиката, ще
разберете, че електричните и магнитните
полета са двете страни на една и съща монета.
Това прилича на магнитно поле, когато
приемете друга гледна точка.
Когато нещо минава покрай вас с огромна скорост.
Докато, ако и вие се движите с голяма скорост,
ще ви изглежда статично.
И тогава може би ще изглежда малко
повече като електрично поле.
Но както и да е, оставям ви тук.
И в следващия клип ще ви покажа какво
се случва, когато имаме два успоредни
проводника под напрежение.
Може би се сещате, че могат да се привличат
или да се отблъскват.
Довиждане в следващия клип.