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Induction magnétique. Définition et description du phénomène. Vecteur d'induction magnétique. Lignes d'induction magnétique - Hypermarché du savoir Définir une ligne d'induction de champ magnétique

Déjà au 6ème siècle. AVANT JC. En Chine, on savait que certains minerais avaient la capacité de s’attirer les uns les autres et d’attirer les objets en fer. Des morceaux de ces minerais ont été trouvés près de la ville de Magnésie en Asie Mineure, ils ont donc reçu le nom aimants.

Comment les aimants et les objets en fer interagissent-ils ? Rappelons pourquoi les corps électrifiés sont attirés ? Parce qu’une forme particulière de matière se forme à proximité d’une charge électrique : un champ électrique. Il existe une forme similaire de matière autour de l'aimant, mais elle a une nature d'origine différente (après tout, le minerai est électriquement neutre), on l'appelle champ magnétique.

Pour étudier le champ magnétique, des aimants droits ou en fer à cheval sont utilisés. Certains endroits sur un aimant ont le plus grand effet attractif, on les appelle poteaux(Nord et Sud). Les pôles magnétiques opposés s’attirent et, comme les pôles magnétiques, se repoussent.

Pour les caractéristiques de force du champ magnétique, utilisez vecteur d'induction de champ magnétique B. Le champ magnétique est représenté graphiquement à l'aide de lignes de force ( lignes d'induction magnétique). Les lignes sont fermées, n'ont ni début ni fin. L'endroit d'où émergent les lignes magnétiques est le pôle Nord ; les lignes magnétiques entrent dans le pôle Sud.

Le champ magnétique peut être rendu « visible » à l’aide de limaille de fer.

Champ magnétique d'un conducteur porteur de courant

Et maintenant à propos de ce que nous avons trouvé Hans Christian Örsted Et André Marie Ampère en 1820. Il s'avère qu'un champ magnétique existe non seulement autour d'un aimant, mais aussi autour de tout conducteur porteur de courant. Tout fil, tel qu’un cordon de lampe, à travers lequel circule le courant électrique est un aimant ! Un fil avec du courant interagit avec un aimant (essayez de tenir une boussole à proximité), deux fils avec du courant interagissent l'un avec l'autre.

Les lignes de champ magnétique continu sont des cercles autour d’un conducteur.

Direction du vecteur d'induction magnétique

La direction du champ magnétique en un point donné peut être définie comme la direction indiquée par le pôle nord d'une aiguille de boussole placée en ce point.

La direction des lignes d'induction magnétique dépend du sens du courant dans le conducteur.

La direction du vecteur d'induction est déterminée selon la règle vrille ou règle main droite.

Vecteur d'induction magnétique

Il s'agit d'une grandeur vectorielle caractérisant l'action de force du champ.

Induction du champ magnétique d'un conducteur droit infini avec un courant à une distance r de celui-ci :

Induction de champ magnétique au centre d'une fine bobine circulaire de rayon r :

Induction de champ magnétique solénoïde(une bobine dont les tours font passer séquentiellement du courant dans une direction) :

Principe de superposition

Si un champ magnétique en un point donné de l'espace est créé par plusieurs sources de champ, alors l'induction magnétique est la somme vectorielle des inductions de chaque champ séparément.

La Terre n'est pas seulement une charge négative importante et une source de champ électrique, mais en même temps le champ magnétique de notre planète est similaire au champ d'un aimant direct aux proportions gigantesques.

Le sud géographique est proche du nord magnétique et le nord géographique est proche du sud magnétique. Si une boussole est placée dans le champ magnétique terrestre, sa flèche nord est orientée le long des lignes d'induction magnétique en direction du pôle magnétique sud, c'est-à-dire qu'elle nous montrera où se trouve le nord géographique.

Les éléments caractéristiques du magnétisme terrestre évoluent très lentement au fil du temps - changements séculaires. Cependant, des orages magnétiques surviennent de temps en temps, lorsque le champ magnétique terrestre est fortement déformé pendant plusieurs heures, puis revient progressivement à ses valeurs antérieures. Un changement aussi radical affecte le bien-être des gens.

Le champ magnétique terrestre est un « bouclier » qui protège notre planète des particules pénétrant depuis l'espace (« vent solaire »). Près des pôles magnétiques, les flux de particules se rapprochent beaucoup plus de la surface terrestre. Lors de puissantes éruptions solaires, la magnétosphère se déforme et ces particules peuvent se déplacer dans les couches supérieures de l'atmosphère, où elles entrent en collision avec des molécules de gaz, formant des aurores.

Les particules de dioxyde de fer sur le film magnétique sont fortement magnétisées pendant le processus d'enregistrement.

Les trains à sustentation magnétique glissent sur des surfaces sans aucune friction. Le train est capable d'atteindre des vitesses allant jusqu'à 650 km/h.

Le travail du cerveau, la pulsation du cœur s'accompagne d'impulsions électriques. Dans ce cas, un faible champ magnétique apparaît dans les organes.

Le champ magnétique est une composante du champ électromagnétique qui apparaît en présence d'un champ électrique variable dans le temps. De plus, un champ magnétique peut être créé par un courant de particules chargées ou par les moments magnétiques des électrons dans les atomes (aimants permanents).

Induction magnétique-quantité vectorielle, qui est la force caractéristique du champ magnétique en un point donné de l'espace. Montre la force avec laquelle le champ magnétique agit sur une charge se déplaçant à grande vitesse.

Lignes d'induction magnétique(lignes de champ magnétique) sont des lignes tracées dans un champ magnétique de telle sorte qu'en chaque point du champ la tangente à la ligne d'induction magnétique coïncide avec la direction du vecteur DANSà ce stade sur le terrain.

Les lignes d'induction magnétique sont plus facilement observées à l'aide de petits

De la limaille de fer en forme d'aiguille, qui sont magnétisées dans le champ étudié et se comportent comme de petites aiguilles magnétiques (une aiguille magnétique libre tourne dans un champ magnétique de sorte que l'axe de l'aiguille, reliant son pôle sud au nord, coïncide avec la direction DANS).

Le type de lignes d'induction magnétique des champs magnétiques les plus simples est illustré

En figue. De la fig. b- g on peut voir que ces lignes renferment un conducteur porteur de courant qui crée un champ. Près du conducteur, ils se trouvent dans des plans perpendiculaires au conducteur.

N
La direction des lignes d'induction est déterminée par règle de la vrille: si vous vissez une vrille dans la direction du vecteur densité de courant dans un conducteur, alors le sens de déplacement de la poignée de la vrille indiquera la direction des lignes d'induction magnétique.

Lignes de champ magnétique

Le courant ne peut se couper en aucun point, c'est-à-dire ni début ni fin : soit ils sont fermés (Fig. b, c, d), ou bien ils s'enroulent sans fin autour d'une certaine surface, la remplissant densément partout, mais ne revenant jamais une seconde fois en aucun point de la surface.

Théorème de Gauss pour l'induction magnétique

Le flux du vecteur induction magnétique à travers toute surface fermée est nul :

Cela équivaut au fait que dans la nature, il n’existe pas de « charges magnétiques » (monopoles) qui créeraient un champ magnétique, tout comme les charges électriques créent un champ électrique. En d’autres termes, le théorème de Gauss pour l’induction magnétique montre que le champ magnétique est vortex.

2 Loi Biot-Savart-Laplace

Laissez un courant continu circuler le long d'un contour γ situé dans le vide - le point où le champ est recherché, alors l'induction du champ magnétique en ce point est exprimée par l'intégrale (dans le système SI)

La direction est perpendiculaire, c'est-à-dire perpendiculaire au plan dans lequel ils se trouvent, et coïncide avec la tangente à la ligne d'induction magnétique. Ce sens peut être trouvé par la règle de recherche des lignes d'induction magnétique (règle de la vis droite) : le sens de rotation de la tête de vis donne le sens si le mouvement de translation de la vrille correspond au sens du courant dans l'élément. Le module du vecteur est déterminé par l'expression (en système SI)

Le potentiel vectoriel est donné par l'intégrale (dans le système SI)

La loi de Biot-Savart-Laplace peut être obtenue à partir des équations de Maxwell pour un champ stationnaire. Dans ce cas, les dérivées temporelles sont égales à 0, donc les équations du champ dans le vide prennent la forme (dans le système SGS)

où est la densité actuelle dans l’espace. Dans ce cas, les champs électriques et magnétiques s’avèrent indépendants. Utilisons le potentiel vectoriel du champ magnétique (dans le système SGS) :

L'invariance de jauge des équations nous permet d'imposer une condition supplémentaire sur le potentiel vectoriel :

En développant le double rotor à l'aide de la formule de l'analyse vectorielle, on obtient pour le potentiel vectoriel une équation comme l'équation de Poisson :

Sa solution particulière est donnée par une intégrale similaire au potentiel newtonien :

Ensuite, le champ magnétique est déterminé par l'intégrale (dans le système SGS)

de forme similaire à la loi Biot-Savart-Laplace. Cette correspondance peut être rendue exacte si nous utilisons des fonctions généralisées et notons la densité spatiale de courant correspondant à une bobine avec du courant dans un espace vide, passant de l'intégration sur tout l'espace à une intégrale répétée le long de la bobine et selon des plans orthogonaux à celle-ci et prenant. en tenant compte du fait que

on obtient la loi de Biot - Savart - Laplace pour le champ d'une bobine avec courant.

Pour représenter visuellement le champ magnétique, des lignes d'induction magnétique sont utilisées. Ligne d'induction magnétique ils appellent une ligne en chaque point de laquelle l'induction du champ magnétique (vecteur) est dirigée tangentiellement à la courbe. La direction de ces lignes coïncide avec la direction du champ. Il a été convenu que les lignes d'induction magnétique devraient être tracées de manière à ce que le nombre de ces lignes par unité de surface du site perpendiculaire à celles-ci soit égal au module d'induction dans une zone de champ donnée. Ensuite, le champ magnétique est jugé par la densité des lignes d'induction magnétique. Là où les lignes sont plus denses, le module d’induction du champ magnétique est plus grand. Les lignes d'induction magnétique sont toujours fermées Contrairement à lignes d'intensité de champ électrostatique, qui sont ouverts (début et fin payants). La direction des lignes d'induction magnétique se trouve selon la règle de la vis à droite : si le mouvement de translation de la vis coïncide avec le sens du courant, alors sa rotation se produit dans le sens des lignes d'induction magnétique. A titre d'exemple, donnons une image des lignes d'induction magnétique d'un courant continu circulant perpendiculairement au plan du dessin depuis nous au-delà du dessin (Fig. 2).

Riz. 3

Trouvons la circulation de l'induction du champ magnétique autour d'un cercle de rayon arbitraire un, coïncidant avec la ligne d'induction magnétique. Le champ est créé par le courant et la force je, circulant le long d'un conducteur infiniment long situé perpendiculairement au plan du dessin (Fig. 3). L'induction du champ magnétique est dirigée tangentiellement à la ligne d'induction magnétique. Transformons l'expression, puisque a = 0 et cosa = 1. L'induction du champ magnétique créé par un courant circulant dans un conducteur infiniment long est calculée par la formule : B= m0m JE/(2p un), Que La circulation du vecteur le long de ce contour se trouve à l'aide de la formule (3) :     , parce que - circonférence. Donc, On peut montrer que cette relation est valable pour un contour de forme arbitraire entourant un conducteur porteur de courant. Si un champ magnétique est créé par un système de courants je 1, je 2, ... , je n, alors la circulation de l'induction du champ magnétique le long d'une boucle fermée entourant ces courants est égale à

(4)

La relation (4) est la loi du courant total : la circulation de l'induction du champ magnétique le long d'un circuit fermé arbitraire est égale au produit de la constante magnétique, de la perméabilité magnétique et de la somme algébrique des courants parcourus par ce circuit.

L'intensité du courant peut être trouvée en utilisant la densité de courant j: Où S- la section transversale du conducteur. Alors la loi actuelle totale s’écrit

(5)

FLUX MAGNÉTIQUE.

Par analogie avec le flux d'intensité de champ électrique, un flux d'induction de champ magnétique ou flux magnétique est introduit. Flux magnétique à travers une surface appelez le nombre de lignes d’induction magnétique qui le pénètrent. Soit une surface d'une aire de S. Pour trouver le flux magnétique qui la traverse, on divise mentalement la surface en zones élémentaires de superficie DS, qui peuvent être considérés comme plats, et le champ à l'intérieur est uniforme (Fig. 4). Alors le flux magnétique élémentaire dФ Bthrough cette surface est égale à : dФ B = BdS parce que  =B n DS, Où B est le module d'induction de champ magnétique à l'emplacement du site,  est l'angle entre le vecteur et la normale au site, B n =B cos  est la projection de l’induction du champ magnétique sur la direction normale. Flux magnétique F B sur toute la surface est égal à la somme de ces flux dФ B, c'est-à-dire

Riz. 4

(6)

puisque la somme de quantités infinitésimales est l’intégration.

En unités SI, le flux magnétique est mesuré en webers (Wb). 1 Wb = 1 T·1 m2.

THÉORÈME DE GAUSS POUR LE CHAMP MAGNÉTIQUE

En électrodynamique, le théorème suivant est prouvé : le flux magnétique pénétrant une surface fermée arbitraire est nul , c'est à dire.

Ce rapport est appelé Théorème de Gauss pour un champ magnétique. Ce théorème est une conséquence du fait que dans la nature, il n'y a pas de « charges magnétiques » (contrairement aux charges électriques) et que les lignes d'induction magnétique sont toujours fermées (contrairement aux lignes d'intensité du champ électrostatique, qui commencent et se terminent par des charges électriques).

TRAVAIL SUR LE MOUVEMENT D'UN CONDUCTEUR AVEC COURANT DANS UN CHAMP MAGNÉTIQUE

–

Riz. 5

On sait qu’une force Ampère agit sur un conducteur transportant du courant dans un champ magnétique. Si le conducteur bouge, cette force fonctionne pendant son mouvement. Définissons-le pour un cas particulier. Considérons un circuit électrique, une des sections CC qui peut glisser (sans frottement) le long des contacts. Dans ce cas, la chaîne forme un contour plat. Ce circuit est dans un champ magnétique uniforme avec induction perpendiculaire au plan du circuit, dirigé vers nous (Fig. 5). Vers le site CC La force ampère agit

F = BIl sina =BIl, (8)

Où je- longueur du tronçon, je- l'intensité du courant circulant dans le conducteur. - l'angle entre les directions du courant et du champ magnétique. (Dans ce cas= 90° et sin  = 1). Nous trouvons la direction de la force en utilisant la règle de gauche. Lors du déplacement d'une zone CCà une distance élémentaire dx le travail élémentaire est fait dA, égal dA = Fdx. En tenant compte de (8), on obtient :

dA = BIl dx = IB dS = I dФ B, (9)

parce que le dS = ldx- la zone décrite par le conducteur lors de son déplacement, dФ B =B·dS- flux magnétique à travers cette zone ou modification du flux magnétique à travers la zone d'une boucle fermée plate. L'expression (9) est également valable pour un champ magnétique non uniforme. Ainsi, le travail effectué pour déplacer une boucle fermée avec un courant constant dans un champ magnétique est égal au produit de l'intensité du courant et de la variation du flux magnétique à travers la zone de cette boucle.

PHÉNOMÈNE D'INDUCTION ÉLECTROMAGNÉTIQUE

Le phénomène d’induction électromagnétique est le suivant : avec tout changement dans le flux magnétique pénétrant dans la zone couverte par le circuit conducteur, une force électromotrice y apparaît. Ils l'appellent f.e.m. induction . Si le circuit est fermé, alors sous l'influence de la FEM. un courant électrique apparaît, appelé induction .

Considérons l'une des expériences menées par Faraday pour détecter le courant induit, et donc la force électromotrice. induction. Si un aimant est poussé ou tiré dans un solénoïde connecté à un appareil de mesure électrique très sensible (galvanomètre) (Fig. 6), alors lorsque l'aimant se déplace, une déviation de l'aiguille du galvanomètre est observée, indiquant l'apparition d'un courant induit. La même chose est observée lorsque le solénoïde se déplace par rapport à l'aimant. Si l’aimant et le solénoïde sont immobiles l’un par rapport à l’autre, aucun courant induit ne se produit. Ainsi, avec le mouvement mutuel de ces corps, une modification se produit dans le flux magnétique créé par le champ magnétique de l'aimant à travers les spires du solénoïde, ce qui conduit à l'apparition d'un courant induit provoqué par la force électromotrice émergente. induction.

Riz. 6

LA RÈGLE DE LENZ

La direction du courant d'induction est déterminée La règle de Lenz :le courant induit a toujours une direction telle que le champ magnétique qu'il crée empêche le changement de flux magnétique qui provoque ce courant. Il s'ensuit qu'à mesure que le flux magnétique augmente, le courant induit résultant aura une direction telle que le champ magnétique généré par celui-ci sera dirigé contre le champ externe, neutralisant ainsi l'augmentation du flux magnétique. Une diminution du flux magnétique, au contraire, conduit à l'apparition d'un courant d'induction, qui crée un champ magnétique coïncidant en direction avec le champ extérieur.

Riz. 3

Trouvons la circulation de l'induction du champ magnétique autour d'un cercle de rayon arbitraire un, coïncidant avec la ligne d'induction magnétique. Le champ est créé par le courant et la force je, circulant le long d'un conducteur infiniment long situé perpendiculairement au plan du dessin (Fig. 3). L'induction du champ magnétique est dirigée tangentiellement à la ligne d'induction magnétique. Transformons l'expression, puisque a = 0 et cosa = 1. L'induction du champ magnétique créé par un courant circulant dans un conducteur infiniment long est calculée par la formule : B= m0m JE/(2p un), Que La circulation du vecteur le long de ce contour se trouve à l'aide de la formule (3) : m 0 m je, parce que - circonférence. Donc, On peut montrer que cette relation est valable pour un contour de forme arbitraire entourant un conducteur porteur de courant. Si un champ magnétique est créé par un système de courants je 1, je 2, ... , je n, alors la circulation de l'induction du champ magnétique le long d'une boucle fermée entourant ces courants est égale à

(4)

L'intensité du courant peut être trouvée en utilisant la densité de courant j: Où S- la section transversale du conducteur. Alors la loi actuelle totale s’écrit

(5)

FLUX MAGNÉTIQUE.

Par analogie avec le flux d'intensité de champ électrique, un flux d'induction de champ magnétique ou flux magnétique est introduit. Flux magnétique à travers une surface appelez le nombre de lignes d’induction magnétique qui le pénètrent. Soit une surface d'une aire de S. Pour trouver le flux magnétique qui la traverse, on divise mentalement la surface en zones élémentaires de superficie DS, qui peuvent être considérés comme plats, et le champ à l'intérieur est uniforme (Fig. 4). Alors le flux magnétique élémentaire dФ Bthrough cette surface est égale à : dФ B = BdS parce qu'un =B n DS, Où B est le module d'induction de champ magnétique à l'emplacement du site, a est l'angle entre le vecteur et la normale au site, B n =B cos a est la projection de l'induction du champ magnétique sur la direction normale. Flux magnétique F B sur toute la surface est égal à la somme de ces flux dФ B, c'est-à-dire

Riz. 4

(6)

puisque la somme de quantités infinitésimales est l’intégration.

En unités SI, le flux magnétique est mesuré en webers (Wb). 1 Wb = 1 T·1 m2.

THÉORÈME DE GAUSS POUR LE CHAMP MAGNÉTIQUE

En électrodynamique, le théorème suivant est prouvé : le flux magnétique pénétrant une surface fermée arbitraire est nul , c'est à dire.

TRAVAIL SUR LE MOUVEMENT D'UN CONDUCTEUR AVEC COURANT DANS UN CHAMP MAGNÉTIQUE

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Riz. 5

F = BIl sina =BIl, (8)

Où je- longueur du tronçon, je- l'intensité du courant circulant dans le conducteur. - l'angle entre les directions du courant et du champ magnétique. (Dans ce cas, a = 90° et sin a = 1). Nous trouvons la direction de la force en utilisant la règle de gauche. Lors du déplacement d'une zone CCà une distance élémentaire dx le travail élémentaire est fait dA, égal dA = Fdx. En tenant compte de (8), on obtient :

dA = BIl dx = IB dS = I dФ B, (9)

PHÉNOMÈNE D'INDUCTION ÉLECTROMAGNÉTIQUE

Riz. 6

LA RÈGLE DE LENZ

je je

Riz. 7

Supposons, par exemple, que dans un champ magnétique uniforme, il y ait un cadre carré en métal et pénétré par un champ magnétique (Fig. 7). Supposons que le champ magnétique augmente. Cela conduit à une augmentation du flux magnétique à travers la zone du cadre. Selon la règle de Lenz, le champ magnétique du courant induit résultant sera dirigé contre le champ externe, c'est-à-dire le vecteur de ce champ est opposé au vecteur. En appliquant la règle de la vis droite (si l'on fait tourner la vis pour que son mouvement de translation coïncide avec la direction du champ magnétique, alors son mouvement de rotation donne le sens du courant), on trouve le sens du courant d'induction II.

LOI DE L'INDUCTION ÉLECTROMAGNÉTIQUE.

La loi de l'induction électromagnétique, qui détermine la force électromotrice émergente, a été découverte expérimentalement par Faraday. Cependant, il peut être obtenu sur la base de la loi de conservation de l'énergie.

Revenons au circuit électrique représenté sur la Fig. 5 placé dans un champ magnétique. Trouvons le travail effectué par une source actuelle avec emf. e dans une période de temps élémentaire dt, lorsque les charges se déplacent le long du circuit. De la définition de emf. Emploi dA les forces tierces sont égales à : dA magasin = e·dq, Où qq- la quantité de charge circulant dans le circuit au cours du temps dt. Mais dq = je dt, Où je- l'intensité du courant dans le circuit. Alors

dA magasin = e·I·dt. (10)

Le travail de la source de courant est consacré à la libération d'une certaine quantité de chaleur dQ et travailler dA par le mouvement du conducteur CC dans un champ magnétique. Selon la loi de conservation de l'énergie, l'égalité doit être satisfaite

dA magasin = dQ + dA.(11)

De la loi Joule-Lenz on écrit :

dQ = je 2R dt, (12)

Où R. est la résistance totale d'un circuit donné, et d'après l'expression (9)

dA = je dФ B, (13)

Où dФ B est la variation du flux magnétique à travers la zone d'une boucle fermée lorsque le conducteur se déplace. En remplaçant les expressions (10), (12) et (13) dans la formule (12), après réduction par je, on a e· dt = IR dt + dФ B. Diviser les deux côtés de cette égalité par dt, nous trouvons: je = (e – De cette expression, il s'ensuit que dans le circuit, en plus de la force électromotrice. e, une autre force électromotrice agit ei, égal

(14)

et provoqué par une modification du flux magnétique pénétrant dans la zone du circuit. Ce f.e.m. et c'est la fem. induction électromagnétique ou emf pour faire court. induction. La relation (14) est loi de l'induction électromagnétique, qui est formulé : f.e.m. L'induction dans un circuit est égale au taux de variation du flux magnétique pénétrant dans la zone couverte par ce circuit. Le signe moins dans la formule (14) est une expression mathématique de la règle de Lenz.

29. Force de Coriolis

La force la plus terrible qui n'a pas besoin de gravitons

Premièrement, que sait le monde scientifique de la force de Coriolis ?

Lorsque le disque tourne, les points les plus éloignés du centre se déplacent avec une vitesse tangentielle plus élevée que les points moins éloignés (un groupe de flèches noires le long du rayon). Vous pouvez déplacer un corps le long du rayon pour qu'il reste sur le rayon (flèche bleue de la position « A » à la position « B ») en augmentant la vitesse du corps, c'est-à-dire en lui donnant une accélération. Si cadre de réference tourne avec le disque, il est clair que le corps "ne veut pas" rester au rayon, mais "essaye" d'aller vers la gauche - c'est la force de Coriolis.

Trajectoires d'une balle se déplaçant le long de la surface d'un plateau en rotation dans différents systèmes de référence (au-dessus - en inertiel, en bas - en non-inertiel).

force de Coriolis- un des forces d'inertie existant dans système de référence non inertiel en raison de la rotation et des lois de l'inertie , se manifestant lors d'un déplacement dans une direction faisant un angle par rapport à l'axe de rotation. Nommé d'après le scientifique françaisGustave Gaspard Coriolis , qui l'a décrit le premier. L'accélération de Coriolis a été obtenue par Coriolis en 1833, Gauss en 1803 et Euler en 1765.

La raison de l'apparition de la force de Coriolis est l'accélération de Coriolis (rotative). DANSsystèmes de référence inertiels la loi de l'inertie s'applique , c'est-à-dire que chaque corps tend à se déplacer en ligne droite et avec une vitesse constante vitesse . Si l'on considère le mouvement d'un corps, uniforme le long d'un certain rayon de rotation et dirigé depuis le centre, il devient clair que pour qu'il ait lieu, il faut donner au corps accélération , car plus on s'éloigne du centre, plus la vitesse de rotation tangentielle doit être grande. Cela signifie que du point de vue du référentiel rotatif, une certaine force tentera de déplacer le corps du rayon.

Pour qu’un corps se déplace avec l’accélération de Coriolis, il faut lui appliquer une force égale à F = maman, Où un— Accélération de Coriolis. En conséquence, le corps agit selon Troisième loi de Newton avec une force dans la direction opposée.FK = — maman.

La force qui agit à partir du corps sera appelée force de Coriolis. La force de Coriolis ne doit pas être confondue avec une autre force d'inertie - force centrifuge , qui est dirigé le long rayon du cercle tournant. Si la rotation se produit dans le sens des aiguilles d'une montre, alors un corps s'éloignant du centre de rotation aura tendance à quitter le rayon vers la gauche. Si la rotation se produit dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, alors vers la droite.

Le règne de Joukovski

Accélération de Coriolis peut être obtenu en projetant le vecteur vitesse d'un point matériel dans un référentiel non inertiel à un plan perpendiculaire au vecteur vitesse angulaire du système de référence non inertiel , augmentant la projection résultante de une fois et faites-le pivoter de 90 degrés dans le sens de rotation du portable.

N.E. Joukovski une formulation verbale de la définition de la force de Coriolis, pratique pour une utilisation pratique, a été proposée

Ajouts :

Règle de la vrille

Fil droit avec courant. Le courant (I) circulant dans un fil crée un champ magnétique (B) autour du fil.Règle de la vrille(aussi, règle de la main droite) - mnémonique règle pour déterminer la direction d'un vecteurvitesse angulaire , caractérisant la vitesse de rotation du corps, ainsi que le vecteurinduction magnétique B ou pour déterminer la directioncourant d'induction . Règle de la main droite Règle de la vrille: « Si la direction du mouvement de translation vrille (vis) ) coïncide avec le sens du courant dans le conducteur, alors le sens de rotation de la poignée vrille coïncide avec le sensvecteur d'induction magnétique “.

Détermine la direction du courant induit dans un conducteur se déplaçant dans un champ magnétique

Règle de la main droite: "Si la paume de la main droite est positionnée de manière à ce que les lignes de champ magnétique y pénètrent et que le pouce plié soit dirigé le long du mouvement du conducteur, alors 4 doigts tendus indiqueront la direction du courant d'induction."

Pour solénoïde il est formulé comme suit : « Si vous saisissez le solénoïde avec la paume de votre main droite de manière à ce que quatre doigts soient dirigés le long du courant dans les spires, alors le pouce étendu indiquera la direction des lignes de champ magnétique à l'intérieur du solénoïde.

Règle de la main gauche

Si la charge est en mouvement et que l'aimant est au repos, alors la règle de la main gauche s'applique pour déterminer la force : « Si la main gauche est positionnée de manière à ce que les lignes d'induction du champ magnétique pénètrent dans la paume perpendiculairement à elle et que les quatre doigts soient dirigés le long du courant (le long du mouvement d'une particule chargée positivement ou contre un mouvement chargé négativement), alors le pouce placé à 90° indiquera la direction de la force de Lorentz ou d'Ampère agissant.

UN CHAMP MAGNÉTIQUE

PROPRIÉTÉS DU CHAMP MAGNÉTIQUE (STATIONNAIRE)

Permanent (ou stationnaire) Un champ magnétique est un champ magnétique qui ne change pas dans le temps.

1. Champ magnétique est créé particules et corps chargés en mouvement, conducteurs porteurs de courant, aimants permanents.

2. Champ magnétique valide sur des particules et des corps chargés en mouvement, sur des conducteurs avec courant, sur des aimants permanents, sur un cadre avec courant.

3. Champ magnétique vortex, c'est à dire. n'a aucune source.

FORCES MAGNÉTIQUES- ce sont les forces avec lesquelles les conducteurs porteurs de courant agissent les uns sur les autres.

………………

INDUCTION MAGNÉTIQUE

Le vecteur induction magnétique est toujours orienté de la même manière qu’une aiguille magnétique en rotation libre est orientée dans un champ magnétique.

LIGNES À INDUCTION MAGNÉTIQUE - ce sont des droites tangentes auxquelles en tout point se trouve le vecteur induction magnétique.

Champ magnétique uniforme– il s'agit d'un champ magnétique dans lequel en tout point le vecteur induction magnétique est constant en amplitude et en direction ; observé entre les plaques d'un condensateur plat, à l'intérieur d'un solénoïde (si son diamètre est beaucoup plus petit que sa longueur) ou à l'intérieur d'une bande magnétique.

PROPRIÉTÉS DES LIGNES À INDUCTION MAGNÉTIQUE

– avoir une direction ;

– continu;

– fermé (c'est-à-dire que le champ magnétique est vortex) ;

– ne se croisent pas ;

– par leur densité, l'ampleur de l'induction magnétique est jugée.

Règle de la vrille(principalement pour un conducteur droit avec courant) :

	Si la direction du mouvement de translation de la vrille coïncide avec la direction du courant dans le conducteur, alors le sens de rotation de la poignée de la vrille coïncide avec la direction des lignes de champ magnétique du courant.Règle de la main droite (principalement pour déterminer la direction des lignes magnétiques à l'intérieur du solénoïde) :Si vous saisissez le solénoïde avec la paume de votre main droite de manière à ce que quatre doigts soient dirigés le long du courant dans les tours, le pouce étendu indiquera la direction des lignes de champ magnétique à l'intérieur du solénoïde.
	Il existe d'autres applications possibles des règles de la vrille et de la main droite.
	PUISSANCE D'AMPLI est la force avec laquelle un champ magnétique agit sur un conducteur porteur de courant.Le module ampère-force est égal au produit de l'intensité du courant dans le conducteur par l'amplitude du vecteur induction magnétique, la longueur du conducteur et le sinus de l'angle entre le vecteur induction magnétique et la direction du courant dans le conducteur. .La force Ampère est maximale si le vecteur induction magnétique est perpendiculaire au conducteur.Si le vecteur induction magnétique est parallèle au conducteur, alors le champ magnétique n'a aucun effet sur le conducteur parcouru par le courant, c'est-à-dire La force d'Ampère est nulle.Direction de la force ampère déterminé par règle de la main gauche :

Si la main gauche est positionnée de manière à ce que la composante du vecteur d'induction magnétique perpendiculaire au conducteur pénètre dans la paume et que 4 doigts étendus soient dirigés dans la direction du courant, alors le pouce plié à 90 degrés indiquera la direction de la force agissant sur le conducteur porteur de courant.

Ainsi, dans le champ magnétique d'un conducteur droit avec courant (il est non uniforme), le cadre avec courant est orienté le long du rayon de la ligne magnétique et est attiré ou repoussé par le conducteur droit avec courant, selon la direction de les courants.

Direction de la force de Coriolis sur une Terre en rotation.Force centrifuge , agissant sur un corps de masse m, modulo égal à F pr = Mo 2 r, où b = oméga – vitesse angulaire de rotation et r— distance à l'axe de rotation. Le vecteur de cette force se situe dans le plan de l'axe de rotation et est dirigé perpendiculairement à celui-ci. Ordre de grandeur Forces de Coriolis , agissant sur une particule se déplaçant avec vitesse par rapport à un référentiel tournant donné, est donné par, où alpha est l'angle entre les vecteurs de vitesse des particules et la vitesse angulaire du référentiel. Le vecteur de cette force est dirigé perpendiculairement aux deux vecteurs et à droite de la vitesse du corps (déterminée parrègle de la vrille ).

Effets de force de Coriolis : expériences en laboratoire

Pendule de Foucault au pôle Nord. L'axe de rotation de la Terre se situe dans le plan d'oscillation du pendule.Pendule de Foucault . Une expérience démontrant clairement la rotation de la Terre a été réalisée en 1851 par un physicien français Léon Foucault . Sa signification est que le plan d'oscillationpendule mathématique est constant par rapport au référentiel inertiel, en l'occurrence par rapport aux étoiles fixes. Ainsi, dans le référentiel associé à la Terre, le plan d'oscillation du pendule doit tourner. Du point de vue d'un référentiel non inertiel associé à la Terre, le plan d'oscillation du pendule de Foucault tourne sous l'influence de la force de Coriolis.Cet effet devrait s'exprimer le plus clairement aux pôles, où la période de rotation complète du plan du pendule est égale à la période de rotation de la Terre autour de son axe (jour sidéral). En général, la période est inversement proportionnelle au sinus de la latitude ; à l'équateur, le plan d'oscillation du pendule est inchangé.

Actuellement Pendule de Foucault démontré avec succès dans un certain nombre de musées scientifiques et de planétariums, en particulier au planétariumSaint-Pétersbourg , planétarium de Volgograd.

Il existe un certain nombre d’autres expériences avec des pendules utilisées pour prouver la rotation de la Terre. Par exemple, dans l'expérience Bravais (1851), il a été utilisépendule conique . La rotation de la Terre a été prouvée par le fait que les périodes d'oscillation dans le sens horaire et antihoraire étaient différentes, puisque la force de Coriolis dans ces deux cas avait un signe différent. En 1853 Gauss suggéré d'utiliser un pendule non mathématique, comme Foucault, un physicien , ce qui permettrait de réduire la taille du dispositif expérimental et d'augmenter la précision de l'expérience. Cette idée a été mise en œuvre Kamerlingh Onnes en 1879

Gyroscope– un corps en rotation avec un moment d'inertie important conserve son moment cinétique s'il n'y a pas de fortes perturbations. Foucault, fatigué d'expliquer ce qui arrive à un pendule de Foucault qui n'est pas au pôle, a développé une autre démonstration : un gyroscope suspendu maintenait son orientation, ce qui signifie qu'il tournait lentement par rapport à l'observateur.

Déviation des projectiles lors du tir des armes à feu. Une autre manifestation observable de la force de Coriolis est la déviation des trajectoires des projectiles (vers la droite dans l'hémisphère nord, vers la gauche dans l'hémisphère sud) tirés dans une direction horizontale. Du point de vue du référentiel inertiel, pour les projectiles tirés selon méridien , cela est dû à la dépendance de la vitesse linéaire de rotation de la Terre sur la latitude géographique : lors du déplacement de l'équateur au pôle, le projectile conserve la composante horizontale de la vitesse inchangée, tandis que la vitesse linéaire de rotation des points sur le la surface terrestre diminue, ce qui entraîne un déplacement du projectile du méridien dans le sens de la rotation de la Terre. Si le tir a été tiré parallèlement à l'équateur, le déplacement du projectile par rapport au parallèle est dû au fait que la trajectoire du projectile se situe dans le même plan que le centre de la Terre, tandis que les points à la surface de la Terre se déplacent dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation de la Terre.

Déviation des corps en chute libre par rapport à la verticale. Si la vitesse d'un corps a une composante verticale importante, la force de Coriolis est dirigée vers l'est, ce qui entraîne une déviation correspondante de la trajectoire d'un corps tombant librement (sans vitesse initiale) d'une haute tour. Considéré dans un référentiel inertiel, l'effet s'explique par le fait que le sommet de la tour par rapport au centre de la Terre se déplace plus rapidement que la base, grâce à quoi la trajectoire du corps s'avère être une parabole étroite et le corps est légèrement en avant de la base de la tour.

Cet effet était prévu Newton en 1679. En raison de la complexité de mener des expériences pertinentes, l'effet n'a pu être confirmé qu'à la fin du XVIIIe - première moitié du XIXe siècle (Guglielmini, 1791 ; Benzenberg, 1802 ; Reich, 1831).

astronome autrichien Johann Hagen (1902) ont réalisé une expérience qui était une modification de cette expérience, où au lieu de poids tombant librement, ils ont été utilisés La voiture d'Atwood . Cela a permis de réduire l'accélération de la chute, ce qui a conduit à une réduction de la taille du dispositif expérimental et à une augmentation de la précision des mesures.

L'effet Eötvös. Aux basses latitudes, la force de Coriolis lorsqu'elle se déplace le long de la surface terrestre est dirigée dans le sens vertical et son action entraîne une augmentation ou une diminution de l'accélération de la gravité, selon que le corps se déplace vers l'ouest ou l'est. Cet effet est appelé Effet Eötvös en l'honneur du physicien hongrois Roland Eötvös , qui l'a découvert expérimentalement au début du XXe siècle.

Expériences utilisant la loi de conservation du moment cinétique. Certaines expériences sont basées surloi de conservation du moment cinétique : dans un référentiel inertiel, la grandeur du moment cinétique (égal au produit moment d'inertie à la vitesse angulaire de rotation) ne change pas sous l'influence des forces internes. Si à un instant initial l'installation est stationnaire par rapport à la Terre, alors la vitesse de sa rotation par rapport au référentiel inertiel est égale à la vitesse angulaire de rotation de la Terre. Si vous modifiez le moment d'inertie du système, la vitesse angulaire de sa rotation devrait changer, c'est-à-dire que la rotation par rapport à la Terre commencera. Dans un référentiel non inertiel associé à la Terre, la rotation se produit sous l'effet de la force de Coriolis. Cette idée a été proposée par un scientifique français Louis Poinsot en 1851

La première expérience de ce type a été réalisée Hagen en 1910 : deux poids sur une traverse lisse sont installés immobiles par rapport à la surface de la Terre. Ensuite, la distance entre les charges a été réduite. En conséquence, l’installation a commencé à tourner. Un scientifique allemand a réalisé une expérience encore plus démonstrative. Hans Bucca (Hans Bucka) en 1949. Une tige d'environ 1,5 mètre de long a été installée perpendiculairement à un cadre rectangulaire. Initialement, la tige était horizontale, l'installation était immobile par rapport à la Terre. Ensuite, la tige a été amenée en position verticale, ce qui a entraîné une modification du moment d'inertie d'environ 10 4 fois et sa rotation rapide avec une vitesse angulaire de 10 4 fois la vitesse de rotation de la Terre.

Entonnoir dans le bain.Étant donné que la force de Coriolis est très faible, elle a un effet négligeable sur la direction du tourbillon de l'eau lors de la vidange d'un évier ou d'une baignoire. Ainsi, en général, la direction de rotation dans l'entonnoir n'est pas liée à la rotation de la Terre. Cependant, dans des expériences soigneusement contrôlées, il est possible d'isoler l'effet de la force de Coriolis d'autres facteurs : dans l'hémisphère nord, l'entonnoir tournera dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, dans l'hémisphère sud, il tournera dans le sens inverse des aiguilles d'une montre (l'inverse est vrai).

Effets de force de Coriolis : phénomènes dans la nature environnante

La loi de Baer. Comme l'a noté pour la première fois l'académicien de Saint-Pétersbourg Karl Baer en 1857, les rivières érodent la rive droite dans l'hémisphère nord (la rive gauche dans l'hémisphère sud), qui s'avère par conséquent plus abrupte ( La loi de la bière ). L'explication de l'effet est similaire à l'explication de la déviation des projectiles lorsqu'ils sont tirés dans le sens horizontal : sous l'influence de la force de Coriolis, l'eau frappe plus fort la rive droite, ce qui conduit à son flou, et, à l'inverse, recule de la rive gauche.

Cyclone sur la côte sud-est de l'Islande (vue depuis l'espace).Vents : alizés, cyclones, anticyclones. Les phénomènes atmosphériques sont également associés à la présence de la force de Coriolis, dirigée vers la droite dans l'hémisphère nord et vers la gauche dans l'hémisphère sud : alizés, cyclones et anticyclones. Phénomène alizés causé par un réchauffement inégal des couches inférieures de l'atmosphère terrestre dans la zone équatoriale et dans les latitudes moyennes, entraînant un flux d'air le long du méridien vers le sud ou le nord dans les hémisphères nord et sud, respectivement. L'action de la force de Coriolis entraîne la déviation des flux d'air : dans l'hémisphère nord - vers le nord-est (alizé du nord-est), dans l'hémisphère sud - vers le sud-est (alizé du sud-est).

Cyclone appelé vortex atmosphérique avec une pression atmosphérique réduite au centre. Les masses d'air, tendant vers le centre du cyclone, sous l'influence de la force de Coriolis, tournent dans le sens inverse des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère nord et dans le sens des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère sud. De même, dans anticyclone , là où il y a une pression maximale au centre, la présence de la force de Coriolis entraîne un mouvement de vortex dans le sens des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère nord et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère sud. Dans un état stationnaire, la direction du mouvement du vent dans un cyclone ou un anticyclone est telle que la force de Coriolis équilibre le gradient de pression entre le centre et la périphérie du vortex (vent géostrophique ).

Expériences optiques

Un certain nombre d'expériences démontrant la rotation de la Terre sont basées sur Effet Sagnac : si un interféromètre en anneau effectue un mouvement de rotation, puis en raison d'effets relativistes, les rayures sont décalées d'un angle

Où UN- zone de l'anneau, c— vitesse de la lumière, oméga — vitesse angulaire de rotation. Cet effet a été utilisé par un physicien américain pour démontrer la rotation de la Terre. Michelson dans une série d'expériences réalisées en 1923-1925. Dans les expériences modernes utilisant l'effet Sagnac, la rotation de la Terre doit être prise en compte pour calibrer les interféromètres en anneau.

La règle de la vrille dans la vie des dauphins

Cependant, il est peu probable que les dauphins soient capables de ressentir cette force à une si petite échelle, écrit MIGNews. Selon une autre version de Menger, le fait est que les animaux nagent dans une direction afin de rester en groupe pendant la relative vulnérabilité des heures de demi-sommeil. "Quand les dauphins sont éveillés, ils sifflent pour rester ensemble", explique le scientifique. "Mais quand ils dorment, ils ne veulent pas faire de bruit parce qu'ils ont peur d'attirer l'attention." Mais Menger ne sait pas pourquoi le choix de la direction change selon les hémisphères : « Cela me dépasse », admet le chercheur.

L'avis d'un amateur

Nous avons donc l'assemblage :

1. La force de Coriolis est l'une des

5. UN CHAMP MAGNÉTIQUE- il s'agit d'un type particulier de matière à travers laquelle une interaction se produit entre des particules en mouvement chargées électriquement.

6. INDUCTION MAGNÉTIQUE- c'est la force caractéristique du champ magnétique.

7. DIRECTION DES LIGNES D'INDUCTION MAGNÉTIQUE- déterminé par la règle de la vrille ou la règle de la main droite.

9. Déviation des corps en chute libre par rapport à la verticale.

10. Entonnoir dans le bain

11. Effet rive droite.

12. Dauphins.

Une expérience avec de l'eau a été menée à l'équateur. Au nord de l'équateur, lors du drainage, l'eau tournait dans le sens des aiguilles d'une montre et au sud de l'équateur, dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Si la rive droite est plus haute que la gauche, c'est parce que l'eau entraîne le rocher vers le haut.

La force de Coriolis n'a rien à voir avec la rotation de la Terre !

Une description détaillée des tubes de communication avec les satellites, la Lune et le Soleil est donnée dans la monographie « Cold Nuclear Fusion ».

Il existe également des effets qui surviennent lorsque les potentiels des fréquences individuelles dans les tubes de communication sont réduits.

Effets observés depuis 2007 :

Lors de la vidange, l'eau tournait dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens inverse ; parfois, la vidange était effectuée sans rotation.

Les dauphins se sont échoués.

Il n'y a pas eu de transformation actuelle (tout est en entrée, rien en sortie).

Lors de la transformation, la puissance de sortie dépassait largement la puissance d’entrée.

Incendie de postes de transformation.

Pannes du système de communication.

La règle de la vrille ne fonctionnait pas pour l'induction magnétique.

Le Gulf Stream a disparu.

Prévu:

Arrêter les courants océaniques.

Arrêter les rivières qui se jettent dans la mer Noire.

Arrêter les rivières qui se jettent dans la mer d'Aral.

Arrêt de l'Ienisseï.

La suppression des tubes de communication entraînera le déplacement des satellites planétaires sur des orbites circulaires autour du Soleil, le rayon des orbites sera inférieur au rayon de l'orbite de Mercure.

Retirer le tube de communication avec le Soleil signifie éteindre la couronne.