Preveden delovni zvezek (pdf format)

Poglavje 28: Amperov zakon
V prejšnem poglavju smo obravnavali magnetna polja in raziskovali sile zaradi magnetnih polj na
potujoe naboje in tokove. V tem poglavju se bomo posvetili vzrokom magnetnih polj (potujoim
nabojem) in izraunavanju polj, ki so posledica tokov v žicah. Za izraun magnetnega polja bomo
uporabljali Amperov zakon, s pravilom desne roke pa bomo napovedovali smer magnetnega polja
zaradi toka v žicah. Kot pri Gaussovem pravilu je tudi uporaba Amperovega zakona odvisna od
simetrije konfiguracije, kar lahko poenostavi raunanje. Ko dobimo izraz odvisnosti polja od
tokov, lahko prouujemo interakcije med žicami. Ker tvori tok po žici magnetno polje, lahko
povzroa silo (Lorentzova sila: F = q v x B = I L x B) na naboje v sosednjih žicah.
Predstavitev 28.1: Polja zaradi tokov v žicah in zankah
Magnetno polje okrog dolge, ravne žice, po kateri tee tok v
smeri pravokotno iz zaslona, ima krožno smer okrog žice
(položaj je podan v metrih, jakost magnetnega polja je
podana v teslih). Za doloanje smeri magnetnega polja lahko
uporabimo pravilo desne roke. e usmerimo palec desne roke
iz zaslona ven (torej v smeri toka) in sklenemo preostale prste
v pest, bodo ti prsti kazali v smeri magnetnega polja okrog
vodnika. Namesto ene žice lahko dodamo štiri (spet take, po
katerih tee tok v smeri iz zaslona). Opazujmo vektorje polja,
ki jih doda vsaka od teh žic. Z dvoklikom na animacijo
povzroimo izris silnice skozi dano toko.
Kakšno smer polja oziroma silnic magnetnega polja lahko priakujemo, e bi dodali veliko žic, ki
bi bile poravnane v vodoravni vrsti Najprej skiciraj svojo napoved. Nato klikni na gumb
"ploša". Pojasni izgled magnetnega polja.
Za primer s plošo lahko napoveš, da se polja od posameznih žic v smeri y med seboj
kompenzirajo oziroma izniijo. Tako ostane le polje v smeri x. Ker potekajo tokovi vseh žic iz
ekrana, kaže polje nad plošo na levo, pod plošo pa na desno.
Sedaj postavimo žino zanko pravokotno na zaslon. V naši predstavitvi gledamo rob žine zanke:
Žica tee v zaslon, zakroži in se vrne nazaj iz zaslona. Modra in rdea toka predstavljata presek
žice, rdea naj kaže tok, ki tee iz ekrana, modra pa tok, ki tee v ekran. Opiši za ta primer, kako
tee tok (Ali tee tok v ekran na vrhu ali na dnu zanke). Polje kaže vzdolž centralne osi zanke na
desno in se od tu razprši (divergira). S klikom in premikom rdee ali modre toke spreminjamo
velikost zanke. Opazimo, da z veanjem zanke postaja polje v središu zanke edalje bolj
enakomerno.
Kaj lahko priakujemo, e postavimo ve zank eno ob drugi Poskusi s klikom na gumb
"solenoid". Kakšne so podobnosti in kakšne razlike med poljem v solenoidu in poljem nad
plošo Spet se polja v smeri y kompenzirajo, tako da ostane le polje v smeri x. e vemo, da
Amperova pot v ravnini s stranmi izven solenoida ne obkroža nobenega toka, je tam magnetno
polje enako ni. Znotraj solenoida pa imamo enakomerno magnetno polje, ki kaže v desno.
Za uporabo Amperovega zakona potrebujemo obutek za smer magnetnih polj za eno žico ali
skupino žic, nakar moramo tvoriti Ampersko zanko, ki se ujema s simetrijo teh magnetnih polj.
222