LoodusLab AI ← Tagasi simulatsioonide juurde

Ampère'i jõud kahe paralleelse vooluga juhtme vahel

Simulatsioon 11. klassile. Muuda voolutugevusi, juhtmete vahekaugust ja paralleelset pikkust ning jälgi, kuidas muutub juhtmete vaheline jõud ja kas juhtmed tõmbuvad või tõukuvad.

F = K · I₁ · I₂ · l / r
Samasuunalised voolud → juhtmed tõmbuvad
Vastassuunalised voolud → juhtmed tõukuvad
Suurem vool, pikem juhe, väiksem kaugus → suurem jõud

Juhtpaneel

Kiirseaded

Vaated

Graafiku valik

Vasak graafik näitab hetkevaliku põhjal sõltuvust. Paremal on võrdlusgraafik F sõltuvusest l-st.

Kiired mõtteküsimused

Enne liuguri muutmist püüa vastus ennustada.

1. Mis juhtub jõuga, kui kaugus väheneb 2 korda?

2. Mis juhtub jõuga, kui mõlemad voolud kahekordistuvad?

3. Kas nullvoolu korral on juhtmete vahel vastastikmõju?

Jõud F
3.60 × 10⁻⁵ N
Mõju liik
TÕMBUVAD
Vasak juhe
↑ 3.0 A
Parem juhe
↑ 3.0 A
r = 0.050 m I₁ = 3.0 A I₂ = 3.0 A F F TÕMBUVAD F = 3.60 × 10⁻⁵ N Muuda väärtusi vasakul ja jälgi, kuidas muutub jõud ning suund.
Vasak juhe ja selle voolusuund Parem juhe ja selle voolusuund Ampère'i jõu suund Juhtmete vahekaugus r

Tulemused ja ülesanded

Hetkeolukord
3.60 × 10⁻⁵ N
Juhtmed tõmbuvad.

Samasuunaliste voolude korral on juhtmete vaheline jõud suunatud teineteise poole.

Arvutuskäik
Harjutus
Laadimine...
Mida peab teadma

Kontrollitav fakt: samasuunalised voolud tõmbuvad, vastassuunalised tõukuvad.

Kontrollitav fakt: jõud kasvab, kui voolud suurenevad või kui juhtmed tuuakse lähemale.

Tõlgendus: simulatsiooni nähtav nihe on suurendatud, et väga väikesed jõud oleksid ekraanil arusaadavad.

Graafikud

F sõltuvus vahekaugusest r

Punane punkt näitab hetkevalikut.

F sõltuvus pikkusest l

Siin on näha, et pikkuse suurenedes kasvab jõud võrdeliselt.

Arvutusülesanded koos näidislahendustega

Ülesanne 1. Leia jõud

Kaks paralleelset juhet on üksteisest 0,05 m kaugusel. Esimeses juhtmes on vool 2 A, teises 3 A. Juhtmete paralleelse osa pikkus on 1,5 m. Leia juhtmete vaheline jõud.

F = K · I₁ · I₂ · l / r F = 2×10⁻⁷ · 2 · 3 · 1,5 / 0,05 F = 2×10⁻⁷ · 9 / 0,05 F = 3,6×10⁻⁵ N Vastus: F = 3,6×10⁻⁵ N

Ülesanne 2. Määra mõju liik

Mõlemas juhtmes on vool ülespoole. Kas juhtmed tõmbuvad või tõukuvad?

Voolud on samasuunalised. Samasuunaliste voolude korral juhtmed tõmbuvad. Vastus: juhtmed tõmbuvad

Ülesanne 3. Kauguse mõju

Kui juhtmete vahekaugus väheneb 2 korda, aga voolud ja pikkus jäävad samaks, kuidas muutub jõud?

Valemis on r nimetajas: F = K · I₁ · I₂ · l / r Kui r väheneb 2 korda, siis jagame väiksema arvuga. Seega jõud suureneb 2 korda. Vastus: jõud kahekordistub

Ülesanne 4. Mõlema voolu muutmine

Kui mõlemad voolud kahekordistuvad, kuidas muutub jõud?

Jõud sõltub korrutisest I₁ · I₂. Kui I₁ → 2I₁ ja I₂ → 2I₂, siis uus korrutis = (2I₁)(2I₂) = 4I₁I₂ Seega jõud suureneb 4 korda. Vastus: jõud suureneb 4 korda

Ülesanne 5. Leia puuduv pikkus

Jõud on 8×10⁻⁵ N, voolud on 4 A ja 5 A, juhtmete vahekaugus on 0,10 m. Leia paralleelse osa pikkus.

Alustame valemist: F = K · I₁ · I₂ · l / r Avaldame l: l = F · r / (K · I₁ · I₂) Asendus: l = (8×10⁻⁵ · 0,10) / (2×10⁻⁷ · 4 · 5) l = 8×10⁻⁶ / 4×10⁻⁶ l = 2 Vastus: l = 2 m