Сила Ампера

[Most1k]

Решали в классе задачу.Прямолинейный проводник(площадь поперечного сечения s,длина l и плотность $\rho$ известны) расположен на горизонтальной поверхности в однородном магнитном поле вектор индукции которого направлен вниз,при протекании тока I он получил ускорение a.определите
1 модуль вектора индукции магнитного поля
2 работу силы ампера при перемещении проводника на расстояние d
С первым пунктом все понятно: записываем второй закон Ньютона,сила Ампера в горизонтальной плоскости перпендикулярно проводнику
$F_a=ma$

$BIl=ma$

$B=ma/(Il)$

.а во втором пункте учительница сказала что надо силу ампера умножить на перемещение,т.к. движение прямолинейное и сила сонаправлена с перемещение.Но вот у меня возникает вопрос :если ток это движение заряженных частиц,то как я понимаю ,вектор направления силы тока должен быть сонаправлен со скоростью движения электронов.А скорость электронов складывается из скорости дрейфа и скорости движения проводника . И если положить,что какую то часть он проехал прямолинейно,то скорость электрона относительно Земли направлена под углом к самому проводнику,в значит и сила Ампера должна быть перпендикулярна силе тока в горизонтальной плоскости,и она должна повернуться.Помогите разобраться в этом моменте пожалуйста

[wrest]

Какие ещё электроны? Где там в задаче что-то про электроны?
Не нужны тут вам электроны...

[Inquirer]

Направление тока, строго говоря, не совпадает с направлением движения электронов. Вспомните, как определяется направление тока?
А по поводу недоумения - вспомните определение тока и подумайте, происходит ли перенос заряда в пространстве при движении перемычки как целого.

[sergey zhukov]

Most1k
Тут нужно вспомнить, что проводник не из одних электронов состоит, там еще ионы металла положительно заряженные. Когда они перемещаются в магнитном поле (вместе с проводом), на них ведь тоже сила действует, но обратная силе, действующей на электроны. В итоге на проводник без тока, как целое, сила Ампера при его перемещении в магнитном поле не действует. Сила Ампера начинает действовать на него только тогда, когда в нем электроны движутся относительно положительных ионов, т.е. асболютные скорости электронов и ионов в магнитном поле оказываются разными. Электрический ток - это сумма "отрицательного" тока (электронного) и "положительного" тока (ионного), т.е. суммарное перемещение заряда с учетом зарядов всех знаков. Если они равны и противоположны - ток равен нулю. Так что компонента вектора плотности тока в направлении движения провода нулевая.

В этой задаче, если мы хотим ее решать с привлечением силы Лоренца, действующей на каждый электрон в магнитном поле, мы должны так же учитывать эту же силу Лоренца, действующую на каждый положительный ион провода в том же магнитном поле, ведь ионы кристаллической решетки металла провода - это такие же заряженные частицы, движущиеся в магнитном поле.

Недопонимание возникает потому, что забывают про положительные заряды проводника, а помнят только про отрицательные. Ток в проводе - это не чистый поток электронов в вакууме. Это поток электронов в положительно заряженной массе ионов.

[DimaM]

sergey zhukov в сообщении #1681636 писал(а):

Тут нужно вспомнить, что проводник не из одних электронов состоит, там еще ионы металла положительно заряженные. Когда они перемещаются в магнитном поле (вместе с проводом), на них ведь тоже сила действует, но обратная силе, действующей на электроны. В итоге на проводник без тока, как целое, сила Ампера при его перемещении в магнитном поле не действует.

Даже если бы проводник был заряжен, дополнительная сила направлена поперек перемещения и совершает нулевую работу.

[realeugene]

Most1k в сообщении #1681617 писал(а):

значит и сила Ампера должна быть перпендикулярна силе тока в горизонтальной плоскости,и она должна повернуться.

Тут требуется осторожность с терминологией. Силу, которая действует на движущиеся частицы, называют силой Лоренца. Она включает в себя действие и электрического и магнитного поля. (В школьном определении иногда учитывают только магнитное поле, это неверно). И при расчёте работы поля, действующего на движущуюся частицу, нужно обязательно учитывать обе составляющие возникающей силы. Но в проводнике, действительно, при его движении как целого движутся одновременно и электроны, и ионы в узлах кристаллической решетки. И при расчёте результирующей силы, действующей на проводник как целое с текущим по проводнику током, нужно обязательно учитывать движение всех заряженных частиц. И там есть ещё много тонкостей, про которые вы ещё не знаете. Это уже сложнее, чем обычно нужно. Упростив рассмотрение, результирующую силу можно свести только к макроскопической силе Ампера, действующей на проводник с током в магнитном поле. Эту силу лучше рассматривать только макроскопически, и на отдельные электроны переносить её не нужно.

При поперечном движении проводника вектор плотности тока в нём не поворачивается. В каждый момент времени он течёт строго вдоль проводника, даже если сам проводник как-то движется.

[Most1k]

realeugene
Да,я так и подумал,что там есть и положительно заряженные ионы и из за этого,грубы говоря сила возникающая из за их движения с проводником компенсирует часть силы действующей на электроны которая отвечает за их поступательное движение с проводником,а оставшаяся что возникает из за составляющей скорости вдоль проводника и будет силой Ампера как в неподвижном проводнике