Наблюдаемые при этом концентрические окружности вокруг проводника можно назвать линиями магнитного поля.
Магнитное поле – это особый вид материи, существующий вокруг движущихся заряженных тел или вокруг проводников с током и являющийся посредником в их взаимодействии.
Силовое действие магнитного поля в любой его точке на пролетающую через нее заряженную частицу характеризуют магнитной индукцией В (или индукцией магнитного поля).
Силовое действие магнитного поля в любой его точке на пролетающую через него заряженную частицу характеризуют магнитной индукцией В (или индукцией магнитного поля).
Магнитная индукция – способность магнитного поля оказывать силовое действие на проводник с током (векторная величина).
Индукцией магнитного поля в данной точке пространства называется. физическая величина, численно равная максимальному. вращающему моменту, действующему. в данной точке на рамку с током, имеющую единичный магнитны. момент.
В =
Единица измерения – Тл (Тесла) (В честь югославского ученого Николы Тесла)
1 Тл = 1
Модуль вектора магнитной индукции можно определить и через воздействие магнитного поле на проводник с током.
Модулем вектора магнитной индукции называется отношение максимальной силы, действующей со стороны магнитного поля на участок проводника с током, к произведению силы тока на длину этого участка:
B =
Магнитное поле полностью характеризуется вектором магнитной индукции . В каждой точке магнитного поля могут быть определены направление вектора магнитной индукции и его модуль с помощью измерения силы, действующей на проводник с током.
За единицу магнитной индукции можно принять магнитную индукцию однородного поля, в котором на участок проводника длиной в 1 м при силе тока в нем 1А действует со стороны поля максимальная сила 1Н.
За направление вектора магнитной индукции принимается направление от южного полюса S к северному N магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле.
Это направление совпадает с направлением положительной нормали к замкнутому контуру с током.
Индукцию можно изобразить силовыми линиями (аналог напряжённости электростатического. поля).
При рассмотрении индукции как вектора линии магнитного поля можно более строго назвать линиями вектора магнитной индукции. В тех участках поля, для которых эти линии – прямые (например, вблизи полюсов постоянного магнита), вектор В направлен вдоль них, а там, где они кривые, вектор В направлен вдоль касательных к ним.
Если во всех точках некоторого пространства вектор индукции имеет одинаковое значение по модулю и одинаковое направление, то поле в этой части называется однородным.
Направление вектора магнитной индукции В определяют правилом буравчика:
если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции.
Линии магнитной индукции – линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора магнитной индукции в этой точке.
Использовать вектор магнитной индукции B не всегда удобно, поскольку он зависит от свойств среды (и соответственно терпит разрыв на границе двух сред с различной магнитной проницаемостью)
Вводится характеристика магнитного поля, не зависящая от свойств среды – вектор напряжённости магнитного поля (аналог D в электростатике).
m - относительная магнитная проницаемость среды. Для вакуума m = 1
m0 = 4π·107 Гн/м - магнитная постоянная.
Единица измерения напряженности магнитного поля - А/м.
За единицу напряженности магнитного поля принимают напряженность такого поля, у которого индукция B = 4π·107 Тл в вакууме
Для вакуума H = B/m0
Напряженность магнитного поля H определяется только макротоками и не зависит от микротоков. (См.выше «Магнитное поле»)
Поскольку - вектор, для него принято строить линии напряжённости.
Магнитный поток (поток магнитной индукции) через поверхность площадью ∆S – физическая величина, равная скалярному произведению вектора магнитной индукции на вектор площади:
Ф = () = В ∆S cos(a)
(Скалярное произведение двух векторов равно произведению их модулей на косинус угла между ними)
Потоком магнитной индукции Ф сквозь участок поверхности с малой площадью ∆S называется скалярная величина:
Ф = В ∆S cos(a) = Вn ∆S
где Вn = B cos(a) - проекция вектора В магнитной индукции на нормаль к площадке
Единица измерения – Вб(Вебер) = Тл*м2 = В*с
1 Вб — это магнитный поток через площадку в 1 м2, расположенную перпендикулярно к линиям магнитной индукции в однородном магнитном поле с индукцией 1 Тл.
Положительный (отрицательный) знак магнитного потока соответствует острому (тупому) углу a, или условию Вn> 0 (Вn< 0).
Магнитный поток Ф сквозь поверхность с площадью S находится алгебраическим суммированием потоков ∆Ф сквозь участки поверхности.
Однородным магнитным полем называется такое поле, в каждой точке которого индукция магнитного поля одинакова по модулю и направлению
Если магнитное поле однородно, то магнитный поток через плоскую поверхность площадью S равен:
Φ = BS cos(a)
Если через проводники пропускают ток одного направления, то они притягиваются, а если равного – то отталкиваются. Следовательно, между проводниками есть некое взаимодействие, которое нельзя объяснить наличием электрического поля, т.к. в целом проводники электронейтральны.
Магнитное поле создается движущимися электрическими зарядами и действует только на движущиеся заряды.
Магнитное поле является особым видом материи и непрерывно в пространстве.
Прохождение электрического ток по проводнику сопровождается порождением магнитного поля независимо от среды.
Магнитное взаимодействие проводников используется для определения величины силы тока:
1 ампер – сила тока, проходящего по двум параллельным проводникам ¥ длины, и малого поперечного сечения, расположенным на расстоянии 1 метра друг от друга, при которой магнитный поток вызывает в низ силу взаимодействия, равную 2*10-7Н на каждый метр длины.
Сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током, называется силой Ампера.
Закон, определяющий эту силу, был установлен Анри Ампером в 1820 году.
Закон Ампера:
Сила Ампера равна произведению вектора магнитной индукции на силу тока, длину участка проводника и на синус угла между магнитной индукцией и участком проводника.
FA = B |I| l sin(a)
Сила ампера пропорциональна вертикальной составляющей В^ = B sin(a).
Максимальная сила Ампера составляет: Fmax = B I l, ей соответствует угол a = π/2
Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки:
если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная к проводнику составляющая вектора магнитной индукции В входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90˚ большой палец покажет направление силы, действующей на отрезок проводника с током .
В отличие от кулоновских сил, которые являются центральными, сила Ампера не является центральной.
Сила Ампера направлена перпендикулярно к линиям магнитной индукции.
Взаимодействие параллельных токов
Рассмотрим два параллельных проводника с током.
Проводник 1 создаёт магнитное поле, а проводник 2 находится в поле 1-го.
Тогда индукция магнитного поля B1 в точках нахождения проводника 2:
B1=mI1/2πd.
F2 = I2 B1 l2 sin(α) = m I1I2 l2 /2πd.
Аналогично сила F1, действующая на проводник 1 со стороны поля тока I2.
F1= F2, если l1= l2 = l.
Параллельные токи притягиваются, антипараллельные - отталкиваются.
При рассмотрении параллельных проводников вводят силу, действующую на единицу длины проводника:
fед.дл. = mI1I2/2πd
Опыты Ампера показали, что магнитные поля, создаваемые токами протекающими по бесконечно длинным параллельным проводникам, находящимся на расстоянии r друг от друга, приводят к возникновению на каждом отрезке проводников длиной Dl силы взаимодействия:
F12 = F21 = km Dl
коэффициент пропорциональности km = 2*10-7 Н/А2
Определение единицы силы тока – Ампер:
1А – сила постоянного тока, который, протекая по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенными в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызывает на каждом отрезке проводника длиной в 1 м силу взаимодействия равную 2*10-7Н.
Закон Ампера используют для расчета сил, действующих на проводники с током во многих технических устройствах, в частности в электродвигателях.
Применяется также в громкоговорителях, динамиках.
Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле применяется во всех электроизмерительных приборах и электрических машинах.
Электрический ток – это совокупность упорядоченно движущихся заряженных частиц.
Поэтому действие магнитного поля на проводник с током есть результат действия поля на движущиеся заряженные частицы внутри проводника.
Опытным путём установлено, что на заряд, движущийся в магнитном поле, действительно действует сила.
Силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля, называют силой Лоренца.
(в честь голландского физика Хендрика .Лоренца)
Модуль силы Лоренца равен отношению модуля силы Ампера FA, действующей на участок проводника длиной ∆l, к числу N заряженных частиц, упорядоченно движущихся на этом участке проводника:
Fл = FA /N.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98
