Магнитное поле кольцевой катушки

Напряжённость поля кольцевой катушки с числом витков W, по которым проходит ток I определяется также по закону полного тока. Точка А находится на окружности радиусом r и длиной ℓ=2π r образующей замкнутый контур. Это внутренняя окружность, её радиус

r = (r₁+ r₂) / 2, является средним радиусом между внешним - r₂ и внутренним - r₁. Поверхность ограниченную этим контуром пронизывают все W витков, след. полный ток

∑ I = I ∙ W , тогда

;

Произведение I ∙ W называется ампер∙витки, оно равно намагничивающей силе H∙ ℓ, имеет большое значение при расчёте катушек.

Магнитное поле цилиндрической катушки

Такую катушку можно рассматривать как часть кольцевой катушки с бесконечно большим радиусом, поэтому для такой катушки справедливо выражение , такое выражение будет приближённым, более точной будет формула

Проводник с током в магнитном поле

Поместим в однородное магнитное поле с индукцией В проводник длиной ℓ , по которому проходит ток I, направленный перпендикулярно магнитным линиям.

Вокруг проводника с током создаётся магнитное поле В_I, которое накладывается на магнитное поле В. Направление поля В_I определится по правилу буравчика. В результате наложения магнитных полей справа от проводника магнитное поле усиливается, а слева ослабляется. В результате такого наложения полей на проводник с током в магнитном поле действует сила Fм, под действием которой проводник будет вытесняться из магнитного поля в определённом направлении. Эта сила Fм – сила взаимодействия тока с магнитным полем называется электромагнитной силой.

Направление этой силы определяют по правилу левой руки:

левую руку располагаем так, чтобы магнитные линии входили в ладонь, вытянутые четыре пальца совпадают с направлением тока в проводнике, тогда отогнутый большой палец укажет направление электромагнитной силы.

Величина электромагнитной силы определяется по формуле

Fм = I∙ В∙ℓ . рис. где ℓ - длина проводника в магнитном поле, расположенному под углом 90⁰, если угол другой применяется формула Fм = I∙ В∙ℓ sinα, где α – угол между проводником и магнитным полем.

Взаимодействие проводников с токами Закон Ампера

Рассмотрим два проводника с токами I₁, I₂, расположенными на расстоянии друг от друга равном r и параллельно на участке равным ℓ.

Индукция В₁, созданная током I₁ в центре второго проводника определяется выражением

,

Тогда сила взаимодействия второго тока I₂ и индукции поля В₁ созданного первым током будет равна

Но с такой, же силой второй проводник действует на первый, следовательно, это и есть сила взаимодействия двух проводников с током.

Эта зависимость выражает закон Ампера:

Сила взаимодействия двух проводников с токами прямо пропорциональна величине этих токов I₁, I₂, длине участка взаимодействия ℓ, и обратно пропорциональна расстоянию между проводниками r, а также зависит от свойств среды, т.е. от абсолютной магнитной проницаемости среды μа.

В формуле 1/2π- безразмерный коэффициент.

Направление силы можно определить, определив направление магнитных полей каждого тока.

На Рис.а токи направлены одинаково, магнитное поле (МП) между двумя проводниками ослаблено, т.к.между проводниками магнитные линии направлены навстречу друг другу, а на Рис.б – усилено. Электромагнитная сила направлена в сторону ослабленного поля, поэтому при одинаковом направлении токов (рис.а) проводники притягиваются, а при разных направлениях (рис.б) отталкиваются.