1) Магнитное поле. Действие магнитного поля на проводник с током и опыты, иллюстрирующие это действие.

Магниты имеют два полюса – северный и южный, которые не могут существовать отдельно друг от друга. Магниты притягиваются разноименными полюсами и отталкиваются одноименными.

Подобно тому как электрическое взаимодействие между зарядами осуществляется посредством электрического поля, магнитное взаимодействие между намагниченными телами происходит посредством магнитного поля.

Линии магнитного поля – линии, образуемые железными опилками или магнитными стрелками в магнитном поле.

За направление линии принято направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки.

Линии магнитного поля – замкнуты кривые.

Вблизи Северного географического полюса находится южный магнитный полюс, а вблизи Южного географического – северный магнитный полюс.

Магнитное поле не действует на неподвижные электрические заряды. Статические электрические заряды не действуют на магнитную стрелку.

При прохождении по проводнику электрического тока вокруг проводника возникает магнитное поле.

Опыт. Пропустим через середину бумажного листа, на котором находятся железные опилки, провод. Соединив провод с источником тока и слегка встряхнув лист, мы обнаружим, что опилки образуют на листе концентрические окружности. Следовательно, линии магнитного поля вокруг проводника с током являются концентрическими окружностями. Для определения направления лини магнитного поля поместим несколько магнитных стрелок на бумажный лист вокруг провода. Она располагаются в определенном порядке. Если смотреть на лист сверху, то можно увидеть, что все северные концы стрелок покажут направление вращения против хода часовой стрелки. При перемене направления тока в проводнике на противоположное стрелки делают пол – оборота и их северные концы указывают направление по часовой стрелке.

Для определения направления линий магнитного поля прямолинейного проводника с током существует два равноценных правила:

• Если ввинчивать буравчик по направлению тока в проводнике, то направление движения рукоятки буравчика укажет направление линий магнитного поля (правило буравчика)

• Если отогнутый на 90º большой палец правой руки показывает направление тока, то пальцы охватывающие проводник, покажут направление линий магнитного поля (правило правой руки)

Опыт. Возьмем два проводника и, расположив их параллельно на небольшом расстоянии друг от друга, пропустим по ним электрический ток.

Если токи в обоих проводниках идут в одном направлении, то проводники взаимно притягиваются. Если токи в проводниках противоположно направлены, то проводники отталкиваются.

Однородное магнитное поле – линии магнитного поля параллельны.

Сила Ампера – сила, действующая на проводник с током. (Измеряется в Амперах).

2) Действие магнитного поля на электрический заряд и опыты, иллюстрирующие это действие. Магнитная индукция.

Магнитная индукция - физическая величина, модуль которой равен отношению модуля максимальной силы ампера, действующей на проводник с током, к силе тока в проводнике и длине части проводника, находящейся в магнитном поле (при перпендикулярном расположении линий магнитного поля и проводника с током): B=F_Amax/Il

Эта величина характеризует действие магнитного поля на проводник с током. (Измеряется в Теслах).

За направление вектора магнитной индукции принимается направление от южного полюса S к серверному N у свободно устанавливающейся в магнитном поле стрелки.

Вектор магнитной индукции в любой точке поля направлен по касательной к линии магнитного поля (линии магнитной индукции).

F_A = IlB sin a

Для определения силы Ампера – правило лево руки:

Если расположить левую руку так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, а четыре вытянутых пальца совпадали с направлением электрического тока в проводнике, то отставленный большой палец укажет направление силы Ампера, действующей на проводник в магнитном поле.

Ток – упорядоченное движение заряженных частиц.

Сила Лоренца – сила, действующая на движущиеся заряды в магнитном поле.

F_л = qvB sin a

Направлении силы Лоренца – правило левой руки:

если левую руку расположить так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, а четыре вытянутых пальца совпадали с направлением скорости положительного заряда, то отогнутый на 90º большой палец покажет направление действующей на заряд силы Лоренца.

Опыт. В элекронно – лучевой трубке осциллографа получим сфокусированный пучок электронов, движущихся в вакууме слева направо. Попадая на экран, электроны оставляют след в виде светящегося пятнышка на экране. Поднесем к пучку снизу полюсом. Пучок сместится по экрану вправо от центра. Если магнит поднести южным полюсом, смещение произойдет влево от центра экрана. При приближении сбоку трубки северного полюса магнита пучок электронов сместится вниз, а южного полюса – вверх. Следовательно, на движущиеся электроны действует сила, направленная перпендикулярно скорости v электронов и и магнитной индукции B.

Сила Лоренца перпендикулярна скорости заряженной частицы, поэтому не совершает работы.

Это означает, что сила Лоренца не изменяет кинетическую энергию частицы и, следовательно, модуль ее скорости. Сила Лоренца изменяет лишь направление скорости частицы.

Движение заряженных частиц в однородном магнитном поле:

• Заряженная частица влетает в магнитное поле вдоль линий магнитной индукции, то есть векторы скорости v частицы и индукции поля В параллельны (или антипараллельны). В этом случае магнитное поле на заряд не действует и сила Лоренца равна нулю. Частица будет продолжать двигаться в магнитном поле по инерции равномерно и прямолинейно.

• Вектор скорости частицы перпендикулярен вектору индукции магнитного поля. В этом случае сила Лоренца достигает максимального значения.

F_{л max} = qvB

Так как сила Лоренца перпендикулярна скорости частицы, то она создает центростремительное ускорение, с которым частица будет двигаться по окружности радиусом r.

F_л = ma_цс

r = mv/qB