0. В) Магнитное поле в центре кругового тока

В точке О h=0 (рис. 156). Из (371) получим

.

(372)

г) Поле катушки и соленоида

Катушка или соленоид представляет собой цилиндрический изолированный каркас, на который намотана тонкая проволока плотно виток к витку (рис. 157). На рис. 10 показан разрез сечения диаметра основания катушки или соленоида. Если длина катушки l много больше, чем диаметр d (l>>d), то называется соленоидом, и если – катушкой.

На рис.157 крестом сечений проволоки обозначено направление тока от нас, а точкой – на нас. Пусть число витков N, а ток одного витка I.

Направления тока Силовые линии Магнитного поля

Рис.157

Тогда в центре катушки индукция равна:

,

(373)

где R – радиус катушки. Индукция В поля внутри длинного соленоида равна

,

(374)

где - число витков единицы длины соленоида.¹²

4. Сила Ампера. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном и электрическом поле

1. Сила Ампера

Если проводник с током находится в однородном магнитном поле, то на него со стороны поля будет действовать механическая сила.

Впервые действие силы на проводник с током в магнитном поле экспериментально установил Ампер.

Сила, действующая на элемент тока Idl, находящийся в магнитном поле , пропорциональна величине элемента тока, индукции В и синусу угла между векторами и , т.е.

(375)

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки. Перпендикулярно плоскости ладони руки входят силовые линии, 4 вытянутые пальцы показывают направление тока, то большой палец, вытянутый перпендикулярно четырем пальцам, указывает направление силы Ампера (рис.158). На этом рисунке крестами обозначено направление силовых линий от нас.

Рис.158	Рис.159

Используя закон Ампера, можно объяснить, что параллельные токи притягиваются друг к другу, антипараллельные - отталкиваются (рис.159). Доказать самостоятельно.

3.1.4.2. Сила Лоренца

Если заряженная частица (заряд) движется в магнитном поле, то на нее будет действовать сила, которая пропорциональна скорости частицы, индукции , заряду q и синусу угла между векторами и , т.е.

Fл=qVBsinα

(376)

Формула (26) называется силой Лоренца, хотя изначально теоретически Лоренц получил формулу силы, действующей на заряд q со стороны электрического и магнитного полей в виде

(377)

Однако при решениях физических задач используют формулу (376) в виде силы Лоренца. Направление силы Лоренца определяется правилом левой руки для положительного заряда.

Силовые линии входят в ладонь руки перепендикулярно, четыре вытянутые пальцы показывают направления скорости частицы, то вытянутый перпендикулярно четырем пальцам большой палец показывает направление силы. В частности показано на рис.160. Крестами показано направление силовых линий перпендикулярно плоскости чертежа от нас. Траектория движения заряженной частицы замкнута в виде окружности.

Рис.160