3Как рассчитывается спиновый магнитный момент электрона («кирпичик» маг­нетизма)?

Атомы всех веществ состоят из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него отрицательно заряженных электронов. Каждый движущийся по орбите электрон образует круговой ток силы , – частота обращения электрона вокруг ядра. Поскольку заряд электрона отрицательный, направление тока и направление движения электрона противоположны. Магнитный момент создаваемого электроном тока по величине равен:

,

где – угловая скорость; r – радиус орбиты электрона.

Магнитный момент создается движением электрона по орбите, вследствие чего он получил название орбитального магнитного момента электрона. Вектор образует с вектором орбитальной скорости электрона левовинтовую систему.

4Что называется намагниченностью магнетика?

5 Дайте определение единицы измерения напряженности магнитного поля.

Наряду с индукцией , для характеристики магнитного поля вводят также понятие напряженности магнитного поля - величины, определяемой в вакууме как:

.

напряженность магнитного поля измеряется в А/м.

6 Как рассчитывается циркуляция вектора напряженности магнитного поля?

7Как рассчитывается поток вектора магнитной индукции через поверхность?

Потоком вектора через какую-либо поверхность S называется интеграл:

,

где - проекция вектора на нормаль к поверхности S в данной точке (рис.10.1).

Рис.10.1. К определению потока вектора магнитной индукции.

8Что называется потокосцеплением?

9Дайте определение единицы измерения индуктивности.

Коэффициент пропорциональности L называют индуктивностью проводника. За единицу индуктивности в СИ принимают индуктивность такого проводника, у которого при силе тока 1А создается поток магнитной индукции, равный 1Вб. Эту единицу называют Генри, Гн.

10Дайте определение единицы измерения потока энергии.

11Дайте определение единицы измерения плотности потока энергии.

12Как рассчитывается вектор Умова-Пойнтинга?

13Дайте определение силы тока в 1 А в СИ (Международный ампер).

За положительное направление тока принято считать направление движения положительных зарядов. Электрический ток характеризуется силой тока – величиной, определяемой количеством заряда, переносимого через воображаемую площадку, за единицу времени:

Для постоянного тока силу тока можно определить как:

Размерность силы тока в СИ: (ампер).

Часть 3

1Магнитная индукция магнитного поля движущегося заряда.

2 Магнитная индукция магнитного поля элемента тока (закон Био-Саварра-Лапласа).

Для магнитной индукции поля, создаваемого элементом тока , Лаплас получил формулу, названную впоследствии законом Био-Савара-Лапласа:

,

где коэффициент k имеет то же значение, что и в законе Ампера (в СИ: ).

Направление вектора образует с векторами и правовинтовую систему (рис.8.5).

θ

Рис.8.5. Взаимная ориентация векторов , и в законе Био-Савара-Лапласа.

3 Магнитная индукция магнитного поля, созданного отрезком проводника с то­ком.

4 Магнитная индукция магнитного поля прямолинейного бесконечного провод­ника с током.

2) Отрезок проводника с током конечной длины и бесконечно длинный проводник с током

В этом случае имеем (рис.8.7):

Рис.8.7. Магнитное поле прямолинейного проводника с током.

,

где

, , ,

тогда

.

Интегрируя это выражение в пределах от – x₁ до x₂ , находим:

где .

Переходя в этой формуле к пределу при и , получим формулу для расчета напряженности магнитного поля прямолинейного проводника с током бесконечной длины:

.

5 Магнитная индукция магнитного поля кругового тока.

1) Напряженность магнитного поля в центре кругового витка с током.

В данном случае имеем, согласно закону Био-Савара-Лапласа (рис.8.6):

,

откуда находим после интегрирования по всей длине витка – окружности радиуса R:

.

.

Рис.8.6. Магнитное поле в центре кругового витка с током.

6Магнитная индукция магнитного поля тороида и длинного соленоида.

7Сила Лоренца. Определение направления вектора силы Лоренца.

Полная сила, действующая на заряженную частицу в электромагнитном поле (которую также называют силой Лоренца) есть:

8 Сила Ампера. Правило левой руки.

В частности, для прямолинейного отрезка проводника с током длиной l, расположенного под углом θ к силовым линиям однородного магнитного поля с индукцией В, имеем:

Эту формулу часто называют силой Ампера.

9 Взаимодействие параллельных токов. Как вычисляется сила их взаимодействия?

10 Магнитный момент контура с током.

магнитный момент витка с током, который по определению равен:

I

Рис.9.1. Круговой виток с током.

В теории магнетизма магнитный момент кругового витка с током играет такую же важную роль, как и электрический дипольный момент в теории электричества.

11Вращающий момент М, действующий на контур с током / в однородном маг­нитном поле.

12Принцип действия циклотрона, синхротрона, синхрофазотрона, а также ускори­телей со встречными пуками заряженных частиц.

Эффект Холла и его применение.

Эффект Холла объясняется действием силы Лоренца на движущиеся в металле электроны, создающие ток. Направление тока противоположно направлению движения электронов. Поэтому при включении магнитного поля на каждый электрон будет действовать сила, направленная к нижней грани пластинки и равная по величине

.

Эффект Холла наблюдается не только в металлах, но и в полупроводниках, а также в электролитах. Знак холловской разности потенциалов зависит от знака носителя заряда. Поэтому эффект Холла широко применяют не только для определения концентрации носителей заряда в полупроводниках, но также для определения типа полупроводника.

И з других практических применений силы Лоренца отметим использование ее в различных электронных устройствах (кинескоп, магнетрон), масс-спектрографах, ускорителях заряженных частиц, других устройствах и приборах.

14 МГД-генераторы. Принцип действия и их применение.