30.Движение заряженной частицы в электрическом и магнитном полях
Если частица,
обладающая зарядом е,
движется в пространстве,где имеется
электрическое поле с напряжённостью E
то на неё действует сила eE.
Если, кроме электрического, имеется
магнитное поле,то на частицу действует
ещё сила Лоренца, равная e[uB]
, где u - скорость движения частицы
относительно поля, B - магнитная индукция.
Поэтому согласно второму закону Ньютона
уравнение движения частиц имеет вид:
Рассмотрим частный случай, когда нет
электрического поля, но имеется магнитное
поле. Предположим, что частица, обладающая
начальной скоростью u0,
попадает в магнитное поле с индукцией
B.
Это поле мы будем считать однородным и
направленным перпендикулярно к скорости
u0,
действующая
на частицу сила Лоренца всегда
перпендикулярна к скорости движения
частицы. Это значит,чторабота
силы Лоренца всегда равна нулю;
следовательно, абсолютное значение
скорости движения частицы, а значит, и
энергия частицы остаются постоянными
при движении. Так как скорость частицы
u не изменяется, то величина силы Лоренца
остается постоянной. Эта сила, будучи
перпендикулярной, к направлению движения,
является центростремительной силой(при
движении по кривой или по окружности-это
сила,действующая на предмет таким
образом, что он удерживается на круговой
траектории.)
31. Закон Био-Савара-Лапласа для расчета магнитных полей токов
Физический закон
для определения модуля вектора магнитной
индукции в любой точке магнитного поля,
порождаемого постоянным электрическим
током на некотором рассматриваемом
участке. Был установлен экспериментально
в 1820 году Био и Саваром. Они провели
исследования магнитных полей токов
различной формы.Лаплас обобщил эти
исследования.Он проанализировал данное
экспериментальные данные и сделал
вывод,что магнитное поле любого тока
может быть вычеслено как векторная
сумма(суперпозиция)полей,создаваемых
отдельными элементарными участками
тока. выражение и показал, что с его
помощью путём интегрирования, в частности,
можно вычислить магнитное поле движущегося
точечного заряда, если считать движение
одной заряженной частицы током.
Закон Био-Савара-Лапласа
для проводника с током I,
элемент которого
создает
в некоторой точкеА
индукцию поля
записывается
в виде:
где
вектор,
по модулю равный длине
проводника
и совпадающий по направлению с током;
радиус-вектор,
проведенный от элемента
проводника
в точкуА
поля;
модуль
радиуса-вектора. Закон Био-Савара-Лапласа
совместно с принципом суперпозиции
позволяет рассчитывать магнитные поля,
создаваемые любыми проводниками с
током.
Закон
Био-Савара-Лапласа:
,гдеr-расстояние
от участка тока до рассматриваемой
точки поля,α-угол между током и направлением
в данную точку r(вектор),
–магнитная
постоянная.
32. Явления электромагнитной индукции. Правило Ленца
Электромагнитная индукция-явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока через него.Электромагнитная индукция была открыта Майклом Фарадеем в 1831 году. Он обнаружил, что электродвижущая сила, возникающая в замкнутом проводящем контуре пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Величина ЭДС не зависит от того, что является причиной изменения потока-изменение самого магнитного поля или движение контура(или его части)в магнитном поле. Электрический ток вызванный этой ЭДС называется индукционным током.
Согласно закону
электромагнитной индукции Фарадея (в
системе СИ):
Где Е-электродвижущая сила, действующая вдоль произвольно выбранного контура, Фп— магнитный поток через поверхность, натянутую на этот контур.
Знак «минус» в
формуле отражает правило
Ленца,
названное так по имени русского физика
Э. Х. Ленца: Индукционный ток, возникающий
в замкнутом проводящем контуре при
изменении внешнего магнитного поля,всегда
направлен так, что создаваемое им
собственное магнитное поле препятствует
изменению магнитного поля.Индукционный
ток в замкнутом контуре сопротивлением
R
при изменении макнитного потока на
за
время 
: