3.Магнитное взаимодействие токов

1.Индукция магнитного поля

Индукция магнитного поля – силовая характеристика магнитного поля. Магнитное поле – один из частных видов электромагнитного поля, возникает вокруг движущихся элек­трических зарядов, электрических токов, постоянных магнитов, меняющегося во времени электрического поля. Обнаружить магнитное поле можно по его действию на движущийся заряд (сила Лоренца), ток (закон Ампера), постоянный магнит. На внесенный в магнитное поле замкнутый виток с током со сто­роны этого поля действует момент сил М, стремящийся сори­ентировать виток. Отношение максимального значения этого момента сил к произведению силы тока i, протекающего по витку, на площадь S, охватываемую витком, называют модулем вектора магнитной индукции. Это произведение называют маг­нитным моментом витка Р.

Направлен вектор магнитной индукции по положительной нормали к витку, который сориентирован в магнитном поле. В СИ вектор магнитной индукции измеряется в теслах (Тл).

2.Закон Био-Савара_Лапласа

Французские физики-экспериментаторы Био и Савар в попытках сформулировать закон, по которому зависит от расстояния индукция магнит­ного поля B, созданного проводниками различной конфигура­ции, накопили обширный экспериментальный материал, но сам закон сформулировать им не удалось. Их результаты су­мел обобщить Лаплас, который придал закону дифференци­альный характер. Получившийся закон называют законом Био-Савара-Лапласа. Лаплас выделил из проводника беско­нечно малый его участок, характеризуе­мый вектором dl, который носит название элемент тока и направлен по направлению протекания тока. Этот

элемент тока созда­ет в точке наблюдения магнитное поле

.

– коэффициент пропорциональности, записываемый в СИ , где носит название магнитной постоянной. Модуль вектора (dB определяется по формуле (рис. 28). Направление (dB физики определяют по пра-

Рис. 28

вилу правого буравчика: если направить поступательное движение буравчика по току, то направление вращения рукоятки буравчика укажет направле­ние вектора магнитной индукции. В рассмотренном примере в точке А правило правого буравчика показывает, что вектор dB направлен перпендикулярно плоскости чертежа вниз,

а в точке С – перпендикулярно плоскости чертежа вверх.

Вторая часть закона Био–Савара–Лапласа представляет собой принцип суперпозиции магнитных полей. Вектор маг­нитной индукции поля всего проводника находится как век­торная сумма полей, созданных каждым из элементов тока, из которых этот проводник состоит.

Применение закона Био–Савара–Лапласа к проводникам дает следующие результаты. Поле прямого бесконечно длин­ного проводника, по которому течет ток I, на расстоянии b от проводника ; для такого же короткого проводника , где и , которые составляют радиус-векторы, проведенные из начала и конца проводника в точку наблюдения, с соответствующими элементами тока. Поле в центре кругового проводника радиуса R , а на его оси , где - расстояние от плоскости, в которой расположен виток, до точки наблюдения. Направле­ние вектора магнитной индукции полей, создаваемых круго­выми токами, определяется обращенным правилом правого буравчика: если направить вращение рукоятки буравчика по току, то направление поступательного движения буравчика укажет направление вектора магнитной индукции внутри витка.