3.8. Магнитный поток
По аналогии с
понятием потока вектора напряженности
электрического поля
вводится понятие потока вектора индукции
магнитного поля.
П
отоком
магнитной индукции или магнитным потоком
через площадку dS называется физическая
величина, численно равная произведению
проекции вектора индукции магнитного
поля
на направление положительной нормали
к площадке и величины площадки dS
(рис. 3.20):
.
Полный поток магнитной индукции через некоторую поверхность S
.
Если магнитное поле однородное и площадь S плоская,
.
Так как в природе магнитные заряды не существуют и линии вектора любого магнитного поля замкнуты, то теорема Остроградского-Гаусса для магнитных полей имеет вид
,
.
(3.41)
Уравнение (3.41) является одним из уравнений Максвелла.
Введение понятия «магнитный поток» позволяет рассчитывать магнитные цепи, содержащие элементы с различными сечениями и магнитными проницаемостями.
Лекция №5
(Электрический и магнитный диполи. Действие поля на диполь. Механизм поляризации диэлектриков.
Связанные заряды и вектор поляризации. Электрическое поле в диэлектриках. Электрическое смещение.)
4. ЭлектроМагнитное поле в веществе
4.1. Электрическое поле в веществе
4.1.1. Электрический и магнитный диполи.
Действие поля на диполь
Э
лектрическим
диполем
называется система двух зарядов, равных
по величине, противоположных по знаку
и разнесённых в пространстве на
определённое расстояние друг от друга.
Основной
характеристикой диполя является его
электрический дипольный момент
.
Вектор
направлен
от отрицательного заряда к положительному
(рис.4.1), он численно равен произведению
заряда одного знака на плечо диполя
(расстояние между центрами зарядов
l<<r):
.
Расстояние между зарядами может изменяться в зависимости от напряжённости внешнего поля.
В
природе существуют только магнитные
диполи – постоянные магниты, которые
представляют собой систему северного
и южного полюсов. Это можно проследить
вплоть до атомного масштаба.
Своеобразным магнитным диполем является рамка с током (рис.4.2).
Магнитный момент рамки с током:
Направление
совпадает
с направлением положительной нормали
к контуру, которое устанавливается с
помощью правила «буравчика».
Электрический и магнитный диполи, помещённые в электрическое и магнитное поля соответственно, ведут себя сходным образом.
Е
сли
электрический диполь помещен в
неоднородное внешнее электрическое
поле, то силы, действующие на заряды q+
и q-,
не равны по величине и направлению, так
как напряженность электрического поля
в точках расположения зарядов отличается
на величину
,
где - угол между направлением вектора напряженности электрического поля и направлением электрического дипольного момента .
В этом случае на отрицательный заряд действует сила
.
На положительный заряд действует сила
.
Результирующая сила, действующая на диполь,
Под действием этой
силы диполь будет либо втягиваться в
область более сильного поля (
),
либо выталкиваться из него (
)
(рис. 4.3). Кроме того, перпендикулярные
составляющие этих сил обуславливают
вращательный момент, разворачивающий
диполь по полю
или
,
который будет стремиться повернуть диполь так, чтобы его электрический дипольный момент был направлен по направлению внешнего электрического поля.
Такое же действие оказывает электрическое поле на молекулы диэлектрика.