32. Закон Био-Савара-Лапласа. Поля: витка, отрезка прямого пр., беск. Дл. Прямого пр.

Для определения направления вектора индукции магнитного поля B⃗ проводника с током применяют правило буравчика или правило правой руки:

а) для прямого проводника с током правило правой руки имеет следующий вид:

большой палец правой руки, отставленный на 90°, направляем по току I, тогда четыре согнутых пальца, обхватывающие проводник, укажут направление вектора индукции магнитного поля B⃗ 

б) для витка (катушки) с током правило правой руки имеет следующий вид:

четыре согнутых пальца правой руки, обхватывающей виток (катушку), направляем по току I, тогда большой палец, отставленный на 90°, укажет направление вектора индукции магнитного поля B⃗ в центре витка.

Модуль индукции магнитного поля бесконечного прямолинейного проводника с током силой I на расстоянии r от проводника в вакууме определяется по формуле

где μ0 – магнитная постоянная, равная 4π·10^-7 Тл·м/А .

Модуль индукции магнитного поля в центре тонкого кругового витка (кольца) радиуса R, по которому протекает ток силой I равен

Модуль индукции магнитного поля в середине катушки (соленоида) с током I определяется по формуле

где N — число витков катушки, l — длина катушки.

33. Поле на оси витка с током. Сила вз-д проводников с током.

34. Работа и энергия магнитного поля. Опыты и закон Фарадея. Электродвигатель и генератор.

35. Взаимная индукция, самоиндукция, экстраток замыкания. Энергия. И пл. Эн. Маг. Поля.

Взаимная индукция — возникновение электродвижущей силы (ЭДС индукции) в одном проводнике вследствие изменения силы тока в другом проводнике или вследствие изменения взаимного расположения проводников. Если второй проводник замкнут, то под действием ЭДС взаимоиндукции в нём образуется индуцированный ток. И наоборот, изменение тока во второй цепи вызовет появление ЭДС в первой. Направление тока, возникшего при взаимоиндукции, определяется по правилу Ленца. Правило указывает на то, что изменение тока в одной цепи (катушке) встречает противодействие со стороны другой цепи (катушки).

• Возникновение ЭДС индукции в контуре, которое вызвано изменением силы тока в этом контуре, называют явлением самоиндукции.

Самоиндукция была открыта американским физиком Дж. Генри в 1832 г.

ЭДС самоиндукции создает в контуре ток самоиндукции I_si.

Выражение для ЭДС самоиндукции:

• ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения силы тока в контуре, взятой с противоположным знаком.

Эту формулу можно применять только при равномерном изменении силы тока.

При увеличении тока (ΔI > 0), ЭДС отрицательная (E_si < 0), т.е. индукционный ток направлен в противоположную сторону тока источника.

При уменьшении тока (ΔI < 0), ЭДС положительная (E_si > 0), т.е. индукционный ток направлен в ту же сторону, что и ток источника.

При всяком изменении силы тока в каком-либо контуре в нем возникает ЭДС самоиндукции, которая вызывает появление в этом контуре дополнительных токов, называемых экстратоками. По правилу Ленца экстратоки, возникающие в проводниках вследствие самоиндукции, всегда направлены так, чтобы воспрепятствовать изменению тока, текущего в цепи.

При замыкании ключа в катушке возникает экстраток замыкания, направление которого противоположно нарастающему току батареи.

При размыкании ключа (положение 2) магнитный поток в катушке начнет исчезать. В ней возникнет экстраток размыкания, который будет препятствовать убыванию магнитного потока, то есть будет направлен в катушке в ту же сторону, что и убывающий ток. 

Энергия магнитного поля контура индуктивности L с силой тока I

Так как Φ=L⋅I, то энергию магнитного поля тока (катушки) можно рассчитать, зная любые две величины из трех (Φ, L, I):

 

Энергию магнитного поля, заключенную в единице объема пространства, занятого полем, называют объемной плотностью энергии магнитного поля: