35 И 36. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Сила Лоренца. Закон Ампера. Контур с током в магнитном поле. Момент сил, действующий на контур. Магнитный момент контура.

Магнитное поле – вид материи, посредством которой осуществляется силовое воздействие на движущиеся Эл. Заряды, помещенные в поле, и другие тела, обладающие магнитным моментом. Магнитное поле есть одна из форм проявления электромагнитного поля.

Выбираем некоторый объект- пробное тело, реагирующее на магнитное поле. В качестве такого тела надо взять малую рамку(контур) с током, чтобы можно было считать , что рамка помещается в некоторую точку поля. Опыт показывает, что на пробную рамку с током в магнитном поле действует момент силы М, макимальное значение М(мах) зависит от магнитного поля в котором находится контур, и от самого контура: силы тока I, протекающего по нему и площади S, охватываемой контуром, т.е.

М мах ̴ IS

Величина p(m)= IS – магнитный момент контура с током.

Таким образом М(мах) ̴ p(m).Магнитный момент – векторная величина, является характеристикой не только контура с током, но и многих других элементарных частиц(протоны, нейтроны, электроны), определяя поведение их в магнитном поле.

Зависимость М(мах) ̴ p(m) используют для введения силовой характеристики магнитного поля – вектора магнитной индукции В.

Магнитная индукция в некоторой точке поля равна отношению максимального вращающегося момента, действующего на рамку с током в однородном магнитном поле, к магнитному моменту этой рамки:

В = М мах/ p(m)

Вектор В совпадает по направлению с вектором p(m) в положении устойчивого равновесия контура. Единицей маг.индукции является тесла (Тл)

Одним из главных проявлений магнитного поля явл.его силовое действие на движущиеся Эл.заряды и токи. Ампером был установлен закон, определяющий это силовое воздействие.

В проводнике, находящемся в магнитном поле, выделим достаточно малый участок dℓ, который можно рассматривать как вектор, направленный по току. Произведение I dℓ – элемент тока. Сила действующая со стороны магн.поля на элемент тока,

dF=klBsin β * dℓ

где k – коэф. Пропорциональности; в СИ равен 1, поэтому

dF=I ℓ Bsinβ * dl

или в векторной форме

dF=Id ℓ * В (ℓ F и В – векторы)

Для плоского контура с током находим силу, действующую на участок l проводника со стороны магнитного поля, интегрированием скалярного выражения

F= I ʃ B sinβ d ℓ

Все эти соотношения выражают закон Ампера.

Выражение для силы, действующей со стороны магнитного поля на отдаленный движущийся электрический заряд и называемый силой Лоренца.

ƒ(Л) = q N V SℓBℓsin β/ SℓN= q VBsin β

Направление силы Лоренца можно определить из векторной записи уравнения. Эта сила всегда перпендикулярна плоскости, в которой лежат векторы V и B. Из механики известно, что если сила перпендикулярна скорости, то она изменяет лишь его направление. Следовательно, сила Лоренца не изменяет кинетической энергии движущегося заряда и не совершает работы. Если заряд неподвижен относительно магнитного поля или его скорость параллельна вектору магнитной индукции, то сила Лоренца равна 0.