37. Магнитное поле движущегося заряда и тока
Сила, приходящаяся
на единицу длины проводника
,
где b
– расстояние между проводниками,
– магнитная постоянная.
Величина магнитного
поля характеризуется вектором индукции
магнитного поля
.
Магнитное поле возникает при движении
зарядов. Принцип суперпозиции: магнитное
поле, порождённое несколькими движущимися
зарядами, либо несколькими телами
равняется векторной сумме магнитных
полей, порождаемых каждым из зарядов,
или, соответственно, токов в отдельности:
.
Сила Лоренца
.
То, что магнитная часть силы Лоренца
перпендикулярна скорости, говорит о
том, что она не производит работы.
Т.к.
,
то для постоянного тока
при этом
,
где
– удельное сопротивление проводника,
следовательно,
,
и, т.к.
,
то
,
следовательно, заряд в проводнике, по
которому идёт постоянный ток не
накапливается и притяжение и отталкивание
проводников обусловлено не кулоновским
взаимодействием.
Магнитное поле тока
Магнитное поле- составная часть электромагнитного, действующая только на движущиеся заряды. Источники магнитных полей-токи.
Магнитное поле действует на движущийся со скоростью v заряд q с некоторой силой, называемой силой Лоренца: F Л =qvB sin
Где – угол между векторами v и В
Сила, с которой магнитное поле действует на прямолинейный проводник длиной l , по котому течет ток I (сила Ампера), вычисляется по закону Ампера:
FA= BIl sin где - угол между направлениями тока и вектором В
Пусть по двум
параллельным проводникам течёт ток.
Магнитная часть силы Лоренца, действующей
на заряд,
,
где l
– длина проводника, n
– концентрации носителей заряда в
проводнике, S
– площадь поперечного сечения проводника,
e
– элементарный заряд. Скорость движения
этого заряда
,
где
– скорость хаотического теплового
движения,
– скорость направленного под действием
электрического поля.
,
т.к.
.
Таким образом, сила Ампера, действующая
на объём проводника
,
по которому течёт ток плотностью
в магнитном поле с индукцией
.
Перепишем
,
где I
– сила тока, текущего по проводнику.
Пусть дан заряд,
движущийся со скоростью
.
Найти
,
где
– радиус-вектор, направленный из заряда
в точку, в которой надо найти заряд. Опыт
показывает, что
.
Для проводника
– закон Био-Савара.
38. Электромагнитная индукция
Явление электромагнитной индукции
Явление порождения электрического поля переменным магнитным называется электромагнитной индукцией. Такое электрическое поле не связано с зарядами, его силовые линии замкнуты:оно является вихревым. При внесении в это поле замкнутого проводника в нем вследствие электромагнитной индукции возникает индукционный ток. Как и всякое сторонние поле, вихревое электрическое пол харак-ся электродвижущей силой,наз-ой в данном случае ЭДС индукции.
Поток магнитной индукции-поток вектора магнитной индукции через некоторую поверхность;величина, равная произведению :
-модуля вектора магнитной индукции; на
- площадь поверхности; и на
-косинус угла между вектором магнитной индукции и нормалью к поверхности. В СИ единицей магнитного потока яв-ся вебер.
В замкнутом
проводящем контуре при изменении потока
магнитной индукции через поверхность,
ограниченную этим контуром, возникает
электрический ток. ЭДС этого контура
.
Индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать причине, его вызывающей (правило Ленца).
Сила, действующая
на левый контур
, т.е.
,
следовательно, ток в контурах течёт в
разных направлениях.
Сила Лоренца,
действующая на электроны в стержне в
контуре,
. Напряженность поля в ней, возникающая
при этом,
.
ЭДС индукции
.
Рассмотрим кусок стержня, соединяющего точки 1 и 2:
.
Отсюда видно, что электрический ток и
его работу производит
.
Для соленоида
,
где
–
потокосцепление. Если поток через все
витки одинаков, то
,
где N
– число витков.