136. Магнітне поле.

Магнітне поле - складова електромагнітного поля, яка створюється змінним у часі електричним полем, рухомими електричними зарядами або спінами заряджених частинок. Магнітне поле спричиняє силову дію на рухомі електричні заряди. Магнітне поле утворюється, наприклад, у просторі довкола провідника, по якому тече струм або довкола постійного магніту.

Ерстед експериментально виявив дію постійного електричного струму в провіднику на магнітну стрілку. У його дослідах магнітна стрілка розміщувалась під або над провідником паралельно в напрямі північ-південь уздовж меридіана. Під час пропускання струму крізь провідник магнітна стрілка поверталася і намагалась установитися перпендикулярно до провідника. Зі зміною напряму струму в провіднику на протилежний змінювався і напрям дії сили на магнітну стрілку. При віддаленні магнітної стрілки від провідника орієнтуюча дія зменшувалася. Якщо струм вимикався, то стрілка поверталася у вихідне положення. Дослідами ерстеда встановлено декілька фундаментальних відкриттів: 1- електричні струми взаємодіють з магнітною стрілкою за допомогою матеріального посередника – магнітного поля; 2- значення магнітного поля в різних точках простору навколо провідника зі струмом є різним; 3- магнітне поле має напрям у просторі, тобто є полем векторним.

Магнітне поле є векторним полем, тобто з кожною точкою простору пов'язаний вектор магнітної індукції який характеризує величину і напрям магнітого поля у цій точці і може мінятися з плином часу. Поряд з вектором електромагнітної індукції , магнітне поле також описується вектором напруженості.

Однак у середовищі ці вектори є різними: вектор напруженості описує лише магнітне поле створене рухомими зарядами (струмами) ігноруючи поле створене середовищем, тоді як вектор індукції враховує ще й вплив середовища:

137. Закон Біо-Савара-Лапласа

Біо-Савара-Лапласа закон — закон, який визначає напруженість магнітного поля електричного струму, що тече у прямолінійному дуже довгому провіднику.формула: елементарна індукція магнітного поля, створюваного пробним елементом струму в довільній точці простору, прямо пропорційна елементові струму, обернено пропорційна квадратові відстані точки спостереження від елемента струму і залежить від кута а між елементом та напрямом радіуса: dB=m0/4π*Idlsina/r². Закон є одним із основних експериментальних законів електромагнітних явищ і, подібно да закону Кулона, лежить в основі класичної електродинаміки. Цей закон дає змогу розраховувати індукцію магнітних полів струмів.цей закон є слушним лише для лінійних струмів, поперечні розміри яких є досить малими порівняно з відстанню до розглядуваних точок поля. Знаючи місце знаходження джерела електричного струму можна знайти числове значення магнітного поля в будь-якій точці простору.

138. Напруженість та магнітна індукція. Сила Лоренца.

Магні́тна інду́кція — векторна фізична величина, основна характеристика величини і напрямку магнітного поля. Вектор магнітної індукції зазвичай позначають латинською літерою В = . Одиниця вимірювання Тесла(Тл). Визначається за правилом свердлика або правилом правої руки.

Правило свердлика: ніжку, свердлика потрібно поставити так щоб її поступальний рух співпадав з напрямком сили струму, тоді напрям обертання ручки покаже напрям дії вектора магнітної індукції.

Правило правої руки для соленоїда: праву руку розміщуємо так, щоб чотири пальці вказували на напрям струму, тоді відігнутий на 90˚ великий палець вкаже напям дії вектора магнітної індукції.

Уявлення про магнітне поле пояснює зв'язок між електрикою і магнетизмом. Джерелом появи магнітного поля є рухомі електричні заряди (струм). Магнітне поле виникає у просторі, довкола провідників зі струмом, подібно тому, як в просторі, довкола нерухомих електричних зарядів виникає електричне поле. Магнітне поле постійних магнітів також створюється електричними мікрострумами, що циркулюють всередині молекул речовини (гіпотеза Ампера). Для описання магнітного поля вводять силову характеристику поля, аналогічну вектору напруженості електричного поля. Такою характеристикою є вектор магнітної індукції - . Вектор магнітної індукції визначає сили, які діють на рухомі заряди в магнітному полі. В якості напряму вектора прийнято направлення від південного полюсу S до північного полюсу N магнітної стрілки, яка вільну рухається в магнітному полі (як у компасі). Таким чином, за допомогою такої стрілки, досліджуючи магнітне поле створене струмом чи постійним магнітом, можливо з деякою точністю уявити просторову структуру магнітного поля. Лінії магнітної індукції завжди замкнені. Це означає, що магнітне поле не має магнітних зарядів. Силові поля, що наділені такими властивостями, називають вихровими.

Напру́женість електри́чного по́ля — це векторна фізична величина, яка дорівнює силі, яка діє у даній точці простору у даний момент часу на пробний одиничний електричний заряд у електричному полі. В системі СІ вимірюється у В/м.

, де напруженість, F – сила; q - Заряд.

Си́ла Ло́ренца — сила, що діє на рухомий електричний заряд, який перебуває у електромагнітному полі. Електричне поле діє на заряд із силою, направленою вздовж силових ліній поля. Магнітне поле діє лише на рухомі заряди. Сила дії магнітного поля перпендикулярна до силових ліній поля й до швидкості руху заряду. Визначається за правилом лівої руки: силові лінії входять в долоню, чотири пальці вказують напрям швидкості руху заряджених частинок, а відігнутий на 90˚ великий палець покаже напрям сили Лоренца.