37. Основные законы магнитного поля.

В 1820 году Ампер обнаружил силу токов, Эрнетед увидел действие электричества на магнитные стрелки. Исследователи ток в прямоугольных рамках. На этом этапе обнаружили, что движущийся заряд всегда создает магнитное поле. А магнитное поле действует на движущиеся заряды, изменение магнитного поля приводит к возникновению движения тока (электромагнитная индукция). Движущиеся заряды создают в окружающем пространстве магнитное и электростатическое поля.

Для магниного поля тоже характерен принцип суперпозиции

Закон Ампера и закон Лапласа – одни из основных законов. - элемент тока лежит в этой плоскости, а не лежит. На опытах с рамками выяснили, что сила взаимодействия токов пропорциональна величине тока и длине проводов: ; ;

Также из опытов следовало, что если токи находятся во взаимно перпендикулярных плоскостях, то они друг на друга не действуют. Затем выяснилось, что ток, текущий в направлении , тоже не оказывает действие на .

и

Сила действующая на единственный элемент тока со стороны другого тока называется вектором магнитной индукции.

• Закон Ампера устанавливает, что на проводник с током, помещенный в однородное магнитное поле, индукция которого В, действует сила, пропорциональная силе тока и индукции магнитного поля: F = B I l sinα, где α — угол между векторами магнитной индукции и тока,
B — индукция магнитного поля,
I — сила тока в проводнике,
l — длина проводника. Эта формула закона Ампера оказывается справедливой для прямолинейного проводника и однородного поля.
Если проводник имеет произвольную формулу и поле неоднородно, то Закон Ампера принимает вид: dF = I B dl sinα, где dF — сила, с которой магнитное поле действует на бесконечно малый проводник с током I,
dl — элемент длины проводника. Размерность:
[dF] = Н
[I] = A,
[B] = Н / (А · м),
[l] = м. Направление силы dF определяется по правилу вычисления векторного произведения, которое удобно запомнить при помощи правила правой руки.

• Закон Био́—Савара—Лапла́са — физический закон для определения вектора индукции магнитного поля, порождаемого постоянным электрическим током. Сила действующая на единственный элемент тока со стороны другого тока называется вектором магнитной индукции.

Магнитное поле отличается от электростатического. Его можно изобразить с помощью силовых линий. Для электростатического поля силовые линии начинаются и заканчиваются на зарядах – потенциальное поле. В магнитном поле силовые линии не начинаются и не заканчиваются. Ученые не нашли элементарный магнитный заряд. Силовые линии не пересекаются. Электрический ток – движение зарядов. И 1 заряд тоже создает магнитное поле.

38. Сила Лоренца.

Сила Ампера, действующая на отрезок проводника длиной Δl с силой тока I, находящийся в магнитном поле B, F = IBΔl sin α может быть выражена через силы, действующие на отдельные носители заряда. Пусть концентрация носителей свободного заряда в проводнике есть n, а q – заряд носителя. Тогда произведение n q υ S, где υ – модуль скорости упорядоченного движения носителей по проводнику, а S – площадь поперечного сечения проводника, равно току, текущему по проводнику: I = q n υ S.

Выражение для силы Ампера можно записать в виде: F = q n S Δl υB sin α.

Так как полное число N носителей свободного заряда в проводнике длиной Δl и сечением S равно n S Δl, то сила, действующая на одну заряженную частицу, равна , где q - величина движущегося заряда;
V - модуль его скорости; 
B - модуль вектора индукции магнитного поля;
a - угол между вектором скорости заряда и вектором магнитной индукции.

Так как электрический ток представляет собой упорядоченное движение зарядов, то действие магнитного поля на проводник с током есть результат его действия на отдельные движущиеся заряды. Силу, действующую со стороны магнитного поля на движущиеся в нем заряды, называют силой Лоренца - .

Обратите внимание, что сила Лоренца перпендикулярна скорости и поэтому она не совершает работы, не изменяет модуль скорости заряда и его кинетической энергии. Но направление скорости изменяется непрерывно

С ила Лоренца перпендикулярна векторам В и V , и её направление определяется с помощью того же правила левой руки, что и направление силы Ампера: если левую руку расположить так, чтобы составляющая магнитной индукции В, перпендикулярная скорости заряда, входила в ладонь, а четыре пальца были направлены по движению положительного заряда (против движения отрицательного), то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление действующей на заряд силы Лоренца F л.

Сила Лоренца зависит от модулей скорости частицы и индукции магнитного поля. Эта сила перпендикулярна скорости и, следовательно, определяет центростремительное ускорение частицы. Частица равномерно движется по окружности радиуса r.