5.2.1.1. Постоянные магниты и магнитное поле Земли

Постоянные магниты, обнаруженные в природе, являются различными образцами железа. Оказалось, что если железо поместить в магнитное поле, то можно сделать из него магнит. У всякого постоянного магнита есть два полюса: N и S, которые можно определить по взаимодействию с магнитной стрелкой (маленький постоянный магнит, расположенный на острие иглы). Магнитная стрелка компаса располагается строго в определенном направлении. Один её конец (северный полюс N) постоянно указывает на северный географический полюс Земли, другой (южный полюс S) – в противоположную сторону.

Значит, вокруг Земли существует магнитное поле, т. е. она является постоянным магнитом, южный полюс которого находится около северного географического полюса.

5.2.1.2. Магнитные силовые линии

Расположим два магнита, как показано на рисунке, и поместим между ними магнитную стрелку. Стрелка повернется и примет строго определённое положение. Значит:

1) между полюсами магнитов существует магнитное поле;

2) поле оказывает на стрелку ориентирующее действие (силы и создают момент сил).

Поместим в поле магнитов несколько стрелок и увидим, что каждая из них примет определенное положение. Значит, через точки поля можно провести магнитные силовые линии.

Магнитная силовая линия – линия, в каждой точке которой магнитная стрелка направлена по касательной к ней.

5.2.1.3. Изображение магнитного поля. Вихревое поле.

Магнитные поля изображают с помощью магнитных силовых линий.

Из опытов известно, что:

1) число магнитных силовых линий бесконечно;

2) магнитные силовые линии замкнуты (не имеют ни начала, ни конца).

Вихревое поле – поле, линии которого всегда замкнуты.

• Магнитное поле – вихревое поле;

3) магнитные силовые линии не пересекаются;

4) за направление магнитной силовой линии принимают направление северного полюса магнитной стрелки, помещенной в любую точку этой линии.

5.2.1.4. Картины магнитных полей разных источников. Правило правого винта

С помощью магнитной стрелки можно определить и изобразить магнитные силовые линии полей разных источников:

а) поле проводника с током;		б) поле токовой петли;
в) поле постоянного подковообразного магнита;	г) поле катушки с током (соленоида);

д) поле постоянного полосового магнита

Из рисунков видно, что:

– картины полей постоянного магнита и соленоида одинаковы;

– для проводников с током выполняется правило правого винта (буравчика): если поступательное движение правого винта совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения головки винта указывает направление магнитных силовых линий.

5.2.2. Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера

Из опытов известно, что магнитное поле оказывает силовое действие на проводник с током.

Сила Ампера (F_А) – сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током. Сила Ампера зависит от:

1) свойств поля; 2) силы тока в проводнике I;

3) длины проводника в магнитном поле ;

4) ориентации проводника в поле f().

5.2.2.1. Индукция магнитного поля

Оказалось, что в магнитном поле сила Ампера принимает максимальное значение F_Аmax, если угол между силовыми линиями поля и проводником  = 90⁰.

Проводя опыты, Ампер обнаружил, что при изменении силы тока в проводнике и длины проводника F_Аmax изменяется, но отношение остается постоянным для данного поля.

Индукция магнитного поля (В) – коэффициент, однозначно отражающий силовые свойства поля.

= 1 Тл – тесла.

• .

• Индукция – вектор; направление в каждой точке поля совпадает с направлением северного полюса магнитной стрелки (по касательной к силовой линии поля).

• 

  Число силовых линий поля бесконечно, но (по аналогии с электрического поля) можно полагать, что численно равен количеству силовых линий поля, проходящих через 1 м² перпендикулярно расположенной поверхности.

• Изображение полей: чем больше , тем больше плотность силовых линий.

• Однородное магнитное поле – поле, индукция которого одинакова по модулю и направлению во всех его точках.