35. Магнитное взаимодействие токов в вакууме. Закон Ампера. Индукция магнитного поля. Закон Био-Саварро-Лапласа. Суперпозиция магнитных полей.

Ответ. Магнитное поле ‒ силовое поле, которое возникает в пространстве, окружающем токи и постоянные магниты. Было опытным путем установлено: 1. Движущиеся заряды создают магнитное поле. 2. Магнитное поле действует на движущиеся заряды. Уже известно, что электростатическое поле действует и на неподвижные заряды, и на движущиеся. Магнитное поле не действует на покоящиеся заряды. Характер воздействия магнитного поля на ток зависит от: 1) формы проводника, по которому течет ток; 2) расположения проводника; 3) направления тока. При исследовании электростатического поля используется пробный заряд, а при исследовании магнитного поля используется замкнутый плоский контур с током (рамка с током), линейные размеры которого малы по сравнению с расстоянием до токов, образующих магнитное поле. Рамка (контур) с током – замкнутый плоский контур с током, линейные размеры которого малы п сравнению с расстоянием до токов, образующих магнитное поле. Ориентация контура в пространстве характеризует направление нормали. Силовая характеристика – магнитная индукция: B⃗ = Fmax/|q|ϑ [B]=Тл. Магнитная индукция равняется соотношению силы, действующей на заряженную частицу, к произведению заряда и скорости, если направление скорости частицы таково, что сила максимальна. µ = B/B0, магнитная проницаемость среды – безразмерная величина, показывающая во сколько раз магнитная индукция в среде, отличается от индукции в вакууме. Однородное магнитное поле – поле, во всех точках которого B⃗ одинакова как по модулю, так и по направлению; в противном случае – неоднородное. Графически стационарное магнитное поле изображается линиями магнитной индукции. Линии магнитной индукции (силовые линии магнитного поля) – линии, проведённые в магнитном поле так, что в каждой точке поле касательная к линии магнитной индукции содержит B⃗ в этой точке поля. Направление силовых линий определяется по правилу правой руки (большой палец – направление тока, остальные пальцы – силовые линии). Линии магнитного поля всегда замкнуты. Сила, действующая со стороны магнитного поля на движущиеся в нём заряженные частицы: Векторный вид: Fм = [ϑ⃗ , B⃗ ]. Скалярный вид: Fм = qϑB sin α, α – угол между 𝜗 и B. Если на движущуюся частицу с электрическим зарядом одновременно действует магнитное и электростатическое поле поля, то результирующая электромагнитная сила называется силой Лоренца. F⃗ = qE⃗ + q[ϑ⃗ , В⃗ ]. Иногда под силой Лоренца понимают только магнитную составляющую. Электрическая составляющая результирующей силы не зависит от скорости движения заряда. Важной особенностью магнитной силы является то, что она всегда перпендикулярна ϑ⃗ , поэтому работу над q не совершают. Следует, что в постоянном магнитном поле энергия движущейся заряженной частицы остается низменной как бы частица не двигалась. Принцип суперпозиции для магнитного поля: . Закон Био-Савара-Лапласа, позволяющий вычислять магнитную индукцию в каждой точке поля, создаваемом током, текущим по проводнику любой формы: , j – объёмный элемент тока; 𝑟 ‒ радиус-вектор, проведенный из элемента dl; µ0=4π∙10-7 Гн/м ‒ магнитная постоянная; jdV – объёмный элемент тока; Idl – линейный элемент тока. Сила Ампера ‒ сила, с которой магнитное поле на проводник с током. Для неоднородного поля: dF⃗ = I[dl, B⃗]. Для однородного поля:⃗⃗F = IlB sin(dl^B⃗ ). Закон Ампера: сила, действующая на элемент проводника с током в магнитном поле, равна произведению силы тока на векторное произведение элемента длины проводника на магнитную индукцию поля. Закон Ампера применяется для определения силы взаимодействия двух токов. Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки. Сила взаимодействия двух токов: dF = µ0/2π ∙ I₁I₂dl/R, R – расстояние между проводниками.