22.Магнитное поле в вакууме. Индукция магнитного поля. Сила Лоренца.Объемный и линейный элемент тока. Закон Ампера.

Магнитное поле, основная характеристика.

Опыт показывает, что в пространстве, окружающем проводники, возникает поле – магнитное. Оно проявляется по силам, действующим на внесенные в него проводники с токам.

Взаимодействие происходит через поля.

Также опытным путем замечено: 2 параллельных проводника, токи текут в одном направлении. => проводники притягиваются.

Основная характеристика – вектор магнитной индукции. Вспомогательная – напряженность.

Принято считать, что вектор м.и. в произвольной точке совпадает по направлению с силой, которая действует на северный полюс, помещенной в эту точку поля.

Для графического изображения пользуются линиями м.и. Линии – кривые, касательные к которым в каждой точке совпадают с вектором м.и. в этой точке.

Магнитная индукция Единица измерения – Тесла [Тл].

Напряженность магнитного поля Н. Единица измерения –

Для определения вектора м.и. используется правило буравчика (правой руки).

Если большой палец правой руки расположить по нап

авлению тока, то направление обхвата проводника четырьмя пальцами покажет направление линий магнитной индукции.

Закон Ампера.

Проводники создают магнитное поле и действуют на токи, помещенные в этом поле. В свою очередь магнитное поле оказывает влияние на проводники, помещенные в него.

Такое действие было обнаружено Ампером. Он пришел к выводу, что сила, действующая на проводник с током, помещенный в магнитное поле с индукцией В, пропорциональна величине тока, длине проводника, индукции проводника и синусу «альфа» (угол между силой тока и магнитной индукцией).

Выражение - элемент тока.

Отметим, что закон Ампера легко обобщить на случай неоднородного поля и проводника произвольной формы (так как любой элемент проводника можно считать за прямолинейный, а поле в области такого элемента – однородным).

Закон Ампера позволяет дать определение магнитной индукции и рассчитать ее значение.

Если

Магнитная индукция равна силе, действующей со стороны поля на единицу длины проводника, по которому течет ток единичной силы и который перпендикулярен направлению тока.

Единица измерения – Тесла [Тл].

Для определения силы удобно пользоваться «правилом левой руки» (вектор индукции – в ладонь, 4 пальца – по направлению тока => большой палец показывает действие силы).

Сила Лоренца

Важно отметить, что сила Лоренца всегда направлена перпендикулярно скорости зарядов. Из-за этого она является центростремительной и, следовательно, не совершает работу, а лишь изменяет направление скорости движения заряда, искривляя траекторию движения.

Графическая иллюстрация движения заряда под действием магнитного поля.

Графическая иллюстрация движения заряда под действием электрического и магнитного поля.

Магнитная индукция

— векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля в данной точке пространства. Показывает, с какой силой магнитное поле действует на заряд движущийся со скоростью Более точно, — это такой вектор, что сила Лоренца действующая на заряд движущийся со скоростью равна где α — угол между векторами скорости и магнитной индукции.

Также магнитная индукция может быть определена как отношение максимального механического момента сил, действующих на рамку с током, помещенную в однородное поле, к произведению силы тока в рамке на её площадь. Является основной характеристикой магнитного поля, аналогичной вектору напряжённости электрического поля.

В системе СГС магнитная индукция поля измеряется в гауссах (Гс), в системе СИ — в теслах (Тл)