20. Магнитное Поле и его Характеристики Магнитное Поле 🧲
Магнитное поле — это особая форма материи, через которую осуществляется взаимодействие между движущимися электрическими зарядами (токами).
Источники поля:
Движущиеся электрические заряды (электрический ток).
Элементарные частицы, обладающие собственным магнитным моментом (например, электроны).
Постоянные магниты (магнитное поле внутри них создается упорядоченным движением электронов).
Действие поля: Основным признаком существования магнитного поля является его силовое действие на:
Движущиеся электрические заряды (сила Лоренца).
Проводники с током (сила Ампера).
Вектор Магнитной Индукции ( )
Вектор магнитной индукции ( ) — это силовая характеристика магнитного поля. Он определяет силу, с которой поле действует на движущийся заряд или на проводник с током.
Определение: Модуль вектора в данной точке равен отношению максимальной силы Ампера (
),
действующей на малый прямолинейный
участок проводника с током (
),
к произведению силы тока на длину
участка (
):
Направление: Вектор направлен по касательной к силовой линии магнитного поля (линии индукции). Направление определяется по правилу правого буравчика (или правилу правой руки).
Единица измерения: Тесла (
).
.Свойства линий :
Всегда замкнуты (магнитное поле — вихревое).
Выходят из северного полюса магнита и входят в южный (вне магнита).
Густота линий пропорциональна модулю индукции
.
Вектор Напряжённости Магнитного Поля ( )
Вектор напряжённости магнитного поля ( ) — это вспомогательная характеристика, которая зависит только от токов (внешних источников) и не зависит от магнитных свойств среды, в которой существует поле.
Связь с : В однородной среде векторы и связаны соотношением:
— Магнитная постоянная (индукция
поля в вакууме).
— Относительная магнитная проницаемость
среды.
Магнитный Поток ( )
Магнитный поток (поток вектора магнитной индукции) — это скалярная величина, численно равная числу линий магнитной индукции, пронизывающих некоторую поверхность .
Определение: Для однородного поля, пронизывающего плоскую поверхность :
— угол между вектором и нормалью (
)
к площадке
.Если перпендикулярен поверхности (
),
поток максимален:
.
Единица измерения: Вебер (
).
.Физический смысл: Изменение магнитного потока во времени является причиной возникновения ЭДС индукции (закон Фарадея).
Вот конспект по Закону Био-Савара-Лапласа и его применению для расчёта магнитного поля:
21. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное Поле Прямого Тока и Проводника с Током Закон Био-Савара-Лапласа 🧭
Закон Био-Савара-Лапласа
— это основной закон магнитостатики,
который позволяет рассчитать вектор
магнитной индукции (
),
создаваемой элементом тока (
)
в любой точке пространства.
Элемент тока ( ): Вектор, модуль которого равен произведению силы тока ( ) на бесконечно малый участок длины проводника (
),
а направление совпадает с направлением
тока.Формула: Магнитная индукция
,
создаваемая элементом тока
в точке, удалённой на расстояние
:
— Магнитная постоянная (
).
— Векторное произведение (определяет
направление
).
— Радиус-вектор, проведённый от элемента
к точке наблюдения.
Модуль индукции: В скалярной форме:
— Угол между вектором элемента тока и радиус-вектором .
Направление : Определяется правилом правого буравчика (или правой руки): Если мысленно вращать буравчик по часовой стрелке, чтобы его поступательное движение совпадало с направлением тока , то направление вращения рукоятки укажет направление вектора .
Общее поле: Для получения полного вектора от проводника конечной длины необходимо проинтегрировать по всей длине проводника:
