Общая физика. Оптика / Ответы на вопросы / Магнитное поле Вектор магнитной индукции Сила Лоренца Закон Ампера

Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Сила Лорен­ца. Закон Ампера: При прохождении по проводнику электрического тока вокруг проводника возникает магнитное поле, действующее на помещённую в это поле магнитную стрелку. Вокруг всякого движущегося заряда существует магнитное поле. Сила F_м, действующая со стороны магнитного ноля на движущуюся и этом ноле заряженную частицу, подчиняется следующим закономерностям: а) сила F_м всегда перпендикулярна век­тору скорости v частицы; б) отношение F_м/(|q|) не зависит ни от заряда q частицы, ни от модуля её ско­рости; в) при изменении направления скорости частицы в точке А поля модуль силы F_м, изменяется от 0 до максимального зна­чения (F_м)_макс, которое зависит не только от |q|, но также от значения в точ­ке А силовой характеристики магнитного поля вектора В, наз. магнитной индукцией поля. По определению, модуль вектора В равен: B=(F_м)_макс/(|q|). =>, магнитная индукция В численно равна отношению силы, действующей на заряженную частицу со стороны магнитного ноля, к произведению абсолютного значе­ния заряда и скорости частицы, если на­правление скорости частицы таково, что эта сила максимальна. Векторы (F_м)_макс, v и В образуют правую тройку (рис.). Магнитное поле наз. однородным, если во всех его точках векторы магнитной индукции одинаковы как по модулю, так и по направлению. В противном случае магнитное поле наз. неоднородным. Для графического изображения не изменяющегося со време­нем, магнитною ноля пользуются методом линий магнитной индукции. Линиями магнитной индукции (силовы­ми линиями магнитного поля) наз. линии, проведенные в магнитном поле так, что в каждой точке поля касательная к ли­нии магнитной индукции совпадает с на­правлением вектора В в этой точке поля. Направление линий магнитной индукции можно определить по правилу буравчика. Если на движущуюся частицу с элек­трическим зарядом q одновременно дей­ствуют и магнитное, и электрическое ноля, то результирующая сила F, называемая си­лой Лоренца, равна сумме двух составляю­щих – электрической и магнитной: F=qE+q[vB], где Е – напряженность электрического по­ля. Сила Ампера dF, приложенная к мало­му элементу проводника с током I, равна геометрической сумме сил, которые действу­ют со стороны магнитного поля на движу­щиеся в проводнике носители тока. 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: dF=I[dlB], где I=jS – сила тока, dl – вектор элемента проводника, проведённый в направлении электрического тока.

Из закона Ампера следует, что сила dF – max, если элемент провод­ника с током расположен  линиям магнитной индукции: dF_макс=IBdl, откуда B=1/I(dF/dl)_макс. Т. о., магнитная индукция численно равна отношению силы, действую­щей со стороны магнитного поля на малый элемент проводника с электрическим током, к произведению силы тока на длину этого элемента, если он так расположен в поле, что указанное отношение имеет наибольшее значение. Векторы dF_макс, dl и В образуют правую тройку. Правило левой руки: если расположить ладонь левой руки так, чтобы вектор B входил в ладонь, а четыре вытянутых пальца совпадали с направлени­ем электрического тока в проводнике, то отставленный большой палец укажет на­правление силы Ампера, действующей на проводник в магн. поле. Магнитным моментом плоского замкнутого контура с током I наз. вектор: P_m=ISn, где S – площадь поверхности, ограниченной контуром, n – единичный вектор нормали к плоскости контура, а Sn – вектор площадки S (рис.). Вращающий момент, действующий на рамку с током в магнитном поле: M=[p_mB] (рис.).