4.Магнитное поле тока (мпт)

4.1. Определения основных понятий мпт

Сила электрического тока (сила тока, ток) (I) есть основная электрическая величина Системы интернациональной (СИ). По своему физическому смыслу сила тока – скалярная характеристика тока, равная для постоянного тока отношению количества электричества (электрического заряда) Δq, переносимого через сечение проводника за промежуток времени Δt, к этому промежутку времени I = Δq/Δt.

Ампер (А) – сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум прямолинейным параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, вызывает на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2 · 10^–7 Н.

Электрическое напряжение (напряжение) (U) между двумя точками электрической цепи равно работе электрического поля по перемещению единичного положительного заряда из одной точки в другую.

Вольт (В) равен электрическому напряжению (разности потенциалов), вызывающему в электрической цепи постоянный электрический ток силой 1 А при мощности 1 Вт.

Индукция магнитного поля (магнитная индукция) (В) есть векторная величина, характеризующая величину и направление магнитного поля. Модуль индукции магнитного поля В = F/Il sinα, где α – угол между направлением тока в проводнике и вектором В. Направление силы F находится по правилу левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы в нее входил вектор В, а четыре вытянутых пальца расположить по направлению тока I в проводнике, то отогнутый большой палец покажет направление силы, действующей на ток.

Магнитная силовая линия (линия магнитной индукции) есть линия, касательная к которой в каждой ее точке совпадает с направлением вектора В.

Тесла (Тл) – индукция такого однородного магнитного поля, в котором на каждый метр прямолинейного проводника с током в 1 А, расположенного перпендикулярно к полю, действует сила 1 Н (1 Тл = 1 Н/(А · м)).

Сила Ампера – сила, с которой магнитное поле действует на находящийся в нем проводник с током.

Сила Лоренца – сила, с которой магнитное поле действует на движущуюся в нем заряженную частицу.

Напряженность магнитного поля (Н) есть векторная величина, определяемая равенством Н = В/(μ₀ μ), где В – индукция магнитного поля; µ₀ – магнитная постоянная, µ₀ = 4π · 10^–7 Гн/м; μ – магнитная проницаемость среды.

Ампер на метр (А/м) – единица измерения напряженности магнитного поля, равная напряженности магнитного поля в центре длинного соленоида с равномерно распределенной обмоткой, по которой проходит ток 1/п, где п – число витков на участке соленоида длиной 1 м. Другое определение: ампер на метр есть напряженность такого магнитного поля, индукция которого в вакууме равна 4π · 10^–7 Тл.

Магнитный поток (поток магнитной индукции) (Ф) есть скалярная величина, равная произведению модуля индукции однородного магнитного поля В на площадь участка S и на косинус угла α между нормалью к участку и вектором индукции магнитного поля: Ф = BS cosα.

Вебер (Вб) – магнитный поток, проходящий через плоскую поверхность площадью 1 м², расположенную перпендикулярно однородному магнитному полю, индукция которого равна 1 Тл (1 Вб = 1 Тл · 1 м²).

Потокосцепление (ψ) есть сумма магнитных потоков Ф_i, сцепленных с проводами элемента электрической цепи. Потокосцепление катушки ψ = ФN, где Ф_i – магнитный поток через i-й проводник, N – число проводников.

Электромагнитная индукция есть явление наведения ЭДС в проводнике вследствие его движения в постоянном магнитном поле или явление возникновения ЭДС в замкнутом контуре вследствие изменения сцепленного с ним магнитного потока.

Собственное потокосцепление – потокосцепление магнитного поля с проводником (электрической цепью), ток в котором создает это магнитное поле.

Самоиндукция – наведение ЭДС в проводнике (электрической цепи) вследствие изменения собственного потокосцепления, следовательно, вследствие изменения силы тока в этом проводнике (этой электрической цепи).

Индуктивность (L) – скалярная величина, равная отношению собственного потокосцепления с проводником (электрической цепью) к силе тока в этом проводнике (этой электрической цепи): L = ψ/i.

Генри (Гн) есть единица индуктивности, равная индуктивности электрической цепи, в которой при силе тока в ней 1 А сцепляется потокосцепление 1 Вб (1 Гн = 1 Вб / 1 А).

Магнитная проницаемость среды (μ) – величина, показывающая, во сколько раз магнитная индукция в данной среде больше, чем в вакууме. Она определяется формулой μ = В/В₀, где В – индукция магнитного поля в среде, В₀ – индукция магнитного поля в том же месте, если удалить среду.

Магнитный момент (р_т) плоского контура с током есть векторная величина, численно равная произведению силы тока I на площадь S, ограниченную контуром тока, и направленная по положительной нормали к контуру р_т = ISn, где п – единичный вектор нормали к поверхности рамки.

Ампер – квадратный метр (А · м²) есть единица магнитного момента, равная магнитному моменту электрического тока силой 1 А, проходящего по контуру площадью 1 м² (1 А · м² = 1 А · 1 м²).

Момент силы, действующий на рамку с током, равен векторному произведению магнитного момента на магнитную индукцию: М = [р_т В].

Момент силы (М₀) относительно неподвижной точки О – векторная величина, равная векторному произведению радиуса-вектора, проведенного из данной точки в точку приложения силы, на эту силу: М = [r F]. Модуль момента силы: M = F rsinα = F l, где α – угол между векторами r и F. Плечо силы (кратчайшее расстояние между линией действия силы и точкой О): l = r sinα.

Ньютон-метр равен моменту силы 1 Н относительно точки, расположенной на расстоянии 1 м от линии действия силы (1 Н · м = 1 Н · 1 м).