Лекция 2 электромагнетизм

2.1 Магнитное поле

Магнитное поле создается движущимися заряженными частицами, поэтому магнитное поле всегда есть вокруг проводников с током.

Напряженность магнитного поля– величина, характеризующая интенсивность магнитного поля вокруг проводника без учета магнитных свойств среды, в которой находятся проводники с током. Напряженность магнитного поля зависит только от силы тока в проводнике и расстояния до проводника. Чем дальше от проводника, тем меньше напряженность магнитного поля, созданного этим проводником.

Рис. 2.1

Магнитная индукция (В) – характеризует величину и направление магнитного поля с учетом магнитных свойств среды. Вектор магнитной индукции в любой точке поля изображается по касательной к линии магнитного поля (рис. 2.1). Единица измерения магнитной индукции – Тесла (Т).

В = Нμ₀ μ, где μ₀– магнитная постоянная,

μ – магнитная проницаемость.

Магнитная проницаемость(μ)– характеризует магнитные свойства различных материалов. Это безразмерная величина, показывающая во сколько раз в данной среде магнитное поле сильнее, чем в вакууме. Для воздуха μ = 1. (большую магнитную проницаемость имеют только ферромагнитные материалы – железо, никель, кобальт и их сплавы).

Магнитная постояннаяμ₀= 4π10^-7– магнитная проницаемость вакуума.

Направление линий магнитного поля определяется по правилу буравчика.

Правило буравчика- если поступательное движение буравчика совпадает с направлением тока, то направление вращения его рукоятки указывает направление магнитных линий (рис. 2.2).

Рис. 2.2 Правило буравчика Рис. 2.3 Правило левой руки Рис. 2.4 Правило правой руки

На проводник с током, расположенный в магнитном поле, действует электромагнитная сила (F), направление которой определяется по правилу левой руки.

Правило левой руки(рис. 2.3): если ладонь левой руки расположена так, что вектор магнитной индукции вхо­дит в нее, вытянутые четыре пальца совпадают с направлением тока, то отогнутый под прямым углом большой палец левой руки указывает направление электромагнитной силы, которая стремится переместить проводник.

Электро­магнитная сила определяется по формуле: F = B Il

где В – магнитная индукция, Т;

I – сила тока, протекающего по проводнику, А;

l – длина проводника, м;

Проводник, движущийся в магнитном поле, можно рассматривать как простейший электродвигатель.

Электромагнитная индукция – явление возникновение электродвижущей силы (ЭДС) на концах проводника, движущегося в магнитном поле (то есть механическая энергия движения проводника превращается в электрическую энергию). Наведенная ЭДС называется индуктированной ЭДС. Направление индуктированной ЭДС определяется по правилу правой руки.

Правило правой руки (рис. 2.4): ладонь правой руки располагают так, чтобы магнитные линии входили в нее, отогнутый под прямым углом большой палец совмещают с направлением движения проводника, тогда вытянутые четыре пальца укажут направление индуктированной ЭДС.

Движущийся под действием механической силы в магнитном поле провод можно рассматривать как простейший электрический генератор.